晋江河口沉积物重金属污染历史与来源

为研究沉积物重金属元素的主要来源,分别采用电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法,测定了晋江河口柱状沉积物中15种重金属元素(Pb、Sr、Cr、Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、V、Ni、Co、Cs、Sn、Sb和Hg)的质量分数,结合210Pb定年技术,运用Pb、Sr同位素示踪技术及多元统计分析方法(聚类分析法),探讨沉积物中15种重金属元素的垂向分布特征及污染历史. 结果表明:①近300 a来晋江河口受到不同程度的重金属污染. ②柱状沉积物中的Pb主要来自于上游流域的采矿活动(贡献率为47.5%~83.7%)和土壤母质(贡献率为16.3%~52.5%). ③沉积物的87Sr/86Sr为0.716 37~0.719 26,高于人为源(≤0.711 72),说明沉积物中的Sr受人类活动影响较小,主要来源于土壤母质. ④聚类分析结果显示,15种重金属元素可分两大类,Ⅰ类为Sr、Hg、Cr、V、Ni和Cs,以自然源为主;Ⅱ类为Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Sb、Sn、Cu和Co,以人为源为主,主要与上游流域的采矿活动有关.      

曹妃甸围填海土壤重金属积累的磁化率指示研究

环境磁学方法在土壤重金属污染识别中被广泛运用,其具有简单、快速、无破坏性和灵敏度高的特点.本研究以北方典型的围填海区——曹妃甸工业区土壤为例,开展土壤磁化率对重金属积累的指示研究.根据研究区的土地功能规划特征,将研究区土壤分为工业区土壤、生活区土壤以及自然滩涂和湿地土壤共3类.共采集35个表土(0~10 cm)样品和3个土壤剖面柱状样,分析土壤中的磁化率(χlf)、铁(Fe_2O_3)含量及重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Mn、V)元素含量.结果表明:工业区表土磁化率和重金属含量空间分异性较高,受工业生产的影响明显;工业区和生活区剖面中0~20cm的表层土壤中,各重金属均出现不同程度的富集现象,而远离工业区的潮滩剖面中重金属含量变化不明显.研究区表土磁化率与重金属含量总体上有相关性:其中工业区表土磁化率与Fe_2O_3、Ni、Cu、As和V呈现极显著(P0.01)正相关,可以作为指示土壤重金属积累的指标.但在生活区和自然潮滩湿地土壤中,土壤磁化率的高低不能很好地指示重金属的积累情况,推测可能与土壤中磁性物质来源以及潮滩湿地的环境条件有关.     

滇中抚仙湖沉积物元素特征与流域侵蚀研究

通过对云南滇中盆地高原深水湖泊抚仙湖沉积岩芯进行X射线荧光光谱（XRF）元素与磁化率连续扫描,结合聚类分析、主成分分析方法和其它相关环境代用指标,探讨了抚仙湖流域自1840年以来的流域侵蚀与人类活动特征.研究结果表明,抚仙湖XRF元素扫描的聚类分析结果具有明显的阶段性特征,可将其大致划分为3个阶段,即34~24cm（约1715~1813年）,24~9cm（约1813~1947年）和9~0cm（约1947~2018年）.基于抚仙湖沉积物岩芯中元素比值和低频磁化率的主成分分析,识别出的主成分1与主成分2的方差贡献分别为37.72%和25.73%.指示抚仙湖流域侵蚀强度的元素比值Rb/Sr、Ti/Sr、Ti/Rb公因子载荷较大（>0.6）,该结果表明,抚仙湖外源碎屑沉积物的元素比值对流域侵蚀与人类活动具有良好的指示意义.因此,本文使用湖相沉积中的环境代用指标对抚仙湖流域侵蚀与人类活动强度进行重建.研究结果表明,1840年以来人类活动加剧了流域侵蚀强度.自1990年以来随着流域生态环境的逐步恢复,侵蚀强度总体较弱.     

新疆柴窝堡地区沉积物元素地球化学特征及其环境意义

通过对新疆柴窝堡地区湖泊沉积物和流域表层沉积物中元素含量的分析,研究了柴窝堡湖沉积物中元素的地球化学特征及其环境意义,并利用重金属潜在生态危害指数法对沉积物重金属的生态效应进行了简要评价。相关分析及主成分分析表明,柴窝堡流域Al、K、Na、Be、Ba、Ti、Ca、Mg、Sr等元素含量的变化主要受流域化学风化作用强度的影响,而Fe、Mn、Zn、Cu、Cr、Ni、Pb、Co等重金属元素与黏土含量之间相关性显著,反映了自然与人类活动的影响过程。1950年前,人类活动影响弱,湖泊沉积物重金属元素主要受控于流域水动力条件;1950年后,流域人类活动的加强使得湖泊沉积物中重金属含量显著增加。利用聚类方法进行了湖泊沉积物与流域表层沉积物元素组成的比较分析,结果显示不同湖泊沉积物元素的组合特征反映了流域人类活动和自然作用的影响。最后,通过重金属潜在生态危害指数法对柴窝堡湖泊沉积物中Cu、Cr、Zn、Pb等4种重金属的潜在危害程度进行初步评价,其中以沉积物中Pb和Cu危害程度较高,但潜在生态危害程度尚属轻微。     

厦门某国道旁土壤重金属赋存形态及生物有效性

采用改进的BCR提取法结合ICP-MS测定厦门某国道旁土壤中重金属Fe、Mn、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、V、Sr的赋存形态,分析其形态与土壤性质之间的相关性,运用风险评价编码(RAC)法和次生相与原生相分布比值(RSP)法评估重金属生物有效性。结果表明:表层土壤重金属含量随路基距离的增加先降低后增高,在距路基0～1 m处含量最高,说明国道旁重金属受交通运输影响较大;垂直剖面土壤中Cu、Zn、Mn、Pb、Sr含量随土壤深度的增加而降低,其含量峰值主要出现在表层0～10 cm处。表层土壤中Pb、Cu、Zn、Mn、Sr的可提取态比例随距路基距离增加先降低后升高; Ni、Zn、Cu、Sr、Mn和V可提取态比例随垂直剖面深度增加而降低。元素各形态含量随元素总量的增加而增加,各形态间存在一定的相关性,重金属化学形态受土壤性质的影响。表层土壤中大部分重金属RAC值呈两端高中间低的趋势。其中Zn、Sr和Mn在距路基0～1m处风险较高,以交通活动来源为主;其余重金属在低风险范围内,但Cu受到交通活动、水泥厂的显著影响; Fe、V和Pb以自然来源为主。垂直剖面土壤重金属的RAC值呈整体下降趋势,Cu、Sr、Ni和Zn的高风险主要发生在表层,受到交通源的影响,其它重金属的风险低且以自然源为主。     

天山地表水重金属的赋存特征和来源分析

2011年8月1日~15日,在天山山地以约50km的间距取51个水样品,并对代表性Pb、Ni、Cd、Co、Hg、As、Cu、Mn、Zn、Cr 10种重金属元素进行测试.然后运用相关分析、主成分分析和聚类分析等方法对这些重金属的赋存特征与来源做了探讨,结果表明:10种重金属变化范围为0~91.876μg/L.在所有水样中10种重金属元素平均浓度顺序为:Ni>As>Cu>Zn>Co>Mn>Hg>Cd>Pb;不同类型样品中重金属赋存特征为:灌溉渠道>河流支流>河流干流>湖泊>机井.相关分析结果显示,Cu、Mn、Hg、Zn、Ni和其他元素相关性较强.主成分分析表明,样品中重金属指标第1主成分Cu、Ni、Cr、Cd、As、Co和Cr来源于河流底部母岩矿物的风化及沿岸陆源碎屑矿物的自然风化侵蚀作用,第2主成分Mn、Hg、Zn、Pb来源于城镇附近的污染工厂及道路附近含铅污染物,第3主成分Hg、Pb、Cr主要来源于工农业排污.聚类分析表明:样品中重金元属可归为4类,其中Co、Ni、Cr为一类,Cd、Cu、As为一类,Pb、Zn、Mn为一类,Hg单独为一类.单一来源如,锌、铜矿开采、河流底母岩重金属迁移等因素对样品中重金属浓度影响较大.     

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.     

南通市任港河底泥重金属污染的磁学诊断

以江苏省南通市任港河底泥柱样为研究对象,在系统的环境磁学、粒度、重金属及总有机碳含量分析的基础上,探讨了沉积物重金属污染的环境磁学诊断的可行性.结果表明,表层12cm以上样品中重金属Pb、Zn、Cu、Ni含量超出江苏省土壤背景值,剔除粒度影响后,重金属含量"上高下低"的特征仍很明显.该底泥柱样沉积物的磁性特征为亚铁磁性矿物所主导,亚铁磁性矿物含量在表层12cm以上沉积物要高于下部沉积物,其含量在沉积物上部的升高受到污染的影响.磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χARM)与Pb、Zn、Cu、Ni含量有显著的正相关关系(r≥0.74,p<0.01,n=54),可用于定性评价任港河底泥的重金属污染程度.但因受到磁性矿物的来源和成岩作用等因素影响,表层沉积物亚铁磁性矿物与重金属含量升高不尽一致,利用磁性参数定量诊断重金属含量仍需慎重.     

长三角湖州市土壤磁化率与铜、锌有效量和全量分布规律

通过对84个地表土样、17个剖面土样和11个基岩样的磁参数与化学分析测试,对湖州市土壤磁化率与重金属元素Cu、Zn有效量和全量分布规律、成因及两者的相关性进行了研究。研究发现:①表层土壤磁化率高值异常区总体上与土壤重金属元素Cu、Zn有效量和全量高值分布区吻合程度非常高;剖面土壤磁化率值与Cu、Zn有效量和全量含量总体上均呈现出向下递减的相同特点。②表层土壤磁化率与Cu、Zn有效量和全量高值异常均系人类经济工程活动影响所致,主要与当地城镇生活垃圾随意堆放、垃圾施肥、工业“三废”排放、农药和化肥的过量使用等有关。③表层土壤磁化率值与重金属元素Cu、Zn有效量和全量含量之间在不同环境条件下相关性存在明显差异。     

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.     

厦门某旱地土壤垂直剖面中重金属迁移规律及来源解析

采用ICP-MS和TIMS分析测定厦门市农业区某旱地土壤垂直剖面中8种重金属元素(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr和Pb)含量及铅锶同位素组成,重点分析土壤剖面金属的纵向分层和淋失迁移特征.结果表明,除Sr外,其余重金属在大部分剖面深度中均未超过背景值,表明受外来源的影响较小. Sr在整个剖面的迁移系数均大于0,表明存在不同程度的富集; Zn和Co在近地表处富集; Cr、Ni和Cu在整个剖面中以亏损为主; V和Pb受外来活动的干扰小.淋洗迁移特征分析表明,Sr和Pb淋洗下移较活跃,其下移深度较大,但Pb下移深度低于Sr下移深度.因子分析表明,重金属主要为自然因子的输入,其次为农业活动和交通运输等复杂人为活动的输入.富集因子分析表明,Sr受外源不同程度影响.铅锶同位素组成分析表明,垂直剖面土壤中Pb主要来源于母质层,而Sr除来源于母质层外,还受到复杂人为源的影响,并已有向底层(30～70 cm)迁移的趋势.     

城市表层土壤磁化率与重金属含量分布的相关性研究

以西安城市表层土壤为对象,测定表层土壤样品的磁化率和Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba的含量,探讨表层土壤Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba含量与磁化率的空间分布规律及二者的相关性.研究表明,西安城市表层土壤重金属含量与磁化率均具有中等程度的变异水平,所测7种重金属元素的平均含量均高于西安市主要土壤类型———褐土表层土壤背景值;土壤中Co、Cr、Cu、Pb、Sn、Sr、Ba的含量均与低频磁化率(χLF)呈显著正相关,而与频率磁化率(χFD)呈显著负相关;土壤低频磁化率的空间分布与重金属Pb、Cu的变化趋势相似,频率磁化率则与Co、Cr、Ba等元素的空间变化趋势相反.污染评价结果显示,西安市土壤重金属处于中度污染,污染负荷指数的空间变化与磁化率指标高度相关.因此土壤磁化率可作为研究城市土壤重金属污染的辅助手段.     

基于富集因子法与MLR-APCS模型应用的农田土壤重金属人为来源定量识别

准确定量识别农田土壤重金属的人为污染来源对于后续实施精准防控具有重要意义。采集典型农业区土壤样品,基于富集因子法和多元线性回归-绝对主成分得分(MLR-APCS)模型对农田表层土壤重金属的人为来源进行定量识别研究。结果表明:研究区农田表层土壤中Pb、Cu、Zn、Cr、Ni均受到不同程度的人为污染影响,其平均含量相比当地背景土壤分别提高了112.37%、71.21%、59.38%、69.67%和64.54%。5种重金属富集因子顺序为Pb>Cu>Cr>Ni>Zn。其中,Pb总体已达到中等富集水平,来自人为污染源含量占比超过50%。基于人为源重金属含量,大气沉降和有机肥施用被识别为该研究区2种主要人为重金属污染来源。MLR-APCS模拟进一步表明:大气沉降对Pb、Cr、Ni的污染贡献率分别为42.41%、37.58%和37.26%,而有机肥施用对Cu、Zn的污染贡献率分别为41.67%和39.39%。综上,提出了一种可靠的农田土壤重金属人为来源定量识别方法,可推广应用于其他相似区域。     

滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布

以滇西重金属地质高背景区为研究区,系统采集了4193件表层土壤样品,分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量,综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系,并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明：①研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值,但是低于农用地污染风险筛选值;与云南省土壤背景值相比,As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当,Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍,土壤重金属存在不同程度累积现象.②Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制;Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响,人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧,Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响;As和Hg以人为来源为主,受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.③不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高;草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.④Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好;Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致;As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性,在人类活动密集地区也呈高背景分布.     

滏阳河河系表层沉积物重金属污染特征及其风险评价

采集滏阳河表层沉积物,分析了6种重金属的污染特征,并采用富集系数法和Hankanson潜在生态危害指数法分析了重金属的来源,进而评价其环境风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的平均含量分别为340.09、90.28、1.28、65.87、760.71、48.62 mg·kg-1,均在一定程度上超过了河北省土壤元素背景值.重金属富集系数分析结果显示,元素Cd、Zn在整个流域尺度内主要源于人为输入,Cr在邵村排干河段及Cu、Pb、Ni在汪洋沟上游河段受人为排放源影响较大,主要是由于河流沿线城市生产和生活污水的排放造成.单一金属的潜在生态危害指数评价结果显示,沉积物中Cd污染达到极强生态危害,其次为Cu、Pb和Zn,而重金属综合生态危害指数(RI)评价表明,滏阳河沉积物重金属总体处于强生态风险,其中,汶河河段达到很强生态风险.     

石化园区周边农田土壤重金属污染分析与评价

以某化工园区附近300km2区域为研究区,采用辐射状精确布点,采集表层土壤样品共计200个,以该区土壤环境自然背景值和《国家土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准值为评价标准,对土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As的污染进行了分析评价.结果表明,以自然背景值为评价标准,研究区表层土壤中Cd、Hg、Cu和Pb平均含量超过自然背景值,其中,Cd为首要污染因子;以国标二级标准为评价标准,除Cd和Hg以外的6种重金属的单项污染指数平均值均小于1,Cd仍是研究区表层土壤重金属污染的主要因子.化工区西北和西南方向农田土壤重金属含量变化表明,随着与化工区距离的增加,农田土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg的含量呈显著下降趋势.采用相关分析和主成分分析研究区内土壤中重金属的来源,主因子1和主因子2的贡献率分别为65.23%、19.93%,前者反映土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Hg积累的差异,并主要与人类活动有关;后者体现了Ni和As的变化,主要与成土母质有关.     

西藏湖泊沉积物重金属元素特征及生态风险评估

为了探究青藏高原湖泊沉积物中重金属的来源以及对生态环境的危害,本文分析了青藏高原共18个湖泊的表层沉积物样品.微量元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS,X-7series)测定,全氮全碳分析仪(Vario Max CN,Elementar,Germany)测定了湖泊沉积物中的总碳氮含量.18个湖泊沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As这8种重金属平均含量分别为24.61、70.14、0.26、25.43、74.12、7.93、33.85、77.69 mg·kg-1.西藏湖泊沉积物中元素含量都要高于南极,但与人类活动频繁地区的湖泊沉积物重金属含量相比却较低,并且除了Cd、Ni和As之外都要低于西藏土壤背景值.运用Pearson相关性分析和主成分分析法分析了湖泊沉积物中重金属元素的来源,结果表明Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、As受流域内土壤及大气沉降影响较大,而Cr主要受人类活动的影响.用Hakanson潜在生态风险指数进行生态风险评估并聚类分析的结果显示只有普莫雍错、龙木错和班公错的综合生态污染程度低,其他湖泊生态系统均有不同程度的潜在生态风险,别若则错具有最强的生态风险.