基于三角模糊数的河流沉积物中重金属污染评价模型

将模糊集理论引入污染评价领域,建立基于三角模糊数的地累积指数模糊评价模型.用三角模糊数表示沉积物污染物浓度和地球化学背景值,并通过α-截集技术和区间数的隶属度计算得出重金属污染程度级别,从而为重金属的综合污染评价提出一种新的思路.将该模型应用于湘江7个河段底泥沉积物重金属污染的评价,结果表明,7个河段沉积物中重金属污染严重,且6种重金属的地累积指数差异较大,各种重金属的富集程度由高至低排列的顺序为:CdZnHgPbAsCr.各河段沉积物中重金属的综合污染程度顺序为:衡阳湘潭郴州长沙岳阳株洲永州.Cd、Zn和Hg是各河段沉积物污染的主要环境污染因子.     

基于梯形模糊数的沉积物重金属污染风险评价模型与实例研究

综合考虑到经典确定性污染评价模型的现实缺陷,将梯形模糊数理论引入环境评价领域,通过将研究区域重金属背景值及重金属实测含量的梯形模糊数化,结合聚类分析、α-截集技术和区间数隶属度计算,最后基于定义的重金属生物毒性评价权重系数建立了沉积物重金属污染风险模糊评价模型.采用该评价模型评价了洞庭湖表层沉积物重金属污染的风险状况,结果表明,洞庭湖水系表层沉积物中7种重金属污染风险程度排序为:Hg>Cd>Pb>Cu>Cr>Zn>As,Hg、Cd和Pb应成为洞庭湖水环境污染治理的优先控制因子.与确定性模型评价结果的对比分析表明,模糊评价模型得出了各重金属地累积指数的可能值区间,并进而得出与之对应的隶属可信度水平,从而较好地弥补了确定性评价的不足,更客观地、全面地表征了评价区域沉积物中重金属的真实污染状态与空间分布差异.     

基于随机模拟与三角模糊数耦合的重金属污染评价模型

基于河流环境系统中随机性、模糊性等多种不确定信息共存的特性,采用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数,并将其应用到沉积物重金属污染评价领域,通过将各重金属实测含量及地球化学背景值三角模糊化,然后进行随机模拟,并结合各等级概率水平加权进行综合污染等级分析,建立了基于随机模拟与三角模糊数(SS-TFN)理论的沉积物重金属地累积指数评价模型.采用该模型对湘江长沙段沉积物中重金属污染状况进行评价.结果表明,Cd的污染程度最大,处于严重污染级别;其次为Zn和Hg,处于重度污染级别,并有向严重污染恶化的趋势;而其他重金属污染程度则较低.相对于确定性评价方法,该模型能够得出评价区域重金属地累积指数的可能值区间及其相应的概率水平,客观真实地综合表征沉积物中重金属分布及污染情况,为科学决策提供更多全面合理的信息.     

基于三角模糊数和重金属化学形态的土壤重金属污染综合评价模型

将三角模糊数理论引入环境评价领域,构建了量化表征不同重金属自身生物毒性及同一重金属不同化学存在形态生物毒性的土壤重金属生物毒性双权重评价体系,并结合地累积指数评价模型,建立了土壤重金属污染综合评价模型.最后,采用该综合评价模型评价了寺庄顶典型污灌区的土壤重金属污染状况.评价结果表明,寺庄顶典型污灌区土壤中5种重金属的综合污染评价值差异较大,各重金属的综合污染程度排序为:Cd＞Ni＞Cu＞Zn＞Cr,Cd、Ni、Cu应成为今后该地区土壤污染治理的主要控制因子.与确定性模型评价结果的对比分析表明,综合评价模型较好地弥补了确定性评价的不足,并能更全面、真实地综合表征评价区域土壤重金属富集污染和潜在生物毒性风险信息,为科学决策提供了理论基础.     

土壤环境重金属污染风险的综合评价模型

综合考虑了土壤环境中重金属的总量富集污染及各重金属在土壤中不同赋存形态的生物有效性差异,将风险评估指数(RAC)嵌入地累积指数模型,建立了土壤环境重金属污染风险的综合评价模型。应用所建模型评价某典型污灌区土壤中各重金属污染的风险程度,通过分析评价结果以及和同类模型评价结果的对比,所建模型更全面、真实地表征了该区域土壤重金属污染的风险水平,为我国土壤资源管理和优先控制因子的选取提供了新思路。     

江苏省浅水湖泊表层沉积物重金属GIS空间分布及生态风险评价

为了解江苏省内浅水湖泊表层沉积物中重金属污染情况,对该省内11个湖泊表层沉积物进行采样,测定了As、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni这6种重金属的含量.利用GIS对重金属进行空间分布分析,并采用地累积指数法、改进的污染指数法、污染负荷法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染情况进行评价.结果表明,研究湖泊表层沉积物中,As、Cu、Zn、Cr、Pb、Ni平均含量占江苏省土壤背景值的倍数分别为1.74~3.85、0.65~2.66、0.48~3.56、0.43~1.52、0.02~1.49和0.12~1.42,根据地累积指数法和潜在生态风险单项金属评价结果,As为主要污染物,不仅富集程度高而且具有较大的潜在生态风险,Cu次之,其余几种重金属污染程度相对较轻.综合几种评价方法的结果,三氿湖、高邮湖、邵伯湖表层沉积物中重金属污染情况相对最严重,污染负荷最大,潜在生态风险达到中等程度;滆湖、白马湖、洪泽湖表层沉积物中部分区域存在某些金属的污染,整体污染有加重趋势,沉积物中重金属污染负荷较大,潜在生态风险达到中等程度;其余5个湖泊,沉积物受重金属污染的风险以及污染负荷均较小,整体为无污染状态.     

陆浑水库沉积物重金属空间分布特征及风险评价

为了解洛阳市饮用水水源地陆浑水库沉积物中重金属污染程度,采集32个点位的表层沉积物,分析6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的空间分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数和聚类分析等方法对研究区重金属污染程度进行评价、生态风险评价及源解析.结果表明：Cd、Cu、Pb和Zn含量超过黄河流域河南段重金属土壤背景值,分别是其8.8、2.0、6.5、2.3倍,重金属存在明显富集,且主要污染集中于坝前区域.地累积指数法评价结果显示,Cd为强污染,Pb为中-强污染.潜在生态风险指数表明,陆浑水库沉积物重金属风险呈自上游至下游逐渐增强的趋势,总体处于高度生态危害,潜在生态风险指数均值达到312.94,其中Cd为主要贡献因子.富集系数法和聚类分析结果显示：Cd、Cu、Pb和Zn主要为人为源,Cr和Pb以自然源为主.总体而言,陆浑水库沉积物中重金属Cd和Pb污染相对较重,可能会对水库水环境构成威胁.     

鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属富集特征与潜在生态风险比较

为研究鸭绿江河口及毗邻浅海沉积物中重金属的污染状况,比较了鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属的富集系数、多金属污染度的沿程变化,分析了重金属的分布富集规律;讨论了采用不同的背景值在潜在生态风险指数、地累积指数、生物效应浓度3种评价方法中的差异及其对生态风险评价结果的影响. 结果表明:鸭绿江口及毗邻浅海的潜在生态风险总体属于低风险等级,其中毗邻浅海和潮滩的重金属污染较轻,西汊道的污染相对较重. 重金属的高值分布区与混浊带具有一定的对应关系,但受人类活动的影响更大,对鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属污染生态风险评价贡献率较高的重金属污染因子是Cu,Hg和Cd.      

巢湖重污染汇流湾区沉积物重金属污染特征及风险评价

对巢湖重污染汇流湾区沉积物中主要重金属分布和累积特征及生态风险进行了分析评价.结果表明:受底泥分布影响,湾区沉积物重金属主要累积于距岸边约700m以上的低洼区,且表层沉积物(0~2cm)重金属含量大致随泥深增加而增大.基于地积累指数法和潜在生态风险指数法的评价结果表明,除Hg(Eri=325.5)和Cd(Eri=240.28)外,大多数重金属处于低风险状态,各金属元素污染顺序为Hg>Cd>Zn>Pb>Cu>As>Cr>Ni.其中,富集倍数最高的Hg和Cd具有同源性,污染等级均为3级.垂向分析表明,受Hg和Cd的影响,0~14cm沉积物已达严重生态风险程度(RI>525),14~34cm沉积物中Hg具有中度生态风险.建议亟须从流域角度对该汇流湾区重金属特别是Hg和Cd进行控制.     

应用地质累积指数评价沉积物中重金属污染:选择地球化学背景的影响

地质累积指数是评价沉积物中重金属污染的常用参数。选择地球化学背景对地质累积指数的影响 ,在应用地质累积指数评价沉积物中的重金属污染时 ,应选择与该沉积物有直接联系的地球化学背景 ,由此而进行的污染状况分析才更真实。     

中国主要淡水湖泊沉积物中重金属生态风险研究

根据我国主要湖泊表层沉积物中重金属Cr、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu的污染情况,对沉积物中的重金属分别采用潜在生态风险指数法与地积累指数法进行评价。结果表明:两种方法评价结果基本一致。滇池、红枫湖重金属污染最严重,鄱阳湖、洞庭湖与洪泽湖次之。严重的生态风险不存在,但是Cd在鄱阳湖、滇池和太湖中具有一定的潜在威胁;太湖、巢湖、南四湖重金属潜在生态风险较低。     

洞庭湖区典型内湖表层沉积物中氮、磷和重金属空间分布与污染风险评价

为了解洞庭湖区内湖表层沉积物中氮、磷和重金属污染空间分布及其生态风险,分别对南湖、黄盖湖、冶湖、鹤龙湖、洋沙湖、湘阴东湖、华容东湖等7个内湖进行现场调查及表层沉积物采样,采用主成分分析法、相关分析法分析了氮、磷和重金属的来源,同时运用综合污染指数法（FF）、地积累指数法（I_geo）与潜在生态风险指数法（RI）评价内湖的污染现状及其生态风险.结果表明:①南湖w（TN）高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数为0.03倍;华容东湖、南湖、冶湖、湘阴东湖、洋沙湖、黄盖湖w（TP）均高于洞庭湖区土壤背景值,累积倍数分别为1.94、1.63、0.84、0.53、0.28、0.26倍;各内湖中w（Cd）、w（Hg）、w（Cu）、w（Pb）、w（Cr）、w（Zn）、w（Ni）均高于洞庭湖沉积物背景值,累积倍数平均值分别为1.09、2.29、1.24、1.62、0.66、0.44、1.78倍.②主成分分析与相关性分析表明,第1主成分TN、Cu、Cr、Ni的质量分数主要受农业生产及养殖业影响,第2主成分Cd、Hg、Pb、Zn的质量分数受工业活动影响最大,第3主成分TP、As、Sb的质量分数主要受生活污染影响.③综合污染指数表明,南湖表层沉积物氮、磷面临重度污染,华容东湖、黄盖湖面临中度污染,湘阴东湖、鹤龙湖、洋沙湖面临轻度污染.④地积累指数表明,南湖表层沉积物重金属面临严重污染,黄盖湖、鹤龙湖面临重污染,湘阴东湖、华容东湖、冶湖面临偏中度污染,洋沙湖面临轻度污染.⑤潜在生态风险指数表明,南湖、湘阴东湖表层沉积物重金属面临较高风险,其余5个内湖面临中等风险.研究显示,洞庭湖区内湖表层沉积物不同程度受氮、磷及重金属污染,南湖综合污染尤为严重,内源污染应引起重视.      

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.     

洞庭湖表层水和底泥中重金属污染状况及其变化趋势

为评价洞庭湖重金属污染程度,分析了洞庭湖湖区9个采样点表层水及底泥中Hg、Cr、Cd、As、Pb和Cu的浓度水平,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对底泥中的重金属污染现状进行评价. 结果表明,洞庭湖表层水中重金属质量浓度远低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》一级标准限值,底泥中w(Hg)、w(Cr)、w(Cd)、w(As)、w(Pb)和w(Cu)均高于背景值,其平均值分别为背景值的5.0、3.1、22.7、2.2、2.5和1.9倍. 洞庭湖表层水中ρ(As)与底泥中w(As)呈显著正相关. 近30年来,洞庭湖底泥中除w(Hg)下降外,其他重金属质量分数均有所上升. 地积累指数法评价结果表明,洞庭湖底泥中不同种类的重金属I_geo(地累积指数)表现为Cd＞Hg＞Cr＞As＞Pb＞Cu,Cd和Hg的I_geo分别为3.92和1.73;不同区域的重金属I_tot(综合地积累指数)呈虞公庙>横岭湖>洞庭湖出口>东洞庭湖>蒋家嘴>鹿角>万子湖>南嘴>小河嘴的分布特征,虞公庙和横岭湖的I_tot均大于10.0.潜在生态风险指数法评价结果表明,各污染物对洞庭湖生态风险构成危害的影响程度为Cd＞As＞Cr＞Hg＞Cu＞Pb,整个洞庭湖区的RI(潜在生态风险指数)为99.0~696.7,平均值为281.8,属于中等潜在生态危害,其中南洞庭湖的虞公庙和万子湖的RI分别为696.7和565.9,已成为潜在生态风险区域.      

巢湖塘西河河口湿地重金属污染风险不确定性评价

基于污染风险评价系统多种不确定性共存的特点,采用盲数描述和表征重金属污染风险评价模型的各项参数,在对采自巢湖塘西河河口湿地24个表层沉积物柱状样中Cu,Zn,Pb,Cd和Cr等指标分析测试的基础上,采用Matlab工具软件编制的潜在生态风险指数盲数评价模型程序,对巢湖塘西河河口湿地重金属污染风险进行定量评估. 结果表明:巢湖塘西河河口湿地处于中等污染至较高污染状态,其相应的可信度分别为0.589和0.411;潜在生态风险等级属较低至中等水平,其相应可信度分别为0.755和0.245. 5种重金属污染程度排序依次为Cu＞Cd＞Zn＞Pb＞Cr;潜在生态风险水平排序依次为Cd＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn.      

磁湖底泥重金属污染与潜在生态风险评价

为解磁湖底泥中重金属含量、污染程度以及各污染物的潜在生物毒性,对磁湖8个底泥样品中6种金属元素(Cu、Pb、Ni、As、Hg、Cd)进行了分析研究。利用地累积指数法和单因子评价法对底泥中的重金属污染程度进行了综合性的评价。利用潜在生态风险指数法对磁湖底泥中的重金属潜在生态风险进行了评价,结果表明,磁湖底泥中主要的重金属污染物是Cd和Cu,其次是Pb、As、Ni、Hg。各重金属的潜在生态风险从大到小的排列次序为:Cd>As>Cu>Pb>Hg。     

东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析

基于2008年1月对东洞庭湖6个具代表性监测断面的采样分析,通过地累积指数模型、多变量分析理论和主成分分析法,研究了东洞庭湖沉积物中重金属的污染富集分布特征及其主要来源. 结果表明,沉积物中重金属元素Cd和Hg在各采样断面的污染富集程度均较高,尤其是在樟树港、洞庭湖出口2个采样断面的污染富集程度达到重度污染水平. 相关分析表明,w(Pb),w(Hg),w(Cd)和w(Zn)之间呈显著正相关,w(Cr)与w(As)之间也呈显著正相关,其他重金属之间无显著的相关性. 通过主成分分析研究了重金属的来源,发现2个主成分的贡献率分别为52.267%和33.380%. 结合洞庭湖水系自身特点及周边点源、非点源污染情况,将东洞庭湖沉积物中的重金属划分为2类:Pb,Hg,Cd和Zn作为第一主成分,主要受人类活动中的工矿业采冶支配;第二主成分为Cr与As,与人类活动中的生活污水排放和农业生产有密切关系.