太湖水质时空分布特征及内源释放规律研究

将太湖 2 0 0 1～ 2 0 0 2年的水质监测数据与空间数据相结合 ,采用基于因子分析的主成分分析方法将太湖的水质参数概括为 5个主成分 ,提取并反证了湖泊水质各个主成分的科学内涵 ,分别为 :水体营养指数 (F1)、富营养化指数 (F2 )、水体溶解氧指数 (F3 )、水体色度指数 (F4)和水体酸碱指数 (F5 ) ;研究了各主成分的空间分布特征和随时间的变化规律 .在室内环形水槽内模拟了水动力条件下太湖底泥的起动规律 ,得到了太湖底泥在 3种不同起动标准 (个别动、少量动、普遍动 )下的起动流速 ,并利用泥沙起动的理论模型给予了验证 ,最后得出太湖底泥在 3种不同起动标准下的起动流速分别为 :3 7.9cm·s- 1 ,46 7cm·s- 1 ,5 9 8cm·s- 1 .通过考察上覆水中TN、TP浓度的变化 ,建立了底泥中TN、TP释放率与水体流速的定量化关系 .并将太湖水量水质的同步监测资料应用在数学模型中 ,解决了以往模型中底泥释放率取为常数的不足 ,取得了较好的效果     

底泥疏浚对湖泊沉积物的生态毒性效应的影响

采用淡水沉积物质量基准和微生物毒性试验方法,对疏浚前后五里湖沉积物提取液和全底泥沉积物的生态毒性进行了研究与分析.结果表明,疏浚后,沉积物中各重金属污染物的总体含量均显著降低,但是铬、铅和镍的含量仍然分布在阈值效应低值(TEL)和可能效应水平值(PEL)之间的灰色区域,仍可能对水体生态系统产生不良影响;疏浚后1个月,沉积物提取液中发光菌发光试验的EC50值降低约50%,毒性增加近1倍;与疏浚前相比,全底泥沉积物的细菌毒性试验的EC₅₀值降低11%～30%;全底泥月芽藻毒性试验的EC₅₀值也有显著降低.     

松花江底泥沉积物中重金属释放影响因素的研究

以松花江哈尔滨段底泥沉积物为实验对象,研究松花江底泥沉积物中重金属的释放规律,使用循环槽(circulating flume)模拟松花江水力学条件,考察了重金属在上覆水和底泥中的沉积和释放。结果表明:松花江哈尔滨段底泥沉积物中重金属只有镉(Cd)超标,其它检测出重金属没有超标;随着温度升高,沉积物重金属溶出释放量也随之增加;重金属在酸性条件下的释放量明显高于碱性条件下的释放量;水体盐度升高,沉积物重金属的溶出释放也随之升高;水体扰动达到160 r/min时,重金属的释放达到最高值。     

杭州城市内河底泥磷污染与磷释放水力模拟

在分析杭州城市内河东新河底泥磷污染的基础上,采用加长型环形水槽动态模拟水体流速（0.002～0.02 m·s^-1）、上覆水质（水体总磷本底值分别为0.18、 0.072和0.007 mg·L^-1）及上覆水深（5、 10 cm）对底泥磷释放的影响,并定量分析了不同流速下底泥磷的释放速率.结果表明,东新河底泥的pH值、含水率、磷含量等理化性质有利于磷的释放.在动态水力条件下底泥磷主要以悬浮颗粒态形式向上覆水体释放.流速对底泥磷释放的影响较为显著,模型流速为0.008 m·s^-1（原型流速为0.05 m·s^-1）时对应底泥的“少量动”,此时底泥磷释放速率趋于最大,达147.36 g·(m²·h)^-1.上覆水质影响底泥磷的释放,尤其显著影响磷的初期释放,内河水较自来水更有利于底泥磷的释放,可能是由于内河水与底泥构成了良好的磷交换关系.在浅水水体中,上覆水深对底泥磷释放影响不大.因此,可以通过调节水力学条件和水质来抑制或强化河流底泥磷的释放.     

城市内河沉积物对水体污染修复的影响研究

研究了城市内河污染沉积物在污染源控制和河道水质修复达到一定程度后对河道水质的影响。结果表明：河道水质在净化后，保持一定的溶解氧，可有效抑制沉积物中有机物、氨氮和磷的释放，疏浚底泥并不是消除内河污染的必要条件，否则由于底泥缺氧释放，氨氮明显回升，而有机物不会很快上升，反应因反硝化消耗碳源继续有所下降；由于反硝化过程产生碱度使水体pH略有升高，更接近中性，从而可阻碍磷的进一步释放。     

巢湖南淝河河口底泥污染特征及疏浚决策

为了解巢湖南淝河河口区域底泥污染特征,为底泥疏浚提供决策依据,对该区域底泥中营养物、重金属含量及释放特征进行分析,并采用有机指数法、污染指数法及潜在生态风险评价对底泥的污染状况进行评估.结果表明,调查区域总氮（TN）、总磷（TP）以及有机质（OM）的均值为1461 mg·kg^-1、438 mg·kg^-1和1.77%,在表层（0~10cm）富集明显,随着底泥深度增加有逐渐降低的趋势.有机污染指数和污染指数结果表明,表层底泥（0~10 cm）总氮、有机质处于中度污染状态,而总磷处于重度污染状态,且随着底泥深度的增加,污染风险逐渐降低,并在30 cm以下处于低风险.静态释放结果发现底泥氨氮（NH₄⁺-N）和TP的平均释放通量分别为8.04 mg·（m²·d）^-1和0.19 mg·（m²·d）^-1,释放潜力较大,且与底泥营养物污染区域一致.对于底泥重金属而言,除Cr和Ni外的其它6种重金属含量均高于安徽省土壤背景值,其中Hg和Cd的含量超标最为严重,且重金属潜在生态风险结果表明,表层（0~20 cm）底泥均处于重污染风险等级,而30 cm以下底泥重金属降为低风险等级.底泥重金属浸出毒性实验结果表明,该区域底泥疏浚后重金属释放风险较低,不属于危险废物.根据以上结果,综合确定了南淝河口区域的重点疏浚面积（3.93 km²）和深度（30 cm）,为底泥疏浚提供了重要依据.     

十字河长江师范学院段受污底泥中重金属含量及化学形态分析

通过对十字河长江师范学院段底泥沉积物中的重金属含量及化学形态分布进行分析,得知本段河流底泥沉积物中重金属主要是以不稳定的可交换态存在,容易释放析出对水体产生二次污染。     

苏州古城区域河道碳氮磷类污染物的分布特征

苏州是水质型缺水城市,节水、减排、控源和截污等工程实施后,水质问题依然严峻.为了解苏州古城区域河道中碳氮磷类污染物的总量及分布特征,提出河道疏浚决策依据,于2019年春季在苏州古城区域采集了20个代表性断面的河道底泥和水体样品,测定了河道底泥的深度,分析了河道底泥和水体样品中碳氮磷类污染指标的含量,评价了河道底泥和水体的污染程度,并预测了换水、引水、降雨和疏浚情境下水质的变化.结果表明,苏州古城区域河道底泥深度在22~1025 mm之间（均值为266 mm）,底泥总质量约为5.2×10⁵ t.底泥中总有机碳、总氮、氨氮、总磷和有效磷平均含量分别为3.4%、2074 mg·kg^-1、140.2 mg·kg^-1、1765 mg·kg^-1和57.2 mg·kg^-1,属中度污染,总磷含量超标点超过90%,环城河污染程度最高,建议优先疏浚.水体中总有机碳、生化需氧量、化学需氧量、总氮、氨氮、凯氏氮、总磷和磷酸盐平均浓度分别为7.8、0.6、13.1、2.5、0.643、1.3、0.18和0.09 mg·L^-1,属重度污染,为劣V类地表水,总氮浓度严重超标.基于沿程碳氮磷类污染物总量的分布情况,苏州古城区域河道疏浚推荐顺序为环城河、古城北部河道、干将河和古城南部河道.降雨情景下,初期径流污染物浓度高,将导致河道水质急剧下降;换水和引水情境下水中总氮总量均减少0.2 t,完全疏浚后水中总氮总量分别进一步减少4.58 t和2.19 t.底泥磷以外源输入为主,可受纳部分水体中的磷,故疏浚后,水体中总磷总量可能增加.     

运用主成分分析法研究云南湖库水体中重金属分布

以云南省38个高原湖库为研究对象,测定了表层水体中Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Fe,Mn和Ni 9种重金属质量浓度. 运用主成分分析法对水体中的重金属分布情况和来源进行了分析. 结果表明:所调查的云南38个湖库水体中主要重金属的分布可由4个主成分来反映,其贡献率分别为F1(Zn,Mn,Cd)35.23%,F2(Pb,Ni)17.05%,F3(Fe,Cu)15.70%和F4(Cr,Fe)13.10%. 38个湖库表层水中均有多种不同质量浓度的重金属存在,在该调查时段,有8个湖库表层水体中部分重金属质量浓度超过《国家地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准限值,水质不符合饮用水标准;而其他30个湖库表层水体中重金属质量浓度符合Ⅱ类水标准. 在部分湖库中ρ(Fe),ρ(Mn),ρ(Zn),ρ(Cd)和ρ(Ni)超过Ⅲ类水标准限值,在表层水体中ρ(As),ρ(Cu),ρ(Cr)和ρ(Pb)较低,符合饮用水的标准要求. 主成分分析法能够较好地分析云南38个湖库水体中重金属的分布情况.      

佛山水道底泥环保疏浚研究

介绍了佛山水道概况、水体功能及水污染现状,对底泥污染物释放影响佛山水道水质的机理进行了分析,在此基础上提出了底泥环保疏浚方案并进行了比选.     

滇池水体和沉积物中营养盐的分布特征

在滇池外海不同方位选取6个采样点,研究了水质现状,沉积物Eh,pH,总氮,总磷以及间隙水重金属的剖面分布特征。结果表明,滇池水体仍属富营养化状态。在氧化表层下,Eh随沉积深度的增加迅速降低,沉积物深层为还原状态。pH在沉积物剖面变化不大,为7 0～8 5。滇池沉积物含有丰富的营养物质,总氮和总磷最高质量分数分别为8 67和3 46g kg。剖面分布表明,沉积物表层总氮和总磷含量远高于底层,在表层0～10cm含量随深度增加而迅速降低。重金属元素在水-土界面的浓度梯度为沉积物向水体的扩散提供了条件。不同采样点相比,位于昆明市附近的S6点沉积物内负荷较大。在外源减少的情况下,沉积物内负荷可能在一定时间内成为控制滇池水质的主导因子。      

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.     

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.      

鄱阳湖-乐安河湿地水土环境中重金属污染的时空分布特征

选取流域两岸富含有色金属矿产资源的乐安河及至鄱阳湖段的典型湿地区域,分别于2012年4月(平水期)、8月(丰水期)、11月(枯水期)等不同时段采集不同样点底泥、表土、上覆水等环境样品,监测分析重金属Cu、Pb、Cd的含量,并借助统计分析方法识别乐安河湿地重金属污染的时空分布特征及其来源.结果表明,乐安河流域各样点的重金属Cu含量最高,且各样点重金属的含量值均表现为Cu>Cd>Pb.以丰水期的重金属污染最严重,平水期次之,枯水期的重金属污染最轻.重金属Cu含量的高值区出现在乐安河上游;而重金属Pb含量的高值区出现在乐安河下游及入湖区域;重金属Cd的高值区出现在乐安河中游.表征重金属Cu污染的主成分贡献率为36.99%,表征重金属Cd的主成分贡献率为30.12%.底泥Cu和上覆水Cu、河滩表土Cu含量具有较强的相关性;底泥Cd和表土Cd的含量也表现出强相关性.以上结果反映出水体、底泥和土壤中的Cu污染或Cd污染的来源具有一致性,主要来源于矿山开采排放的重金属酸性污废水;而其余组分间的相关性则表现不甚明显,反映出不同污染物的来源存在一定的差异性.     

污染底泥环保疏浚工程的理念·应用条件·关键问题

污染底泥是水体最主要的内源,存在污染物二次释放的风险,而环保疏浚可以有效地清除污染底泥、降低内源污染负荷及其释放风险,因此近年来该技术在水环境治理中得到广泛的应用.环保疏浚的主要目的是有效清除河流、湖泊（水库）水体污染底泥中累积的污染物,并对浚后污泥进行安全处理处置,为污染河流、湖泊（水库）水质改善与生态修复发挥工程作用.作为湖泊、河流水污染综合治理技术体系的重要组成部分,环保疏浚是生态环境工程技术之一,也是湖泊河流水污染治理的重要手段;但底泥疏浚同时也存在疏浚效果不理想、可能造成原位扰动与异地污染、改变水生态系统的结构与功能等生态风险.研究显示,未来环保疏浚的主要发展方向应包括:① 基于调查评估基础上的污染底泥分区、分类环保疏浚及处理处置研究;② 污染底泥环保疏浚与区域生态修复一体化设计研究;③ 污染底泥环保疏浚-浚后干化-处理处置-资源化集成技术研究;④ 污染底泥环保疏浚、处理和资源化全过程监管评估技术研究.      

海陵湾表层沉积物主要重金属污染特征及其来源解析

为了解海陵湾表层沉积物主要重金属的污染特征,本研究以2017年11月海陵湾的采样调查为基础,分析了表层沉积物中铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）和铬（Cr）7种重金属的含量和空间分布特征,利用单因子指数、地累积指数、潜在生态风险指数和一致性沉积物质量基准等指标定量评价了沉积物中重金属的污染特征,利用相关分析和主成分分析探讨了海陵湾表层沉积物中重金属的来源。研究结果显示,除As和Cr外,其余重金属在海陵湾表层沉积物中的含量整体处于较低水平;重金属整体属无污染和轻微生态风险状态,相对污染主要以As、Cr的贡献为主,且这两种重金属的含量在部分站位处于阈值效应含量和可能效应含量之间,有25%~75%的概率引发毒性,产生有害生物效应;Cu、Zn、Cd、Hg和As之间有一定的同源性,主要受地质背景和有机质降解的控制,Pb、Cr和As还分别受到船舶废气、工业废水废气和阳江港煤炭运输的影响。     

鄱阳湖沉积物重金属污染影响因素分析——基于STIRPAT模型

为探究人类活动对鄱阳湖沉积物重金属污染的影响,于2017年10月在鄱阳湖入口、出口及湖区布设20个采样点位,开展鄱阳湖沉积物重金属表层及垂向分布特征调查,评价其潜在生态风险.利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb计年法推算出鄱阳湖沉积物的平均沉积速率,并结合柱状分层样品重金属含量,得出具体年代的重金属蓄积特性.基于STIRPAT模型,通过偏最小二乘回归分析得到鄱阳湖沉积物重金属演变与总人口数量、城镇化率、实际人均GDP、绿色专利申请数、第二产业占比、第三产业占比6种社会经济指标的多元非线性模型.结果表明：（1）鄱阳湖表层沉积物重金属Cu污染最为严重且生态风险程度最高, 地累积指数为“强”或“中-强”污染范畴,单因子潜在生态风险指数平均值为47.25,属于“中等”生态风险.整个湖区的总潜在生态风险指数RI平均值为107.07,表明鄱阳湖表层沉积物重金属总体处于低生态危害水平.（2）1988~2017年总人口数量是影响鄱阳湖沉积物重金属Cd和Cu污染的最主要正向因素,其他正向因素为第二产业占比、第三产业占比、城镇化率及实际人均GDP,绿色专利申请数所反映出的区域绿色技术创新能力及环保研发投入对鄱阳湖沉积物重金属Cd、Cu污染具有负相关关系.     

长江中游近岸表层沉积物重金属污染特征分析及风险评估

为了探究长江中游近岸沉积物中重金属污染情况,2020年6月对长江中游14个采样断面的沉积物进行样品采集并测定沉积物中汞（Hg）、镉（Cd）、砷（As）、铜（Cu）、铅（Pb）、铬（Cr）和锌（Zn）等7种重金属元素的含量.首先分析了长江中游近岸表层沉积物重金属含量的空间分布特征,然后采用相关性分析方法（CA）、主成分分析法（PCA）和正定矩阵因子分解法（PMF）相结合的途径分析表层沉积物中重金属的来源,最后采用地累积指数法（I_geo）、潜在生态风险指数法（RI）和沉积物质量基准法（SQG）对重金属进行了风险评价.结果显示,Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn的平均含量分别为0.13、0.77、11.20、36.45、36.40、83.99和124.21 mg·kg^-1,其中Cd和Pb的平均含量超过背景值的1.72和1.35倍;PCA提取了前3个主成分（累积贡献率85.16%）,结合CA结果显示重金属Cd、As、Cu、Pb和Zn来源一致,Hg和Cr来源一致;PMF模型将7种重金属元素的污染源分成3个因子并得到因子的贡献率,并且工业和生活废水、煤炭燃烧、采矿业3个因子的综合贡献率为41.96%、32.48%和25.55%;地累积指数法（I_geo）评价结果显示,Cd是主要重金属污染物,处于轻度污染程度等级,Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn等6种重金属元素处于无污染等级;潜在生态风险指数法评价结果显示,Hg的最高风险等级为中等生态风险等级,位于城陵矶和新厂采样点,Cd的最高风险等级为强生态风险等级,位于牯牛沙水道和武汉上采样点,As、Cu、Pb、Cr和Zn在14个采样断面均属于低生态风险等级.综合潜在生态风险指数（RI）为62.59~138.59,其中处于低微和中度风险等级的采样点分别占总采样点的71.43%（10个采样点）和28.57%（4个采样点）,整体上长江中游干流污染不严重;沉积物质量基准法（SQG）评价结果显示,长江中游沉积物等级为Ⅰ级,定性评价为优,显示长江中游14个采样断面的沉积物对底栖生物没有毒性作用.综合以上结果,长江中游重金属污染不严重,Cd为重点防治的重金属元素.