太湖竺山湾沉积物重金属形态分析及风险评价

采用BCR 3步连续提取法研究了太湖竺山湾沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb在垂直方向上不同形态的分布特征,并利用人类活动系数和重金属形态评价方法对其进行潜在生态风险评价。结果表明,重金属总量大小为:Zn>Pb>Cr>Ni>Cu>Cd,表层沉积物表现出明显的富集效应;重金属总量和可提取态的含量均有从表层至下层逐渐降低的趋势;河流入湖口处5 cm的沉积物重金属总量和可提取态含量显著高于其他区域;AF富集系数评价显示,除Cr外,其余重金属在沉积物中表现出明显出明显的富集效应,特别是Cd和Pb;RSP生态风险评价表明,表层5 cm沉积物生态风险最高,特别是Cd;Cd元素在表层15 cm的沉积物属于重度污染;Zn的表层10 cm属于重度污染;重金属Ni、Cu和Pb在表层5 cm沉积物中基本介于中度污染和重度污染之间,在5～10 cm介于轻度污染和中度污染之间。     

太湖不同营养水平湖区表层沉积物的砷分布特征及其生态风险

以太湖不同营养水平湖区为研究对象,采用改进的砷(As)形态连续提取法对表层沉积物中As的化学形态进行分析研究,探讨了沉积物中总砷(TAs)和As形态的分布特征及其与沉积物中营养盐和总有机碳(TOC)的相关性,并利用潜在生态风险评价(Eir)和风险指数编码法(RAC)评估了各湖区沉积物中As的生态风险水平.结果表明,各湖区表层沉积物中TAs的平均含量约为14.23~16.59 mg·kg~(-1),其中,竺山湾的TAs平均含量相对最高.As形态表现出明显的空间分布特征,其中,北部富营养湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾)中的有效态As(非专性吸附态和专性吸附态)与潜在有效态As(无定形氧化铁结合态、晶体形氧化铁结合态、有机结合态)的含量与百分比均高于中营养水平的南太湖,而北部湖区的残渣态As含量则低于南太湖.Pearson相关分析结果显示,除晶体形氧化铁结合态As和残渣态As外,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和TOC与其他As形态均存在显著的正相关关系.潜在生态风险评价结果表明,各湖区沉积物TAs均处于低风险;而RAC评价结果表明,各湖区沉积物的有效态As基本处于中等风险水平,且北部湖区的RAC指数均明显高于南太湖.     

太湖表层沉积物中重金属形态分布及其潜在生态风险分析

利用BCR 3步提取法对太湖37个表层沉积物样品中重金属Ni、Cu、Zn和Pb的形态进行调查研究,并基于重金属形态评价方法(RSP)对太湖沉积物中4种重金属的潜在生态风险进行了初步评价.结果表明,太湖表层沉积物中Ni、Cu、Zn和Pb含量显著高于太湖沉积物背景值,分别超出背景值80.3%、13.5%、25.9%和69.6%,表现出明显的累积效应.残渣态和Fe-Mn氧化物结合态是太湖表层沉积物中4种重金属的主要赋存形态,4种重金属的可提取态比例均大于50%,具有较高的二次释放潜力.从RSP污染指数分析,太湖表层沉积物中4种重金属的潜在生态风险大小为为Ni>Zn>Cu>Pb,表层沉积物中可提取态重金属的空间分布特征明显,表现为北部湖湾>西太湖>其他区域     

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

为深入了解洞庭湖沉积物重金属污染现状及生态风险,采用欧共体物质标准局提出的BCR提取法分析29个表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的赋存形态,并应用基于重金属形态的RSP（ratio of secondary phase and primary phase,次生相与原生相分布比值法）和RAC（风险评价指数法）评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险.结果表明:全湖范围内,Cd主要以弱酸溶解态为主,Cr主要以残渣态和可还原态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态和残渣态为主,Zn以残渣态和弱酸溶解态为主;RSP评价结果显示,Cd在全湖范围表现为重度污染,Pb总体表现为中度污染,但在湘、资、沅、澧"四水"入湖口以及东洞庭湖几个采样点表现为重度污染,Cr、Cu和Zn处于轻度污染和清洁水平;RAC评价结果表明,全湖范围内5种重金属生态风险排序依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Cr,Cd表现为高等风险,Cu、Pb和Zn表现为中等风险,而Cr表现为低等风险.研究显示,在研究沉积物重金属总量基础上进行重金属形态分析,有助于深入了解重金属对环境的危害.      

太湖重金属和营养盐污染特征分析

对太湖各湖区采样点沉积物的重金属Zn、Cu、Mn、Cr、Pb及营养盐Fe-P、TP含量进行分析.结果表明,太湖重金属含量高于地壳中的背景值,Cr和Pb富集程度高于其他金属.几乎所有采样点的沉积剖面的Pb含量自底部向表层迅速增加,表明1950年以来太湖流域含Pb等污染物的工业废水大量排放.竺山湾的重金属及营养盐的污染程度...     

太湖表层沉积物重金属污染评价与来源分析

对太湖湖区表层沉积物中11种重金属的总量进行调查分析,借助地累积指数法和潜在生态风险指数法分析了重金属的污染程度和生态风险,并利用主成分分析-绝对主成分分数-多元线性回归受体模型对重金属来源进行解析。结果显示太湖沉积物中Cd、Sb含量平均值分别为江苏省土壤背景值的4.29倍和3.18倍,地累积指数表明Cd和Sb为偏中度-中度污染,其他重金属为轻度污染;潜在生态风险指数表明Cd和Sb具有较重生态风险,其他重金属生态风险低。空间分布上,北部竺山湾和梅梁湾的重金属污染情况最严重,其表层沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sb、Zn显著富集,其中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Sb、Zn主要受入湖河流及湖泊沿岸工业因素影响,Cu、Mn、Zn还受入湖河流及湖泊沿岸农业活动影响,另外,Cu、Pb受河流及湖泊沿岸城市交通因素影响;西太湖沉积物中富集Cd,主要受入湖河流沿岸农业活动影响;南太湖Ba、Mo、Pb的富集主要为交通因素的影响;东太湖具有最低的重金属暴露水平。2000年以来太湖湖区的清淤工程使Pb、Cu、Cd含量分别降至清淤前的38.72%、24.93%、27.47%,但清淤治理效果具有时效性,未来太湖重金属的防治需要兼顾源头控制和多种治理措施并举。     

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.     

巢湖表层沉积物重金属生物有效性与生态风险评价

以巢湖表层沉积物为对象,对重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)总量及形态进行分析并运用潜在风险指数法和风险评价编码两种方法对巢湖表层沉积物重金属的生态风险进行了评价.结果表明,巢湖表层沉积物中的重金属含量表现为西部湖区高,东部湖区低的特征,其中南淝河入湖区重金属含量是全湖的1.09~1.21倍.BCR形态分析表明,巢湖表层沉积物中Cr、Ni和Cu以残渣态为主(分别占总量82.99%、63.63%和54.25%),Cd和Zn以弱酸提取态为主(分别占总量55.96%和35.84%),Pb以可还原态和可氧化态为主(分别占总量39.66%和24.56%).潜在生态风险危害指数(RI)表明,南淝河入湖河口区域具有较大生态风险(RI值范围为351.54~381.17).风险评价编码方法(RAC) 的结果显示,Cd处于极高风险水平,Zn基本处于高风险水平,Cu 和Ni处于中低风险,Pb处于低风险水平,Cr各采样点均处于无风险.因此, 对需着重考虑对南淝河入湖湖区的Cd和Zn元素的重点治理.     

太湖北部湖区水体与沉积物中Cd污染现状分析

对太湖北部湖区水体及沉积物中Cd含量、形态分布及其可能产生的环境风险进行了研究.结果表明,太湖北部湖区水体Cd质量浓度为69.35～85.11 ng/L,处于低剂量范围;表层沉积物中Cd质量比范围为0.70 ～ 2.84mg/kg,存在一定的潜在环境污染风险,但沉积物中Cd含量随着深度的增加逐渐降低.沉积物中不同形态Cd的含量及其比重在各点位间均存在明显差别,梅梁湾及环山河底泥中酸溶态、可氧化态和可还原态Cd所占比重均较高,存在较强的生物可利用性,而竺山湾中残渣态比重最高;各形态Cd含量的总体分布趋势与沉积物中Cd总量基本一致,表现为竺山湾＞梅梁湾及环山河,且与Cd总量呈现出显著相关关系,竺山湾沉积物Cd的生态风险较大.水体与沉积物中Cd含量的空间分布差异主要与湖湾周围的污水排放及湖流作用下的蓝藻堆积沉降有关.     

辽河干流沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价

在辽河干流共设置24个监测点位,进行表层沉积物样品的采集,测定沉积物样品中Cr、Ni、Zn、Pb、Cu和As的浓度,并在此基础上,采用单因子污染指数法、富集系数法和潜在生态风险评价指标法对沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险进行了评价。结果表明:沉积物中6种元素平均浓度顺序为Cr>Zn>Cu>Ni>Pb>As,但均未超过GB15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》中的标准值,且沉积物中Pb、Zn、Cu、Ni和Cr的浓度相比南方部分省份河流较低。各种重金属的富集程度较低,其中As和Zn处于中度污染程度,Ni、Pb、Cu和Cr处于轻度污染程度。单因子污染指数法和潜在生态风险评价指标结果表明:辽河干流沉积物中重金属污染处于低风险状态,但As存在中度风险点位,应予以关注。研究结果为治理辽河污染,加强环境保护和水环境管理水平提供参考。     

长江下游主要湖泊沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

对巢湖、鄱阳湖和太湖表层沉积物中As、Cd、Cu、Hg、Zn、Ni、Cd和Pb等8种重金属污染特征进行了分析,并用Hkanson生态危害指数法评价其生态危害。结果表明,三大湖泊整个湖区中Hg和Cd含量的空间变化均较大,且含量均明显高于深层基准值。潜在生态风险评价结果显示,Hg和Cd所产生的生态风险危害程度在三大湖泊中均较高,为全区湖泊生态风险危害指数的主要贡献者,湖泊的生态风险性从低到高的排序分别是巢湖、太湖、鄱阳湖,巢湖和太湖的生态环境较好,鄱阳湖的生态环境相对较差。     

太湖东部不同类型湖区疏浚后沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

为揭示太湖东部疏浚湖区沉积物中重金属分布特征及其潜在生态风险,于2012年在东太湖与胥口湾共设置5个点位采集沉积物样品,测试了底泥部分理化性质及重金属元素含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn),并运用潜在生态风险指数法综合评价了疏浚湖区沉积物的重金属污染现状和潜在风险程度.结果表明,太湖东部不同类型湖区间沉积物的营养盐及重金属含量分布存在差异,总体上胥口湾草型湖区的重金属含量相对东太湖养殖湖区较高,营养盐含量则相对较低;在垂直剖面上,沉积物营养盐和重金属均表现出表层富集的特征.太湖东部湖区各疏浚点位的营养盐和重金属含量均低于未疏浚点位,表明底泥生态疏浚能有效去除沉积物中的营养物质和重金属污染物,但疏浚效果随时间逐渐减弱.各重金属元素及营养盐之间均呈显著正相关关系,表明这些污染物具有较好的同源性.潜在生态风险指数RI的评价结果表明,各点位沉积物的重金属潜在危害程度依次为X1>D1>D3>X2>D2,其中未疏浚点位胥口湾X1的潜在生态风险高于东太湖D1,且X1、D1均属于中等生态风险,而疏浚点位D2、D3、X2属于轻微生态风险,底泥疏浚有效降低了沉积物中的重金属潜在生态风险.     

基于双模型的星云湖沉积物重金属溯源及风险评价

为了解星云湖沉积物中重金属污染现状,并为湖区污染防治提供理论依据,通过分析湖区表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As、Hg等重金属含量,研究了其风险特征及污染来源组成.结果表明:①仅Ni、Cu含量尚未超过星云湖的背景值,其余元素均出现累积,Hg含量是星云湖背景值的2.13倍,潜在生态风险最高.②星云湖沉积物中重金属的空间分布与入湖河流和湖盆地势相关,表现出由河流输送向湖心扩散的趋势,高浓度区均分布在湖心深水区和特定河口位置,Hg的分布异于其他元素,呈西北湾>南部>中部的特征.③西北湖湾潜在生态风险最高,Cd、As是主要贡献元素.④星云湖沉积物中重金属主要来自自然源（占比为43.32%）、工业源（占比为25.89%）、农业源（占比为20.52%）和交通源（占比为10.27%）.研究显示,星云湖自然源重金属污染贡献最大,人为源相对较低,但湖区重金属污染处于较高水平.星云湖的重金属污染生态风险可能会持续加剧,其中Hg是污染防控的重点.      

Initial identification of heavy metals contamination in Taihu Lake, a eutrophic lake in China

A detailed investigation of seven heavy metals (Cu, Cd, Cr, As, Pb, Zn, Ni) in the water column, interstitial water and surface sediment was conducted to quantify the extent of their contamination in Taihu Lake. Results showed the average total concentrations ranged from 0.93 μg/L for Cd to 47.03 μg/L for Zn. The dissolved concentrations in the overlying water ranged from 0.06 μg/L for Cd to 15.86 μg/L for Zn. The metals in the Taihu Lake surface water were primarily in the particulate phase, especially for Cd, whose particulate concentration represented 94.3% of the total. In the surface sediment, the mean concentrations for Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd and Pb were 41.50, 28.72, 27.82, 65.46, 5.94, 0.82 and 41.17 mg/kg, respectively. The metals in the water column and sediments of Taihu Lake displayed significant spatial variations, and the higher metal concentrations mainly occurred in the north and west of Taihu Lake, especially in Zhushan Bay and West Taihu Lake. A quality assessment indicated that most of the metals in the surface water of Taihu Lake had no or low adverse health effects on organisms, except for Pb and Cu, which may cause chronic toxicity. Compared with the "Consensus-Based Sediment Quality Guidelines", the polluting metals were Cr, Ni and Cd, and the polluted regions were confined to Zhushan Bay, Meiliang Bay and the west of Taihu Lake, especially for north of Zhushan Bay. The polluted areas for Cr, Ni and Cd were 14.36, 34.70 and 13.24 km², respectively. We suggest that Cr, Ni, and Cd in the polluted areas should be addressed and that tissue chemistry and sediment toxicity assessments be performed as soon as possible.     

太湖表层沉积物重金属的分布、来源与生态风险评价

对2010年太湖表层沉积物样品进行pH、温度、氧化还原电位、含水率、孔隙度、粒径、总磷和烧失量这8种理化指标和Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Ba、Mn、Co和V这9种重金属含量测定分析.结果表明,太湖表层沉积物重金属含量大小为：Mn>Ba>Zn>Cr>V>Ni>Pb>Cu>Co,且各重金属含量均超过背景值,这9种重金属与太湖流域地质作用紧密相连,同时也受到了不同程度人类活动的影响.通过聚类分析和重金属空间分布分析可知,北太湖段和南太湖段重金属含量均从湖岸向湖心有所减少,西太湖段重金属含量从湖岸向湖心有所增高,湖心区重金属含量分布相对均匀.通过相关性分析可知,不同重金属在不同程度上具有正相关性,反映其具有同一污染来源.通过PCA和PMF分析可知,太湖重金属来源多样,交通和工业复合源是最主要的来源,成岩作用是第二主要来源,农业是第三主要来源.此外,收集分析了2000~2020年太湖表层沉积物重金属的污染情况,通过重金属地累积指数和潜在生态风险指数可知,Cu、Zn、Ni、Cr和Pb的污染程度和潜在生态风险均呈下降趋势.这为太湖今后的重金属污染控制提供了有力的理论支撑.     

太湖西南部沉积物重金属的空间分布特征和污染评价

基于GIS地统计模块,对太湖西南部沉积物6种重金属的空间分布特征和污染状况进行了探讨. 结果表明,太湖西南部沉积物重金属含量显著高于太湖沉积物背景值,w(Cd),w(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Ni)和w(As)分别超标4.67,1.27,2.89,2.29,1.94和1.80倍,具有明显的累积效应. 地统计分析表明,太湖西南部沉积物重金属的空间自相关性较弱,说明随机性因素和结构因素对重金属的空间分布有较大的影响. 重金属含量的克里格插值图反映了重金属污染的空间格局,太湖西南区域沉积物已明显受到了重金属Zn,Pb和Cd的污染,西南岸区污染最严重,其次是南岸区,污染最轻的是湖心区.      

汤逊湖表层沉积物重金属污染与潜在生态风险评价

为了解汤逊湖沉积物重金属的污染特征、空间分布、潜在来源和生态风险,对汤逊湖表层沉积物重金属(As、 Hg、 Cd、 Cr、 Cu、 Pb、 Zn和Ni)含量进行分析,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染现状和潜在生态风险程度进行评价,并利用相关性和主成分分析法解析重金属主要污染物的潜在来源.结果表明,除Cr外,其余重金属含量均高于其背景值.重金属含量存在显著性地域差异,湖泊西南角、东北角Hg、 Cd、 Zn和Cu元素含量较高,可能来自排污口废水排放、渔业和周围工农业活动等复合污染.地累积指数和潜在生态风险表明Hg和Cd处于偏中度污染,Cu、 Pb和Zn处于无-轻度污染,As、 Cr和Ni处于无污染状态;除Hg和Cd分别存在较重和重度的潜在生态风险外,其余元素均处于低风险水平.汤逊湖表层沉积物重金属整体表现为较重生态风险水平.     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

太湖流域河流沉积物重金属分布及污染评估

为阐明经济发达地区河流表层沉积物重金属的污染特征,本研究分析了太湖流域典型水系94个样点沉积物中8种重金属(Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg)含量,评估了重金属的生态风险以及辨析了污染来源.结果表明,太湖流域河流表层沉积物中Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、As、Cd和Hg的平均含量分别为163. 62、102. 46、45. 50、44. 71、37. 00、13. 34、0. 479和0. 109 mg·kg~(-1),均高于其对应的背景值(Hg除外).地累积指数评价中,Pb、Ni、Zn、Cu和Cd整体上处于低污染状态;在污染负荷指数评价中,Pb、Ni、Zn和Cu整体上处于中度污染状态,Cd、Cr、As处于低污染状态;在潜在生态风险评价中,Cd和Hg处于中等潜在生态风险,其余重金属均处于低潜在生态风险.多元统计分析表明,Pb主要来自于生活污水、农业废水排放;除受自然因素影响外,Cr、Ni和Zn还受到电镀及合金制造行业的影响; Cu和As主要来自于农药、工业废水; Cd主要来自于冶炼工业; Hg主要来源于化石燃料和石油产品的燃烧.