高原水库富营养水体浮游动物对汞的富集特征

以贵州省百花湖水库,红枫水库,阿哈水库、以及威宁典型湿地草海为研究对象,收集水库、湿地中大型的浮游动物,通过测定其总汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量,并结合水体中相关水质参数,探讨高原喀斯特富营养化水库中浮游动物对汞及甲基汞的富集特征.结果表明:浮游动物体的THg和MeHg浓度变化范围分别为58.91-345.85ng/g及7.18-112.20ng/g,富营养化水平与浮游动物体THg含量存在明显的正相关性(P0.05),主要原因由于高喀斯特深水库,TP是限制水体富营化程度的关键因子,其间接影响浮游动物体对总汞的富集.在湿地环境,植被结构是影响浮游动物对汞污染物富集及分布差异明显的主要因子,其因是湿地水体植被结构对汞污染物迁移影响有明显差异.浮游动物对汞污染物富集有明显的季节差异,浮游动物对甲基汞富集特征是随着生物个体的体长,生物量的增加而增加.     

红枫湖出入库河流汞浓度分布特征及影响因素分析

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖出入库河流中总汞、溶解态汞、甲基汞及溶解态甲基汞的时空分布特征及控制因素进行了分析。河流总汞浓度在2.2～350ng/L之间,平均值为51ng/L。由于受到人为源的污染,总汞含量显著高于世界其它一些天然水体。河流中总汞和颗粒态汞之间存在极显著相关性(r=0.99,p0.001)。河流汞季节变化主要受河水流量以及暴雨引发的地表径流所控制。河流输入红枫湖水库的汞大部分蓄积在水库中,仅有少量汞输出水库,水库已成为河流汞输入一个巨大的汇。入湖河流中的总甲基汞和溶解态甲基汞并没有显著的季节差异。春季暴雨期间,更多的地表甲基汞随着地表径流进入到河流中,成为河流甲基汞一个重要甲基汞源。     

贵阳市水库中硫酸盐还原菌及铁还原菌对甲基汞分布的影响

微生物在汞的甲基化过程中起着关键作用,但关于野外微生物活动对甲基汞分布的影响研究较为缺乏.通过对贵阳市不同污染类型水库中硫酸盐还原菌(SRB)、铁还原菌(DIRB)、甲基汞(MeHg)及相应水质参数分布规律研究,探讨了水库中SRB和DIRB活动在汞甲基化及其分布中所起的作用.在水库上覆水体中,SRB与甲基汞呈显著正相关关系(r=0.398,p0.015,n=37),表明在上覆水体中,SRB为主要的汞甲基化细菌.在污染严重且差异明显的沉积物中,两种微生物对甲基汞分布的影响各不相同.在受矿山酸性废水污染的阿哈水库,由于其过高的SRB含量及其硫酸盐还原活动,导致夏季沉积物表层硫离子大量积累,严重抑制了汞的甲基化过程,使得沉积物孔隙水表层甲基汞明显低于其它两个水库,也低于阿哈水库上覆水体甲基汞含量.在红枫水库,沉积物表层适宜的SRB活动促进了汞的甲基化,硫酸盐还原物硫离子和孔隙水甲基汞存在显著相关性(r=0.674,p0.001,n=31);在百花水库,由于沉积物曾受到严重汞污染,甲基汞峰值主要受到沉积物总汞的影响,和两种微生物活动及其产物均未表现出显著相关性.     

贵阳市阿哈湖水体和沉积物间隙水中汞的含量和形态分布初步研究

为了弄清楚酸性矿井废水的排放是否对阿哈湖造成了汞污染,研究了阿哈湖中汞的各种赋存形态(包括溶解气态汞、活性汞、颗粒态汞、溶解态汞、溶解态甲基汞、颗粒态甲基汞以及沉积物间隙水体的溶解态汞、溶解态甲基汞)及其在水体和沉积物间隙水中的剖面分布.结果显示,阿哈湖水体中溶解气态汞的浓度为0.04～0.09ng·L-1,活性汞浓度为0.2～1.1ng·L-1,总汞浓度为2.08～19.14 ng·L-1,甲基汞浓度为0.002～0.43 ng·L-1;在沉积物间隙水体中溶解态汞浓度为1.72～19.12 ng·L-1,溶解态甲基汞浓度为0.03～1.57 ng·L-1.实验数据表明,溶解态甲基汞浓度在沉积物下2～5 cm处最高,随着深度增加而逐渐降低,其与硫酸盐还原菌(SRB)分布呈现较好的吻合,说明水体-沉积物界面是甲基汞的产生地点;并且在沉积物中高浓度硫酸根浓度高达1100 mg·L-1的条件下,硫酸根浓度与甲基汞浓度依然一致.     

枯水期贵阳市饮用水源农药污染特征及健康风险

为确定贵阳市饮用水源地中农药污染特征及潜在风险,以贵阳市"两湖一库"(红枫湖、百花湖和阿哈水库)为研究对象,在枯水期设置15个取样断面,采用气相色谱/质普联用技术(GC/MS),同时检测9种有机农药残留物含量。结果表明,水体中均存在六六六类持久有机氯污染物,百花湖、阿哈水库检出率高于红枫湖,但红枫湖检出的农药种类较百花湖和阿哈水库多。利用US EPA健康风险评价模型对检出农药进行评价,结果显示贵阳市城市饮用水源地中农药污染对人体健康的风险处于较低水平,在4.96×10-11~1.22×10-5/a范围内,为可接受风险。     

长寿湖水库垂直剖面不同形态汞的季节变化特征及其影响因素

分别于2013年9月至2014年7月,在三峡库区长寿湖水库设置5个采样点,分季节、分层次对水样和沉积物间隙水进行了采集和分析,考察了水库水体和沉积物间隙水不同形态汞浓度及垂向分布特征,并研究了沉积物中汞向上覆水的扩散通量.结果表明,长寿湖水库水体总汞浓度平均值为(14.77±12.24)ng·L-1,总甲基汞浓度平均值为(0.41±0.47)ng·L-1.夏秋季采样点溶解态甲基汞浓度在表层下4~8 m出现峰值,随之其值降低近湖底部再次跃增.颗粒态甲基汞浓度峰值出现在表层下8~20 m而非在沉积物-水体界面处,主要与上层水体颗粒物吸附甲基汞的沉降有关.长寿湖水库垂直剖面间隙水甲基汞峰值出现在表层下16 cm和28 cm,可能硫酸盐还原细菌活动扩展到更深的区域,从而导致了沉积物深处甲基化率的提高.间隙水溶解态甲基汞在秋季和夏季向上覆水体扩散通量分别为28.2 ng·(m2·d)-1和30.0 ng·(m2·d)-1,远高于冬季3.8ng·(m2·d)-1,这与夏秋两季水温较高有关.夏季、春季水体DMe Hg浓度与DO相关关系(r=-0.482**,P0.05;r=-0.339*,P0.01),秋季和冬季不具有相关性.     

贵州高原水库百花湖富营养化特征分析

为了解贵州高原水库百花湖的富营养化特征,于2011年5月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)对水体富营养化特征的主要指标及环境因子进行采样调查与分析。结果表明:2011年百花湖水库呈富营养型(TSI M>50)3个时期富营养化状态指数表现为丰水期>枯水期>平水期。百花湖水库的总氮(TN)、总磷(TP)和Chl-a表底层浓度的平均值分别为1.48~1.61 mg/L、0.04~0.07 mg/L、20.27~10.41 mg/m3;透明度(SD)为0.60~1.80 m。水体中Chl-a浓度与TN、TP浓度呈负相关和极不明显的关系,与NO-+-2-N、NH4-N浓度呈极显著负相关,与NO 3-N呈负相关,与水温呈正相关,与pH和DO呈极显著的正相关。     

太湖不同营养水平湖区汞的形态和分布特征

为研究富营养化对太湖汞形态分布特征的影响,于2011年水华暴发期,在太湖不同营养水平湖区(竺山湾、贡湖湾及南太湖)采集水样,测定了水体中THg(总汞)、DHg(溶解态总汞)、RHg(活性汞)、TMeHg(总甲基汞)、DMeHg(溶解态甲基汞)的质量浓度及其分布特征. 结果表明,太湖不同营养水平湖区水体中ρ(THg)和ρ(DHg)无显著差异,ρ(THg)为4.67~12.15 ng/L,ρ(DHg)为2.27~10.36 ng/L. 太湖水体中ρ(RHg)平均值为0.79 ng/L,藻类的生长对水体中ρ(RHg)的分布有显著影响,水体营养水平越高,ρ(RHg)越低. 水体中ρ(TMeHg)和ρ(DMeHg)分别为0.10~0.27和0.09~0.23 ng/L,藻类的吸附及水体中较高的E_h(氧化还原电位)和pH抑制了汞的甲基化,但在富营养化较严重的竺山湾,受藻类生长及水华的影响,水体中ρ(TMeHg)(0.22 ng/L)仍相对较高.      

红枫湖沉积物中汞的环境地球化学循环

基于冷原子荧光测定方法对红枫湖沉积物及孔隙水中总汞、甲基汞浓度的时空分布特征及控制因素进行了分析.红枫湖沉积物总汞含量为(0.392±0.070)μg/g,高于世界其它背景区汞浓度,也高于处于同一流域的乌江渡水库和东风水库,表明红枫湖受到了一定程度的汞污染.2个采样点总汞无明显的季节变化,但其剖面分布都有在上层富集的趋势.沉积物甲基汞浓度在春季最高,其余季节则没有明显差异,甲基汞峰值出现在表层0～8cm以内,与红枫湖沉积物中硫酸盐还原菌活动区域一致.沉积物甲基汞浓度的季节变化和剖面最大峰值分布,主要受氧化还原带的季节性迁移所控制.红枫湖孔隙水中总汞的浓度及在固/液之间的分配系数主要和随季节变化的温度或氧化还原条件有关,与沉积物固相中总汞浓度和分布相关性不大,而孔隙水中甲基汞浓度则和沉积物甲基汞浓度存在着极显著的相关性(r=0.70, p<0.001).沉积物和孔隙水甲基汞浓度除受到固/液分配系数影响外,主要还受到甲基汞产生过程控制.     

水稻甲基汞富集对大气气态单质汞浓度升高的响应研究

水稻具有很强的甲基汞(MeHg)富集能力,从而增加了汞污染地区居民甲基汞暴露的风险.本研究利用开顶气室熏蒸实验和土壤加汞培育实验探究水稻各组织中MeHg富集对大气中的气态单质汞(GEM)浓度升高的响应.结果表明:水稻根中甲基汞含量与土壤中甲基汞含量显著正相关(r=0.9462~0.9870,p0.05),与大气汞含量无线性关系(p0.05),表明水稻根中的MeHg主要来自土壤.水稻茎中甲基汞含量随土壤甲基汞含量的增加而线性增加(上部茎:r=0.8560,p0.05;下部茎:r=0.9178~0.9484,p0.05),与大气汞含量没有相关性(p0.05),但在气室熏蒸实验中上部茎中的甲基汞含量高于下部茎;而在土壤加汞培育实验中下部茎中的甲基汞含量高于上部茎,表明水稻茎主要受土壤汞的影响,且大气汞可能对水稻上部茎甲基汞的富集有一定的影响.水稻叶中甲基汞含量与土壤甲基汞含量显著正相关(r=0.9708,p0.01),与大气汞含量无线性关系,但在气室熏蒸实验中实验组叶中甲基汞的含量高于对照组,表明水稻叶中的甲基汞可能受土壤甲基汞和大气汞的共同影响.水稻籽粒中甲基汞的含量与土壤甲基汞含量呈显著正相关(r=0.9046~0.9865,p0.05),与大气汞含量无明显的线性关系(p0.05),表明水稻籽粒中的甲基汞主要来自土壤,但在水稻上部茎和叶中甲基汞含量受一定程度大气汞含量影响的情况下势必会对水稻籽粒甲基汞的富集产生影响,但究竟有多大程度影响或量化其贡献还需进一步实验研究.     

红枫湖水体中活性汞和溶解气态汞的分布特征及其控制因素

基于二次金汞齐结合冷原子荧光测定法对红枫湖活性汞(RHg)和溶解气态汞(DGM)的时空分布特征及其控制因素进行了研究. 红枫湖溶解气态汞含量(ρ(DGM))为0.024～0.110 ng/L,随着水深的增加ρ(DGM)降低,且夏季高,冬季低,这种分布特征表明光在原子态汞的形成中起着重要的作用. 红枫湖ρ(DGM)除受光强影响外,还受到春季后五大量生长的藻类影响,但与溶解性有机碳含量(ρ(DOC))及温度的相关性不大. 活性汞含量(ρ(RHg))为0.14～2.70 ng/L,其主要受Hg2+的光致还原过程,Hg2+的甲基化过程以及人为源的释放等因素的控制.      

三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征

为了解三门峡水库水体中不同形态汞的分布特征,在丰水期和枯水期对三门峡水库进行采样,分别采用冷原子荧光光谱法(CVAFS)和蒸馏-乙基化衍生-气相色谱-冷原子荧光法(GC-CVAFS)测定水样中总汞、总甲基汞、溶解态总汞和溶解态甲基汞的浓度.结果表明,三门峡水库水体中总汞、溶解态汞和颗粒态汞浓度范围分别为1.65~9.65、0.80~3.16和0.70~7.81 ng·L~(-1),符合国家地表水环境质量标准(GB 3838-2002)一类水汞浓度标准限值;总甲基汞、溶解态甲基汞和颗粒态甲基汞浓度分别为0.05~0.36、0.02~0.14和ND~0.26 ng·L~(-1).三门峡水库水体总汞和甲基汞在季节和空间分布上没有呈现出明显的变化规律.总汞和甲基汞与未受污染的天然水体差别不大,水库未受到明显的汞污染.丰、枯水期沉积物中总汞浓度分别为(92.96±10.65)ng·g~(-1)和(80.06±19.14)ng·g~(-1),甲基汞浓度分别为(0.33±0.14)ng·g~(-1)和(0.50±0.19)ng·g~(-1).较低的甲基汞浓度说明在三门峡水库汞的迁移转化过程中,甲基化作用可能并非主要的过程,这可能与水体底层溶解氧浓度较高以及沉积物中有机质浓度较低有关.     

“两湖一库”水源地污染治理与保护对策

针对红枫湖、百花湖和阿哈水库(简称"两湖一库")日益严重的污染问题,结合"两湖一库"的主要污染源和污染物,在充分考虑周边农村和企业的状况前提下,提出了明确责任,严格问责;管理部门主抓,业务部门配合;政府出资,多方筹措;宣传教育为主,依法治理为辅;统筹考虑,分类治理;科研先导,工程主导;切断外源,根治内源等"两湖一库"水源地治理与保护对策。     

太湖营养状态对沉积物中总汞和甲基汞分布特征的影响

为探讨营养状态对太湖沉积物汞的分布及其甲基化的影响,以太湖不同营养水平的湖区为研究对象,采用PSA和GC-CVAFS方法,分别测定了沉积物总汞(THg)、甲基汞(MeHg)含量;另测定了沉积物有机质含量和水体总氮、总磷浓度.结果显示,太湖表层沉积物THg含量为32.30~150.28ng/g,均值为62.94ng/g,含量高低与营养化程度一致,其垂向分布主要受到人为活动和有机质的影响;MeHg含量为0.32~1.01ng/g,均值为0.51ng/g,不同营养水平的湖湾区MeHg含量差别不大,其分布受有机质的影响,高含量富集在表层,随深度的增加逐渐降低并趋于稳定;甲基化比率比较低主要是太湖水体溶解氧含量高抑制了甲基化过程.     

三峡库区消落带沉积物对鱼体富集汞的影响

水体环境中的汞（Hg）容易被鱼体富集.为了研究三峡库区消落带沉积物对鱼体Hg含量的影响,采用不同Hg含量的消落带沉积物进行了为期90 d的模拟淹水实验.结果表明沉积物淹水后,水体总汞（THg）和甲基汞（MeHg）含量显著增加,鱼体肌肉中THg和MeHg含量不断增加,而内脏和头部中THg和MeHg含量前期不断增加,后期则有轻微减小的趋势.肌肉对Hg的富集量大于内脏和头部,后两者的富集量没有显著性差异.与对照组（无沉积物）相比沉积物的存在明显增加了鱼体富集Hg的量,而且当沉积物中Hg含量较高时,鱼体对Hg的富集量也显著增加.鱼体各部位THg和MeHg含量变化曲线高度相似,各部位对MeHg的富集系数（bioaccumulation factors,BCF）在1.93×10⁵~8.89×10⁵之间,对无机Hg的BCF在1.3×10³~12.8×10³之间,表明鱼体所富集的Hg形态上主要为MeHg.鱼体各部位MeHg和THg含量均为极显著相关,线性回归方程表明,在富集Hg的量中,MeHg占THg比例分别为：肌肉80.1%、内脏79.3%、头部66.7%.消落带沉积物再淹水后会发生一定程度的净甲基化现象产生MeHg,由于扩散作用使水体MeHg浓度在一段时间内升高,这导致了鱼体对Hg的富集量增加.因此对三峡库区大面积消落带可能存在的Hg污染风险不可忽视.     

Total mercury in wild fish in Guizhou reservoirs, China

The health hazard of mercury (Hg) compounds is internationally recognized, and the main pathways for methylmercury (MeHg) intake in humans are through consumption of food, especially fish. Given the large releases of Hg to the environment in China, combined with the fast development of hydropower, this issue deserves attention. Provided similar mobilization pathways of Hg in China as seen in reservoirs in North America and Europe one should expect increased Hg contamination in relation to future hydropower reservoir construction in this country. This study presents total Hg (THg) concentrations in wild fish from six Guizhou reservoirs, China. The THg concentrations in fish were generally low despite high background levels in the bedrock and depositions from local point sources. The over all mean ± SD concentration of THg was (0.066 ± 0.078) μg/g (n = 235). After adjusting for among-reservoir variation in THg, there were significant differences in THg among functional groups of the fish, assumed to re?ect trophic levels. Predicted THg- concentration ratios, retrieved from a mixed linear model, between the functional groups were 9:4:4:1 for carnivorous, omnivorous, planktivorous and herbivorous fish. This result indicated that MeHg accumulation may prevail even under circumstances with short food chains as in this Chinese water system. No fish exceeded recommended maximum THg limit for human consumption set by World Health Organization and the Standardization Administration of China (0.5 μg/g fish wet weight (ww)). Only six fish (2.5%) exceeded the maximum THg limit set by US Environmental Protection Agency (0.3 μg/g fish ww).