太湖表层沉积物重金属赋存形态分析及污染特征

为了解太湖表层沉积物中重金属的污染状况,对太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）的含量及空间分布分别进行了对比研究,并采用BCR三步分级提取法分析了太湖表层沉积物中4种重金属（Cd、Pb、Cu、Zn）不同赋存形态的含量,评估了这4种重金属的生物有效性,最后采用潜在生态危害指数法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价.结果表明,太湖表层沉积物中4种重金属元素均有一定程度的富集,其中Cd的富集程度最为严重;赋存形态分析表明4种金属均主要以可提取态形式存在,各元素生物有效性即可提取态含量排序为：Cd〉Pb〉Zn〉Cu;潜在生态危害指数法评价结果表明,元素Cd为太湖表层沉积物中最主要的污染元素,且具有较强的生态危害.其次是Pb,Cu和Zn则较为轻微.4种重金属潜在生态危害由大到小排序为：Cd〉Pb〉Cu〉Zn.     

白洋淀表层沉积物重金属形态分布特征及生态风险评价

为了研究白洋淀全域表层沉积物重金属污染程度,采用BCR 3步提取法分析了沉积物中6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量及其赋存形态,讨论了6种重金属的生物可利用性大小,并运用次生相与原生相比值法（RSP）、潜在生态风险指数法（RI）和聚类分析进行了生态风险评价及重金属污染来源探讨.研究表明,白洋淀表层沉积物中重金属Cd和Cu含量均值分别达到背景值的2.9倍和1.3倍.Cd的可交换态及碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数达到51.20%,生物可利用性较大;Pb主要赋存于铁锰氧化物结合态;Cr、Cu、Ni和Zn以残渣态为主要的存在形式.白洋淀的首要污染因子是Cd,整体面临较高Cd风险.圈头片风险最高,端村片风险最低;南刘庄片区域内风险相差较大,其中N4为白洋淀全域最高风险点.源解析结果显示,Cd、Cu、Pb和Ni受人类活动因素较多,Cr和Zn则更多的受到自然因素影响.     

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。     

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.     

九龙江口红树林表层沉积物重金属赋存形态及污染评价

采用改进的BCR四步提取法分析了九龙江口红树林表层沉积物中16种重金属元素的赋存形态特征,运用次生相与原生相分布比值法（RSP）、风险评价编码法（RAC）和改进的潜在生态风险指数法（MRI）评价了重金属的污染水平和生态风险.BCR提取结果表明,Cd （52.55%）和Mn （47.71%）以弱酸溶态为主要存在形态,Pb、Y和Cu以可还原和可氧化态为主要存在形态,Ba、Tl、V、Th、Cr、As、U、Hg、Ni、Zn和Co主要以残渣态存在.RSP评价结果表明,沉积物受到Cd和Mn的重度污染,受到Pb的中度污染;Cu、Y和Co表现为轻度污染,Zn、Hg、As、U、Ni、Cr、Th、V、Ba和Tl表现为无污染;RAC评价结果表明,Cd和Mn具有极高风险,Co和Zn有中度风险,Ni、Cu、Hg和Y有轻度风险,其余元素（U、As、Pb、Cr、V、Tl、Ba和Th）无风险;MRI评价结果表明,研究区沉积物重金属综合潜在生态风险表现为严重风险,Hg和Cd是主要贡献因子,Hg有严重的潜在生态危害,Cd有较重的潜在生态危害,Tl有中等潜在生态危害,其余元素为低潜在生态危害.     

环巢湖流域表层沉积物重金属赋存特征及潜在生态风险评价

以环巢湖流域表层沉积物为对象,对8种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As和Hg)总量及形态进行分析并运用潜在风险指数法对重金属的生态风险进行了评价.结果表明,环巢湖流域表层沉积物中重金属元素Cd、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、As和Hg的总量总体呈现为南淝河-十五里河水系含量高,其次是裕溪河及支流,其他5条水系的重金属含量相对较低. BCR形态分析表明,重金属元素Hg、Cr、Ni和Cu主要以残渣态存在(分别占总量的77.56%、64.83%、56.52%和48.93%),Cd的可提取态含量比例最高(89.22%),其次为Zn、Pb和As(70.35%,69.50%和63.70%). 潜在生态风险危害指数(RI)表明,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni和As均为低污染等级,Cd为较重污染等级,Hg为重污染等级,7个水系的重金属潜在生态风险指数排序为:南淝河-十五里河>裕溪河>柘皋河>杭埠河-丰乐河>派河>白石山河>兆河,重潜在风险和严重潜在风险的区域主要分布在南淝河-十五里河水系以及裕溪河水系,因此,今后对巢湖流域进行重金属整治时可着重考虑针对这两条水系的Cd和Hg元素的重点治理.     

顺德水道土壤及沉积物中重金属分布及潜在生态风险评价

水源地周边土壤及河道沉积物的环境质量状况极大程度影响着河流饮用水安全.为调查顺德水道水源地重金属空间分布特征及其污染来源,本研究采集了顺德水道周边表层土壤及其主要支流入河口沉积物,并测定各样品中Cd、Zn、Pb、Cu、Ni、Cr等6种重金属浓度,最后基于两种潜在生态风险评价方法对其生态风险进行评价.结果发现,顺德水道表层土壤中Zn、Cr、Pb、Cu、Ni和Cd平均含量分别为186.80、65.88、54.56、32.47、22.65和0.86 mg·kg~(-1),除Cu、Ni外其它重金属均超过顺德土壤背景值;8个主要支流入河口间表层沉积物中6种重金属元素平均含量依次为:Zn(312.11 mg·kg~(-1))Cr(111.41mg·kg~(-1))Pb(97.87 mg·kg~(-1))Cu(92.32 mg·kg~(-1))Ni(29.89 mg·kg~(-1))Cd(1.72 mg·kg~(-1)),除Ni之外其余均高于顺德土壤背景值.主成分分析结果发现表层土壤中Cr、Ni含量主要受自然母质影响,Zn、Pb、Cu和Cd主要来源于该地区制造业的废水排放;沉积物中6种重金属均来源于外源输入,受顺德水道周边的工业活动影响.基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价结果发现顺德水道周边表层土壤中Cd呈现轻微的潜在生态危害,而入河口沉积物中Cd呈现中度的潜在生态危害,土壤和沉积物中Zn、Pb、Cu和Ni的潜在生态危害程度均表现为轻微.由于基于环境生物可利用态的潜在生态风险评价充分考虑了土壤理化性质及重金属形态,其结果低于Hakanson潜在生态风险评价结果,可避免对重金属的潜在危害程度的高估.     

九龙江表层沉积物重金属赋存形态及生态风险

分别用改进的BCR四步提取法和稀硝酸单级提取法分析九龙江17个表层沉积物中15种重金属元素的赋存形态特征.BCR四步提取法表明,九龙江表层沉积物中大部分重金属(Fe、Ni、V、Tl、Ba、Sb、Ga、Cr和Sr)以残渣态为主;Mn可提取态含量最高(占总量83.8%),其次为Cd、Pb、Zn、Co和Cu(分别占总量80.0%、75.5%、74.3%、70.8%和57.7%).稀硝酸提取法表明,Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu的稀硝酸可提取态具有较高比例(分别占总量70.4%、65.4%、58.7%、48.4%、44.5%和45.5%).次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果表明,九龙江表层沉积物中Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu具有较高生态风险.综合对比两种提取方式分析结果,各有优缺点.一般情况下,稀硝酸单级提取法已足以分析沉积物中重金属生物有效性及生态风险.     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

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.      

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.     

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。     

重金属元素BCR提取法及在太湖沉积物研究中的应用

采用BCR提取法,HCl-HNO3-HF消化法和ICP-AES仪器测定了西太湖沉积岩芯中Cu,Fe,Mn,Ni,Pb和Zn 6种重金属元素不同形态的质量分数.结果表明:采用BCR方法对太湖沉积物重金属元素形态进行提取,提取结果具有较高的精度和稳定性;受元素地球化学性质及沉积物理化性质的影响,Cu,Fe,Ni和Zn以残渣态为主;Mn以可交换态及碳酸盐结合态为主;Pb的有机物及硫化物结合态,Fe/Mn氧化物结合态以及残渣态的质量分数基本一致;重金属元素Fe/Mn氧化物结合态的质量分数与可还原态Mn质量分数有较好的正相关性,有机物及硫化物结合态的质量分数与有机质质量分数相关性较好.      

太湖西岸河网沉积物中重金属污染特征及风险评价

为研究太湖西岸河网沉积物中重金属污染特征及风险,调查了丰-平-枯3个水期19个点位8种重金属的含量,结果表明,沉积物中重金属浓度顺序为ZnCrCuPbNiAsCdHg,其中Cd、Cu、Zn、Pb、Ni明显高于其环境背景值,除As外,其余7种重金属平水期含量高于丰水和枯水期.地累积指数(I_(geo))和潜在生态指数(RI)评价表明,研究区沉积物中Cd属于中等污染程度和中等生态风险,Cd对RI贡献率为35%,重金属生物毒性不利影响评价值(mP EC-Q)范围为0.12~0.76,平均值0.30,表明研究区发生生物毒性不利影响的可能性为15%~29%,工业与生活混合区点位S2从污染程度、生态风险、生物毒性不利影响和主成分评价的污染及风险均最大,表现出多种重金属的协同污染,这与其周围污染排放特征一致,为该区域河流沉积物中重金属污染控制提供依据.     

太湖沉积物重金属污染生态风险的综合评价

为研究太湖沉积物重金属污染的生态风险。在2012年2月采集太湖7个采样点的表层沉积物,分析测定重金属总量以及可交换态和碳酸盐结合态的金属含量,采用风险评价准则、潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染进行生态风险评价。结果表明:太湖沉积物中重金属除竺山湾处于偏中度污染水平,其他各点均处于轻度污染状态。全湖Ni、Zn和Cu的可利用态比例较高。太湖沉积物重金属污染为低生态风险,竺山湾生态风险高于其他地区。Ni和Pb的生态风险高于其他金属。需对太湖竺山湾污染物排放进行控制,对全湖沉积物中Ni污染进行优先控制与去除。     

太湖梅梁湾岸边带底泥中重金属的形态与分布

选择太湖梅梁湾一处没有外源污染并具有藻类富集特征的岸边带进行了底泥中重金属形态与分布的研究.结果表明,Cu, Ni和Zn在水位变幅区及水向辐射区均有一定程度的富集;Cr和Pb则在水向辐射区有所富集(富集系数>1).岸边带底泥中这5种重金属的惰性形态百分率均显著低于开阔水体底泥,其中惰性态Ni在岸边带和开阔水体底泥中的含量分别为30.68%±0.56%和34.67%±2.72%,惰性态Pb则分别为25.45%±3.82%和34.17%±0.85%.重金属在岸边带底泥中的惰性形态含量低,说明其活性形态含量高,易于向上层水体迁移.藻类捕获型岸边带底泥中除了少量重金属会向上层水体释放外,总体可以作为湖泊重金属的汇.     

重金属污染沉积物质量评价研究—以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)探讨了沉积物中4种重金属(Cu, Pb, Zn, Cd)的沉积物质量基准(CSQC)值;根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属(Cu, Pb, Zn,和Cd)的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.     

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.