基于总量和形态的表层沉积物重金属污染及来源——以马鞍列岛海域为例

为了解马鞍列岛海域沉积物特征及重金属污染状况,于2017年6月采集了该海域表层沉积物样品,并对表层沉积物pH值、氧化还原电位（Eh）、粒度（D_[3,2]）等地球化学指标进行了同步原位调查,采用改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法（European Community Bureau of Reference （BCR））分析了7种重金属（Cr、As、Ni、Zn、Pb、Cu、Cd）各形态含量,并结合富集因子系数（EF）、地累积指数法（I_geo）等方法初步探索了马鞍列岛海域沉积物中重金属的污染特征及其来源.结果显示,马鞍列岛海域沉积物呈中性-弱碱性,属还原环境;近岛礁区以粉砾和粘粒为主,而远岛礁区以砂砾和粉砾为主;7种重金属总量均满足我国海洋沉积物质量I类标准;Cr、As、Ni以原生相为主,而Zn、Pb、Cu、Cd均以次生相为主;Cd以可交换态及碳酸盐结合态（F1）以及有机物及硫化物结合态（F3）为主要赋存形态,Zn、Pb、Cu以铁锰氧化物结合态（F2）为主要赋存形态,而Cr、As、Ni以残渣态为主要赋存形态;以Fe作为参比,7种重金属的富集程度顺序为Cd > Cu > Ni > Zn > Pb > Cr > As;通过空间污染状况分析发现,Cu、Cd在受人为活动影响较大的近岛礁区存在富集污染现象,其他重金属则主要表现为天然来源,除Ni外,Cu、Pb、Cd、As、Cr、Zn含量均呈近岛礁区>远岛礁区的空间分布特征.总体上,马鞍列岛国家级特别海洋保护区沉积物重金属污染程度较低,生态环境保护与底质修复效果较好.     

辽东湾表层沉积物重金属污染特征及潜在生态危害评价

为了解辽东湾海域表层沉积物重金属的污染特征,利用原子吸收分光光度法及原子荧光法测定了辽东湾33个站位表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn及As共7种重金属的含量,同时应用地累积指数法及潜在生态风险评价法对辽东湾海域进行了污染程度及潜在生态风险评价。结果表明:（1）重金属相关性及主因子分析表明,辽东湾表层沉积物中Zn、Cu、Pb、Cr、Cd、As和Hg可能具有同一污染源;（2）辽东湾海域表层沉积物中Hg、Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As的平均质量浓度分别为0.09、18.81、20.55、0.35、34.15、52.94、5.84 mg/kg;（3）重金属污染程度由高到低依次为:Cd > Hg > Cu > Pb > Zn > As > Cr;（4）单个重金属生态风险由高到低依次为:Hg > Cd > As > Cu > Pb > Cr > Zn,研究海域除锦州湾13号站位附近具有很高的生态风险外,其他海域生态风险处于轻微或中等生态危害水平。     

小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

浙北海域表层沉积物中重金属的含量特征、来源和污染评价

为了解浙北海域表层沉积物中重金属的含量和分布特征,本研究以浙北海域64个站位的沉积物为研究对象,检测了Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、As、Cd和Hg共8种重金属的含量,并分析了其主要来源和生态风险。结果表明,Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、As和Hg（除了s112）的含量均未超过一类海洋沉积物质量标准,68.8%的已检出站位Cd的含量达到三类质量标准。Cu、Zn、Ni和As 4种元素呈现出由近岸向外海浓度逐渐降低的趋势（p < 0.01）。溯源分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni和As主要来自陆源的工农业和生活污水,Pb和Cd主要来自船舶废气、海水养殖和工业污染。地积累指数表明8种重金属的污染程度由高到低依次为:Cd > Ni > Cu > Hg > Cr > Zn > Pb > As,只有Cd在所有检出站位中最低浓度也呈现出偏中度污染。潜在生态风险系数评价表明,Hg在3.1%站位存在强生态风险,Cd在所有检出站位中最低浓度也呈现出强生态风险。综合评价8种重金属,发现浙北海域21.87%的采样点存在强生态风险,其中Cd对潜在生态风险指数（RI）的贡献达到84.71%。     

白洋淀表层沉积物重金属形态分布特征及生态风险评价

为了研究白洋淀全域表层沉积物重金属污染程度,采用BCR 3步提取法分析了沉积物中6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量及其赋存形态,讨论了6种重金属的生物可利用性大小,并运用次生相与原生相比值法（RSP）、潜在生态风险指数法（RI）和聚类分析进行了生态风险评价及重金属污染来源探讨.研究表明,白洋淀表层沉积物中重金属Cd和Cu含量均值分别达到背景值的2.9倍和1.3倍.Cd的可交换态及碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数达到51.20%,生物可利用性较大;Pb主要赋存于铁锰氧化物结合态;Cr、Cu、Ni和Zn以残渣态为主要的存在形式.白洋淀的首要污染因子是Cd,整体面临较高Cd风险.圈头片风险最高,端村片风险最低;南刘庄片区域内风险相差较大,其中N4为白洋淀全域最高风险点.源解析结果显示,Cd、Cu、Pb和Ni受人类活动因素较多,Cr和Zn则更多的受到自然因素影响.     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0.3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均百分含量分别为48%和42%;Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均百分含量分别为68%~82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

长江口沉积物重金属赋存形态及风险特征

基于长江口沉积物8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)总量与形态在丰、平、枯水期以及14个典型点位的分布特征,通过平衡分配法建立了长江口沉积物质量基准(SQGs),并以此评价长江口沉积物重金属生态风险,揭示重金属生态风险与其形态特征间的相关关系.结果表明,除Cd之外,长江口沉积物重金属以残渣态为主导形态,尤其是As、Cr、Hg,其残渣态含量均为90%以上.长江口As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的沉积物质量基准分别为43.29、0.672、79.65、19.08、0.569、339.09、30.87、411.36μg·g~(-1).Cu的生态风险程度最高,对水生生物具有较大的毒性影响,应当引起重视.河口上游受到长江径流影响大,在丰水期风险较高,在平水期和枯水期则风险偏低;而下游受上海等城市排污影响较大,风险较高(尤其在平水期和枯水期).8种重金属的生态风险与赋存形态之间表现出3种不同的相关关系.     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0. 3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均质量分数分别为48%和42%; Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均质量分数分别为68%～82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

我国城市污泥中重金属的赋存形态与生态风险评价

为全面了解中国城市污水处理厂脱水污泥中重金属（HMs）的形态特征和污染状况,本研究以我国40座城市污水处理厂的剩余污泥为研究对象,对污泥中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的总量以及赋存形态进行了测定.采用毒液浸出法（TCLP）、风险评价编码法（RAC）和潜在生态风险指数法评价了其生态风险.结果表明,40个样品中重金属含量的中位值由大到小依次为：Zn > Cu > Cr > Pb > Ni > As > Cd,各元素整体达标率>90%.As的各形态分布较为平均;Cd和Zn以可还原态为主;Cr主要以残渣态的形式存在,其次为可氧化态和可还原态;Cu主要以可氧化态的形式存在;Ni主要以可交换态的形式存在;Pb主要以可还原态和残渣态的形式存在,可交换态的含量最低.TCLP提取态重金属的比例大小顺序为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr,所有样品中Pb的TCLP提取态含量均低于检出限;RAC法评价结果显示,7种重金属环境风险大小依次为：Ni > As > Zn > Cd > Cu > Cr > Pb,Ni的生态风险等级为高等,Zn、As和Cd的生态风险等级为中等,Cr和Cu的生态风险等级为低等,Pb无生态风险;潜在生态风险评价结果表明,城市污泥中Cd和Cu的潜在生态风险最高,是我国城市污泥中主要的重金属污染物,但是如果按照国家标准规定的方法进行农用,造成土壤污染的风险总体处于较低水平.     

青海湖沉积物重金属分布及其潜在生态风险分析

青海湖是我国最大的闭口咸水湖.近年来随着工农业及旅游业的迅速发展,湖泊受人为活动影响不断增加,引起广大学者关注.为了深入了解青海湖表层沉积物中的重金属分布情况,在调查Zn、 Cu、 Pb、 Co、 Ni、 As、 Cd和Cr这8种重金属含量的基础上,对其赋存形态进行了分析,并对其进行来源解析和生态风险评价.结果表明：（1）青海湖表层沉积物重金属除ω（As）(13.21 mg·kg^-1)和ω（Cd）(0.21 mg·kg^-1)超出环境背景值1.13倍和1.53倍,其余6种重金属均不同程度低于环境背景值,从空间分布来看,除As外其他7种重金属元素空间分布特征极为相似,高值主要分布在湖泊西北部及151码头附近;（2）除Cd外其他7种重金属的主要存在形态为残渣态,而Cd主要以生物有效态形式存在,对水生生物具有较高的潜在生物毒性;（3）结合相关性分析和主成分分析,沉积物中Zn、 Cu、 Pb、 Co、 Ni、 Cd和Cr的来源以自然源为主,As的来源则受到农业生产等人为因素影响;（4）根据潜在风险分析结果,青海湖沉积物重金属整体处于轻微生态危害水平,但...     

珠江下游河段沉积物中重金属含量及污染评价

为了解珠江下游出海河道沉积物中重金属含量及各污染物的潜在生态危害程度,用电感耦合等离子质谱法和原子荧光法测定了21个样点沉积物中13种元素的总量,及对底泥中主要重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价.结果表明,珠江下游河道总Fe、总Mn含量分别为41 658.73 mg.kg-1和1 104.73 mg.kg-1,微量元素Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Cd、Sb、Pb和Hg的平均值分别为86.62、18.18、54.10、80.20、543.60、119.55、4.28、10.60、20.26、104.58和0.520 mg.kg-1,地积累指数评价结果显示,表层沉积物重金属污染程度顺序为：Cd〉As≈Zn〉Hg〉Pb≈Cu≈Cr,潜在生态风险程度大小顺序：Cd〉Hg〉As〉Cu〉Pb〉Zn〉Cr,Cd是该水域污染和潜在生态风险最大的元素,单项潜在生态风险与区域综合潜在生态风险一致.珠江下游河道底泥Cd、Hg和Pb污染受输入影响北江大于西江和东江.聚类分析结果表明,研究站位潜在生态风险可分5类,基本反映了站位分布及沉积物环境污染变化特征.总体而言,重金属污染和生态风险程度较高的江段有陈村-沙湾段、陈村-顺德港段及外海-虎跳门段,北江及相关河道污染程度和潜在生态风险指数高于区域其他江段.     

长江水系表层沉积物重金属污染特征及生态风险性评价

对2007年采集的长江水系表层沉积物中的9种重金属(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg)含量进行了分析.结果表明,沉积物中除了重金属Cr、Co、Ni外,Cu、Zn、Pb、Cd、As和Hg的含量都明显高于20世纪90年代调查结果.主成分分析(PCA)结果表明,前3个主成分的累积贡献率达到86.75%,表明了重金属的3种主要来源,分别为采矿与工业排污、岩石的自然风化与侵蚀和城市电镀工业废水与自然源.地累积指数和富集因子评估结果同时显示,长江水系表层沉积物中未受Cr、Co和Ni的污染,Cu、Zn、As和Hg受轻度污染,而Cd和Pb的污染最大.Hakanson生态风险指数法对沉积物中重金属的生态风险评价表明,各重金属单因子生态危害程度为CdHgAsZnPbCuCoNiCr.综合潜在生态指数表明,在61个位点中,中等生态危害的样点占36%,有3个位点属于强生态危害范畴,即长江干流重庆段、支流资水洞庭湖入口和信江位点;而支流湘江衡阳段、湘江株洲段、湘江洞庭湖入口、洞庭湖和安徽顺安河位点为极强生态危害范畴.     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

三峡库区支流河口沉积物重金属分布特征及风险评价

为了解三峡库区一级支流河口沉积物污染物分布特征,在重庆忠县汝溪河和长江交界处采集了河口、中游以及左右两个断面春、夏、秋、冬这4个季节的沉积物,采用ICP-MS测定了沉积物中Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属元素的含量,运用地累积指数法、单因子重金属潜在生态风险指数法和沉积物质量基准法对研究区的重金属含量进行污染和生态风险评价.结果表明,Cr、Zn、Mn、Ni、Cu、As、Cd和Pb等8种重金属平均含量分别为:45.24、46.46、406.1、20.885、12.49、7.02、0.253和11.042 mg·kg~(-1),8种重金属含量均表现为河口处高于中游及左右两个断面,季节分布显示春季沉积物中重金属含量高于夏、秋、冬季,相关性分析表明8种重金属具有一定的同源特征,存在共同的外源输入,地累积指数法评价结果显示支流汝溪河河口属于Cd的轻度污染,单因子重金属潜在生态风险指数法显示Cd属于中等生态风险等级,沉积物质量基准表明该支流在与干流交界处Ni可能对底栖生物产生毒性效应.整体而言,该支流河口处于低生态危害等级,未受到严重的重金属污染.     

漓江桂林市区段沉积物重金属环境地球化学特征

以漓江桂袜市区段表层沉积物为研究对象,测定了表层沉积物中CA、As、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni、Fe、Mn等14种元素的含量,采用潜在生态风险指数（RI）、相关分析和聚类分析等方法,研究了沉积物中重金属的污染水平、富集规律和可能来源。结果表明Cd污染最为严重,其它元素为轻微生态污染,污染程度为：Cd〉As〉Cu〉Pb...     

三峡库区蓄水运用期表层沉积物重金属污染及其潜在生态风险评价

为全面了解蓄水运用期三峡库区表层沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,在三峡库区干流及支流共采集了24个沉积物样品,测定了Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的含量,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中的重金属污染进行了评价.结果表明,三峡库区重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、As和Hg的平均含量分别为:76.03、59.40、137.63、0.75、46.81、86.31、18.07和0.109 mg.kg-1,均高于长江沉积物背景值.地积累指数法评价结果显示:重金属元素污染程度顺序为:Cd>Pb>Cu>As>Zn>Ni>Hg>Cr.潜在生态风险指数法评价结果表明,各重金属污染对三峡库区构成的潜在生态危害由强至弱依次为:Cd>Hg>Cu>As>Pb>Cr>Zn,其中Cd的贡献因子最大.总体上讲,三峡库区蓄水运用期处于轻微生态危害等级,并未受到明显的重金属污染.     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

长江中上游表层沉积物重金属形态分布特征及风险评价

大坝蓄水显著改变了河流的水文情势,进而影响着河流沉积物的颗粒组成和重金属形态.2019年6～7月,从长江上游金沙江攀枝花市至长江中游湖口县,沿长江干流调查了26个断面,采用欧共体BCR 3步提取法分析了沉积物中8种重金属(As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn)的含量及其赋存形态,并用重金属地累积指数法、沉积物质量基准法和风险评价编码法(RAC)对沉积物重金属污染程度和生物有效性进行风险评价.结果表明,长江上游库区段(金沙江梯级水库段和三峡库区段)从上游至下游沉积物的粒径均值呈减小趋势,沉积物As和Zn全量呈增加趋势,中游段变化规律不明显.沉积物黏粒含量与弱酸提取态Cd和Ni含量呈显著正相关.Cd以残渣态(59.26%)和弱酸提取态(24.67%)为主,Cr(92.41%)和Ni(83.41%)以残渣态为主,As、 Co、 Cu、 Pb和Zn以残渣态和可还原态为主.As、 Cd、 Co、 Cr、 Ni和Zn污染程度大小为：金沙江段>长江中游段>三峡库区段.Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Ni和Zn的生物有效性(RAC均值)大小：上游三峡段>中游段&...