大型冶炼厂重金属环境污染特征及其生态效应

对湖北某大型冶炼厂周边的土壤-水-水体底泥-农作物体系进行了系统研究.结果表明,水稻土中重金属含量普遍高于旱地土,均表现为耕作层显著地高于深层.其中,Cd含量为国标三级土壤阈值的8～26倍.Cu、Pb、Cr、Ni、Zn在大多数样品中不超标,但远高于对照区.耕作层中重金属的可还原态、可氧化态、残渣态分量之和大大高于弱酸提取态,而可还原态和可氧化态分量之和则远高于残渣态.深层的弱酸提取态含量远高于其余3态之和,与已有的研究结果不同.该区域生长的蔬菜呈现Cd、Pb复合污染,糙米中Cd含量超标.作物的重金属污染与元素的形态分布密切相关,其中弱酸提取态分量愈高,作物愈易受污染.     

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.     

开封城市河流底泥重金属积累生态风险评价及同位素源解析

分析了开封市不同区位3条代表性河流底泥样品中重金属总量及形态.采用改进的Hakanson潜在生态风险指数法评价了不同区位河流底泥的污染情况.使用MC-ICP-MS分析了Pb、Zn和Cu的稳定同位素组成,并基于此尝试解析底泥中重金属污染来源.结果表明：①开封城市河流底泥各重金属含量均超过环境背景值,重金属污染以Cd最为严重,其次为Zn、Cu、Pb、As、Cr和Ni.位于老工业区的化肥河底泥中重金属的平均含量明显高于老城区和新开发区.②从形态分布来看,开封城市河流底泥重金属Cd和Zn的生物有效态含量最高,具有较高的潜在风险.老工业区河流底泥中重金属的生物有效态含量高于老城区及新开发区.③潜在生态风险评价结果表明,位于老工业区的化肥河底泥重金属污染表现为很强生态风险程度的V等级,位于老城区的黄汴河和新开发区的马家河则均表现为强生态风险程度.④基于Pb-Zn-Cu同位素组成表明,老工业区底泥重金属主要来自工业活动,老城区黄汴河和新开发区马家河重金属主要来自生活污水的排放及城市地表径流.     

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.     

清淤底泥处置中添加粉煤灰/炉渣对重金属生物有效性及毒性的影响

在清淤底泥中添加碱性粉煤灰、燃煤炉渣进行钝化处理后,通过浸出毒性实验、重金属形态分级实验及植物生长实验对底泥基质中重金属的活性及生物有效性进行了研究.结果表明:清淤底泥中添加粉煤灰、燃煤炉渣等碱性物质后显著降低了底泥基质中可溶态重金属含量,其中,交换态、有机结合态Pb、Zn所占比例显著降低;碱性物质的加入缓解了重金属的浸出危害,钝化底泥基质中粉煤灰、炉渣对Cu的稳定率可达90.34%~96.88%;与此同时也抑制了底泥中重金属在植物体内的富集与迁移,降低了重金属的生物有效性.相关性分析表明,底泥基质中交换态重金属含量、浸出浓度、植物茎叶中重金属含量及植物根伸长抑制率之间存在显著正相关关系(p0.01).     

三峡库区消落区水体-沉积物重金属迁移转化特征

结合三峡水库反季节调度模式,对消落区沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr这4种重金属的存在形态及迁移转化特征进行研究.结果表明,不同重金属在消落区沉积物中形态分布各异,Cu主要以有机物及硫化物结合态和残渣态形式存在,Pb主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态及残渣态存在,Cd主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态存在,Cr主要以残渣态存在.伴随着消落过程的进行,汛期出露沉积物的有机质及AVS含量下降、ORP升高、pH值降低,沉积物中可提取态重金属的相对含量显著下降,重金属具有向水体迁移趋势, Cu、Pb、Cd、Cr平均迁移率分别为30.50%、 26.10%、 33.50%和11.77%,4种重金属的迁移性大小依次为Cd>Cu>Pb>Cr.可提取态Cu、Pb、Cd、Cr对重金属迁移贡献率分别为77.15%、 86.09%、 94.86%和32.34%,可提取态是重金属发生迁移的主要部分.研究结果表明, 消落区重金属迁移呈"缓释"特征,三峡水库的反季节调度模式有利于缓解消落区重金属迁移诱导的生态风险,库区水体重金属含量处于较低水平.     

白银矿山水体和沉积物中重金属及其化学形态分布特征

白银铜多金属矿山矿业活动产生的大量废水排入东大沟,对东大沟周围农田和黄河白银段水体造成了严重危害。采用等离子原子发射光谱(ICP-AES)和BCR法连续提取过程对东大沟水体和沉积物中重金属总量和各化学形态进行分析,结果表明水体和沉积物中Cd、Cu、Pb、Zn高度富集。水体中除Pb外,Cd、Cu、Zn含量超出国家标准的几倍到几十倍,随着河流流向呈显著降低趋势。沉积物中不同重金属化学形态分布有很大差异,尾矿坝坑底泥和黄河泥沙中重金属化学形态分布主要以弱酸提取态和残渣态为主,而东大沟沉积物中重金属化学形态呈现不同的分布特征,Pb以可还原态为主,Zn以残渣态为主,Cd以残渣态为主,其次为可氧化态,Cu以可氧化态为主。沉积物中Cd和Pb地积累指数均大于5,达到极强污染程度,Cu和Zn地积累指数在3~5之间,也不同程度达到强到极强污染。     

杭州市河道底泥重金属污染评价与环保疏浚深度研究

重金属是河道底泥疏浚要控制的重要污染物,而疏浚深度是生态疏浚工程中需要确定的关键参数.本文以杭州经济技术开发区河道为研究对象,共采集18处底泥柱状样,采用土壤背景值、土壤环境质量二级标准值、变异系数和相关性分析方法对底泥中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As的污染状况进行了评价,同时分析重金属总量和有效态含量在垂向上的变化特征,并引入地累积指数法对各深度底泥中的重金属进行累积性评估,利用本文提出的临界累积深度方法来确定合理的环保疏浚深度.结果表明,河道表层底泥中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As的平均含量分别为165.16、342.40、55.34、3.61、34.06、36.70 mg·kg-1,Cd、Cu、As、Zn的有效态含量分别为0.007、3.37、0.095、20.76 mg·kg-1,重金属总量均超过了杭嘉湖平原土壤背景值,其中Cd污染最为严重.各重金属元素在底泥中的变异系数为0.29~2.39,空间分布并不均匀.重金属总量和有效态含量随底泥深度的增大整体呈下降趋势,但受不同时期人类活动污染及河道整治影响而呈不规则变化.各重金属元素的富集程度为CdAsZnPbNiCu,其中,Cd污染等级为2~6级,污染程度为中度污染至极强污染.利用临界累积深度方法推算得到研究区域河道底泥环保疏浚深度为0~0.9 m.     

三峡库区淹没区土壤重金属形态分布及其对水质影响

结合三峡水库调度模式,在汛期及汛后对库区淹没区土壤中重金属Cu,Pb,Cd,Cr的存在形态、迁移转化特征及其对水体水质的影响进行研究.结果表明:不同重金属在库区土壤中存在形态不同,Cu和Cr主要以残渣态存在,w(残渣态Cu)和w(残渣态Cr)平均值为87.41%和96.04%,而w(可提取态Pb)和w(可提取态Cd)较高,平均值为41.95%和88.14%,生态风险相对高于Cu和Cr.在汛期三峡水库低水位运行,水体重金属含量较高,汛期水体ρ(Pb)和ρ(Cd)分布特征与土壤w(Pb)和w(Cd)分布呈显著相关性,而汛后水库首次172 m高水位蓄水,由于水环境因素的改变,水体中重金属含量显著降低,汛后淹没土壤重金属形态含量变化细微,土壤淹没对库区水体水质影响小,不构成汛期、汛后水体重金属含量波动的主因.      

城市生活污泥蚯蚓堆肥过程中重金属形态变化特征

利用蚯蚓处理城市生活污泥,研究了蚯蚓处理对污泥重金属总量及形态的影响。结果表明:污泥经蚯蚓处理后,污泥的pH值、有机质、总氮均有不同程度的降低,污泥重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量分别降低了19.05%、12.10%、10.77%、24.90%。BCR连续提取结果表明:Cu以可氧化态为主,Zn及Ni以可交换态和可还原态为主,Pb以残渣态为主。蚯蚓处理对污泥重金属可交换态及可还原态影响不显著,但大幅降低了Cu、Zn、Ni、Pb可氧化态含量,降幅分别为19.79%、92.57%、35.18%、78.31%。蚯蚓处理总体上降低了重金属Cu、Ni、Pb的生物有效性。     

安庆市降尘重金属的污染评价与健康风险评价

为探究安庆市降尘重金属污染程度及存在的健康风险,在市区设置48个采样点采集降尘,分析降尘重金属含量.结果表明:安庆市降尘中Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, As, Cd含量平均值分别为134.1,640,128.9,55.4,128.7,63.9,2.98mg/kg.富集因子分析显示:Ni和Cr为轻微富集,Cu, Pb, As的富集因子较高,Zn和Cd为极强富集,其富集指数分别达到10.25和29.53.地积累指数评价平均生态危害表明:Cr和Ni属于轻度污染,Cu, Pb,As处于偏中度污染到中度污染之间,Zn属于中度污染,部分地区达到重度污染,Cd处于重污染到严重污染之间,其平均污染指数为5.07属于严重污染.手-口途径摄入是降尘重金属引起非致癌风险的最主要途径 ,总非致癌风险次序为As > Cr > Pb > Cu > Cd > Ni > Zn,其中手-口途径儿童As的暴露风险HQing已达到2.72明显超出限值1,易对儿童健康造成危害.其他金属风险均低于限值,不会对人们身体健康造成危害.降尘中的Ni, Cr, As, Cd通过呼吸途径不具有致癌风险.     

珠江三角洲冲积平原土壤重金属元素含量和来源解析

利用全国地球化学基准计划在珠江三角洲地区的22个点位上采集的44件冲积平原土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8个重金属元素的含量特征,并利用多元统计分析方法和铅同位素示踪技术研究了重金属元素的来源.结果表明,珠三角地区冲积平原土壤8个重金属元素含量均高于全国土壤背景值,Hg在表层土壤中显著富集,As、Cd、Cu、Pb、Zn在表层土壤的含量略高于深层土壤中含量,Cr、Ni在表层土壤和深层土壤中含量相当.因子分析结果显示,土壤Cu、Cr、Ni主要受地质背景控制,Zn、Cd的高含量既与地质背景有关,也受人类活动影响,As、Pb、Hg的异常则受人为活动影响较严重.富集因子法得出8个重金属元素受人类活动影响程度大小排序为：Hg > As > Cd > Cu > Pb > Zn > Cr > Ni,当深层土壤某元素有外源输入时,会导致其富集因子偏低.铅同位素示踪结果显示,表层土壤铅含量与²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb呈显著的负相关关系,根据二元混合模型推测表层土壤中有超过30%的外源铅输入.综合来看,珠三角地区冲积平原土壤Hg、Cd、As、Pb受到较为严重的人为污染.     

高架道路周边建筑物灰尘重金属污染风险:以常州市为例

在常州环城高架道路两侧6个住宅小区不同楼层采集126个灰尘样品,测定Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr含量,分析其化学形态和垂直分布特征,采用富集系数和风险评价指数评价其污染程度和生物有效性,并进行潜在生态风险评价和健康风险评价.结果表明,灰尘中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr含量均值分别为181.95、709.99、211.24、2.76、101.59和257.55mg·kg-1,均远大于背景值.灰尘中Cd的富集系数为33.05,富集程度为强烈,Cu、Pb和Zn的富集程度为显著富集,它们可能受到自然源、交通源和区域废气传输的综合影响,Ni和Cr富集系数较低,可能主要受自然源影响.随楼层高度的上升,Cd含量呈增加趋势,Pb和Zn含量呈先增加后降低趋势,Cu含量无显著变化.Zn、Cd、Cu和Pb主要以活性态存在,生物有效性较高,Ni和Cr以残渣态为主,生物有效性较低.改进的潜在生态风险评价结果表明,Cd的潜在生态风险极高,对多元素的潜在生态风险起主导作用,且对高层楼的潜在生态风险较大,其它重金属潜在生态风险为中低级.健康风险评价结果表明,Cr对儿童的致癌风险超过安全阈值,其它重金属对成人与儿童致癌风险及非致癌风险均在安全域之内.     

海西城市群PM2.5中重金属元素的污染特征及健康风险评价

采集2010~2011年海西城市群PM_(2.5)样品,用粒子激发-X射线发射技术(PIXE)方法测试样品中痕量重金属(Zn、Cu、Pb、Mn、Ni、Cr、As)的浓度,分析痕量重金属的污染特征、富集程度和来源,并进行重金属对人体健康风险的评价.结果表明,PM_(2.5)中重金属总浓度的时空分布特征与PM_(2.5)的不一致,这与PM_(2.5)的某些主要贡献源(如建筑尘和扬尘等)并非痕量重金属的贡献源有关.PM_(2.5)中Zn、Cu、Pb、Mn、Ni、Cr、As等重金属的EF值均高于10,呈明显的人为源富集现象.主成分-多元线性回归(PCA-MLR)解析结果显示,PM_(2.5)中痕量重金属主要有3种来源,即燃煤和机动车尾气(70.59%)、混合源(燃煤、燃油和冶炼行业,17.55%)以及其他工业源(11.86%).健康风险评价结果显示,PM_(2.5)中致癌重金属(Ni、Cr、As)的风险值高于非致癌重金属(Zn、Cu、Pb、Mn)风险值,但均低于一般可接受风险水平(10-6),说明海西城市群大气环境PM_(2.5)中重金属未对人体健康造成危害.     

南京不同功能区街道路面积尘重金属污染评价与源分析

以南京不同功能区(商业区、居住区、交通区、风景区、文教区、工业区和城乡结合区)的街道路面积尘为研究对象,测定其w(Cd),w(Cr),w(Cu),w(Ni),w(Pb),w(Zn),w(Mn),w(As),w(V),w(Fe)和w(Ti). 通过富集因子法和综合污染指数法评价重金属污染水平,采用主因子分析法分析重金属可能的污染源. 富集因子法评价结果表明,Cr和Ni为中度富集,其中Cr在商业区的富集程度最大,Ni在工业区的富集程度最大. Cd,Cu,Pb,Zn和As为显著富集,其中Cd在居住区的富集程度最大,Cu,Pb,Zn和As在商业区的富集程度最大. 内梅罗综合污染指数法评价结果表明,Cr在警戒限内,属于尚清洁;Cu,Ni和Zn属于轻度污染;Cd为重度污染. 不同功能区的内梅罗污染指数各不相同,如商业区、居住区和交通区的Pb,Zn,Ni和Cd的内梅罗污染指数较高. 主因子分析结果显示,污染可能来自3个方面:Ni,Mn,Fe,Ti和V可能来自于当地的土壤;Cd,Cu,Pb,Zn和As可能来自于混合源;Cr可能来自于石化工业源.      

北京北部水系沉积物中重金属的研究

主要研究了北京市北部水系沉积物中重金属(As、Hg、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn)含量和来源.在潮白河及密云水库流域采集了17个沉积物样品,温榆河流域采集了5个样品,重金属含量As和Hg采用原子荧光光谱法测定,Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Ti和Zn含量用电感耦合等离子发射光谱法测定.研究结果表明,沉积物中重金属元素没有出现明显的富集状况,只有Hg、Cd、Cr和Zn在一些采样点有较高的富集.相关性分析表明Hg、Cd、Zn和Cu互相之间呈显著正相关(r0.06;p0.01),而Hg与Cr、Mn、Ni、Pb和Ti没有明显的相关性.通过主成分分析研究重金属的来源,发现前3个主成分贡献率分别为38%、23%和17%.因此,Hg、Cd、Zn和Cu作为第一主成分被认为与人类活动的工矿业开采有关,第二主成分As和Mn与人类活动的农业生产和生活污水排放有关,第三主成分Cr、Ni和Ti与岩石风化和土壤侵蚀有关.     

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。     

兰州市大气降尘重金属污染评价及健康风险评价

为探究大气降尘中重金属污染程度及存在的健康风险,在兰州市设置11个采样点采集大气降尘,分析降尘重金属含量.结果表明,兰州市大气降尘中Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、Zn、Mn含量平均值分别为82.22、130.31、4.34、88.73、40.64、369.23、501.49 mg·kg-1,除Mn以外其他元素在不同功能区差异较大.富集因子分析显示,Mn为轻微富集,Zn、Ni、Cu和Cr富集因子较高,Pb和Cd为极强富集.地积累指数评价平均生态危害表明:Cr在全年无实际污染,Cu、Ni、Zn、Pb浓度处于轻度污染至偏重度污染之间,Cd为严重至极度污染;大气降尘重金属在10月~次年3月污染相对严重,从4~8月污染程度较轻.手-口途径摄入是降尘重金属引起非致癌风险的最主要途径,儿童的非致癌风险大于成人,总非致癌风险次序为Pb>Cr>Cd>Cu>Ni>Zn,所研究重金属非致癌风险都低于风险限值;降尘中的Cr、Cd、Ni通过呼吸途径不具有致癌风险.     

渤海东部和黄海北部沉积物中重金属分布特征

通过对渤海东部及黄海北部海域138个站位沉积物样品的重金属等含量分析,研究了该海域沉积物重金属元素分布特征及其控制因素.渤海东部及黄海北部海域沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Co、Hg、Ni、Pb、V、Zn的平均含量分别为:9.87,20.1,0.15,58.9,11.6,0.02,26.7,23.0,74.0,65.5μg/g;重金属元素Cu、V、Cr、Co、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量和沉积物粒径的影响.富集系数显示, Cr、Co、Ni、Pb、V和Zn为无富集;Cu为轻度富集;As、Cd和Hg为中度富集;依据Q-型聚类分析特征,将研究区域沉积物划分为3个不同的重金属分区,Ⅰ类区沉积物Hg富集程度较高;Ⅱ类区沉积物As富集程度较高;Ⅲ类区重金属元素含量普遍较高,尤其Cu、Zn和Cd含量明显增高.     

市政污泥热解过程颗粒物中重金属分布

以深圳市某污水处理厂的污泥为原料,研究了污泥热解过程产生的颗粒物及其中8种重金属的分布规律.结果表明,颗粒物的生成速率分别在400~600℃和1000℃保温30min的两个区间内达到峰值.8种重金属的热挥发性由大到小依次为Cd > Zn > As > Pb > Mn > Ni > Cu > Cr,而其在颗粒物中富集能力大小顺序为Pb > As > Mn > Zn > Cd > Ni > Cr > Cu.颗粒物重金属在热解气中的体积浓度随热解过程呈上升趋势,Zn和Cd则在升温阶段（1000℃以前）达到峰值后开始降低.研究表明,污泥热解颗粒物富集的重金属超标,因而污泥热解尾气颗粒物的去除装置十分必要.