Historical trends of heavy metal contamination and their sources in lacustrine sediment from Xijiu Lake, Taihu Lake Catchment, China

Concentrations of Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and Hg in Xijiu Lake sediment from the Taihu Lake catchment, China, were analyzed. Their contamination state was investigated based on the geoaccumulation index and enrichment factors. Statistical analysis was used to differentiate the anthropogenic versus natural sources of heavy metals (HMs), and the anthropogenic accumulation fluxes were calculated to quantify anthropogenic contribution to HMs. The results indicated that the lake sediment had been heavily contaminated by Cd, enrichment of Zn and Hg was at a relatively high level, while that of Cu and Pb was in the lower-to-moderate level and Cr was in the low enrichment level. Sources of Cr in the sediment were mainly from natural inputs, while other metals, especially Cd, were predominantly derived from anthropogenic sources. In the past century, anthropogenic accumulation fluxes of Pb, Zn and Hg increased by 0.1-47.3 mg/(cm².yr), 2.4-398.1 mg/(cm².yr), and 3.7-110.3 ng/(m².yr), respectively, accounting for most inputs of HMs entering the sediment. The contamination state of HMs varied with industrial development of the catchment, which demonstrated that contamination started in the early 20th century, reached the maximal level between the mid-1970s and mid-1990s, and decreased a little after the implementation of constraints on high contamination industries, although the contamination of some HMs, such as Cd, Zn and Hg, is still at high levels.     

海州湾潮滩重金属污染的历史记录

近岸海域是区域源汇过程的汇,记载了区域环境演变的重要信息.2010年在海州湾潮滩采集得到4个沉积物柱样,对沉积物柱样进行了重金属元素测定,结合核素210Pb测年结果,研究了海州湾潮滩重金属污染历史及人类活动对其影响.运用Al元素作为粒度的代用指标对重金属进行标准化,并获取了重金属富集系数和人为污染的重金属通量.研究表明,粒度控制效应并不是影响海州湾潮滩地区重金属分布的最主要因素,并且各重金属元素之间具有良好的相关性,说明该区域重金属元素具有来源一致性;海州湾潮滩沉积物中除重金属Cr和Cu表现为弱富集外,其他重金属元素Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn均表现为强富集,并且表层沉积物中重金属含量均高于该区域的背景值,这表明近50年以来,海州湾潮滩已明显受到人类污染源的影响,从而造成沉积物中重金属不断富集累积;自20世纪50年代至2000年初海州湾潮滩沉积物中人为污染活动输入的重金属通量呈现出波动增加的趋势,这种变化特征与区域社会、经济发展阶段相吻合;而从2005年以来随着区域产业结构优化调整,环境监管力度加强,潮滩沉积物中人为来源的重金属通量呈现出减少的趋势.     

北方湖库沉积物重金属区域特征及生态风险评价

以白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖沉积作为研究对象,通过对北方六湖库沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni等重金属元素进行分析,并与国内外其他水域重金属污染情况进行多因素比较,探讨了六湖库主要重金属污染源的差异性,区域分布特征以及与国内外其他水域污染的相似性和区别.结果表明,六湖库沉积物重金属污染处于中等偏下水平.六湖库之间主要重金属污染源存在差别.沉积物重金属含量未出现明显上升的趋势.其中Zn、Pb存在富集现象,但Pb含量与历史数据相比出现下降,Zn的含量与其他地区相比整体偏高.大伙房水库沉积物重金属污染较重,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为56.28,142.3,17.44,97.9,44.44mg/kg.小兴凯湖沉积物重金属含量最低,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为2.41,63.90,13.37,56.36,26.09mg/kg.六湖库综合风险评价结果为大伙房水库>于桥水库>白洋淀>衡水湖>松花湖>小兴凯湖,重金属整体潜在生态风险指数为低.     

北方湖库沉积物重金属区域特征及生态风险评价

以白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖沉积作为研究对象,通过对北方六湖库沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni等重金属元素进行分析,并与国内外其他水域重金属污染情况进行多因素比较,探讨了六湖库主要重金属污染源的差异性,区域分布特征以及与国内外其他水域污染的相似性和区别.结果表明,六湖库沉积物重金属污染处于中等偏下水平.六湖库之间主要重金属污染源存在差别.沉积物重金属含量未出现明显上升的趋势.其中Zn、Pb存在富集现象,但Pb含量与历史数据相比出现下降,Zn的含量与其他地区相比整体偏高.大伙房水库沉积物重金属污染较重,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为56.28,142.3,17.44,97.9,44.44mg/kg.小兴凯湖沉积物重金属含量最低,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为2.41,63.90,13.37,56.36,26.09mg/kg.六湖库综合风险评价结果为大伙房水库>于桥水库>白洋淀>衡水湖>松花湖>小兴凯湖,重金属整体潜在生态风险指数为低.     

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。     

Atmospheric pollution in Beijing, China, as recorded in sediments of the Kunming Lake

The fluxes of heavy metals and magnetite, a fly-ash component, from coal burning, to sediments of the Kunming Lake in Beijing have increased measurably over the last fifty years. Ages were introduced to the sediment strata through Pb-210 geochronologies. Even with a doubling of coal usage by the year 2000, the anthropogenic metal fluxes will still be less than those recorded in metropolitan Tokyo and U.S. lakes.     

南京市湖泊沉积物中重金属垂直分布及污染状况评价

为了解城市湖泊沉积物中重金属污染概况及其垂直分布规律,文章选取南京市前湖和月牙湖2个小型浅水湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对沉积物中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn 7种重金属在垂向上的分布进行测定,并采用地累积指数法对重金属的污染情况进行评价。结果表明,月牙湖沉积物中重金属污染程度较前湖严重,整体上,沉积物中7种重金属质量分数由大到小的顺序为:Mn>Zn>Ni>Pb>Cu>Cr>Cd。沉积物中重金属垂向分布规律表明,7种重金属质量分数在表层0~10 cm无明显差别,而10~20 cm波动较大。地累积指数法的评价结果显示,重金属元素中Cd累积最严重,其污染程度处于中度到偏重污染水平之间。前湖沉积物中重金属Zn、Pb和Mn也发生明显累积,而污染较为严重的月牙湖7种元素都处于不同程度的污染状态。     

深圳湾沉积物中重金属污染累积过程

通过测定深圳湾沉积物柱样中重金属的含量,分析重金属浓度的剖面分布情况,并结合²¹⁰Pb的测年资料,高分辨率地研究重金属的污染历史,并分析其污染的累积过程结果表明:深圳湾沉积物中重金属的浓度相对较低,但Pb、Cu、Zn等已明显受到人类污染源的影响;近20年深圳经济的快速发展,以及20世纪60～70年代香港经济的崛起时期,对深圳湾沉积物重金属污染累积有显著的贡献.     

Distribution of heavy metals in sediments of the Pearl River Estuary, Southern China: Implications for sources and historical changes

The distribution of heavy metals (Pb, Zn, Cd and As) in sediments of the Pearl River Estuary was investigated. The spatial distribution of heavy metals displayed a decreasing pattern from the turbidity maxima to both upstream and downstream of the estuary, which suggested that suspended sediments played an important role in the trace metal distribution in the Pearl River Estuary. In addition, metal concentrations were higher in the west part of the estuary which received most of the pollutants from the Pearl River. In the sediment cores, fluxes of heavy metals were consistent with a predominant anthropogenic input in the period 1970-1990. From the mid-1990s to the 2000s, there was a significant decline in heavy metal pollution. The observed decline has shown the result of pollution control in the Pearl River Delta. However, it is noteworthy that the metal concentrations in the most recent sediment still remained considerably high. Taken together, the enrichment of heavy metals in sediments was largely controlled by anthropogenic pollution.     

东湖沉积物重金属来源与人类活动相关性分析

城市化和工业化进程给城市湖泊带来了很高的重金属污染负荷。为研究湖泊重金属污染的来源以及人类活动对湖泊重金属污染的影响,以武汉郭郑湖为例,测定了沉积物中几种常见痕量重金属元素Co、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni的含量,并采用地累积指数法和归一化法对重金属污染物的污染程度和污染来源进行了分析。研究结果表明,溢流排污口处沉积物重金属污染程度较高,Zn、Cu和Pb的污染程度高于Co、Cr、Ni,为湖泊主要污染物。归一化法分析表明:Zn、Pb、Cu之间呈显著相关,均以人类活动输入为主要来源。在溢流排污口处Ni和Cr受人类活动影响较轻微,Co以自然来源为主;在湖心处Ni、Cr、Co均以自然来源为主。以上结果表明,对郭郑湖的治理应以Zn、Pb、Cu为主。     

青海湖流域东北部河流沉积物和土壤剖面记录的重金属污染特征

对青海湖流域东北部2个河流沉积物剖面和2个土壤剖面样品中As、Cd、Pb、V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn等9种重金属元素的含量进行了分析测定,采用污染系数、富集系数、地累积指数和潜在生态危害指数研究了其污染的时空变化特征。结果表明,河流沉积物剖面和土壤剖面记录的重金属元素的富集系数基本显示出深部低于1而近地表高于1,且在25cm深度内往上逐渐增加的特征;它们记录的重金属变化趋势大体一致但有量的差异;重金属元素的污染系数均小于2,且大多数样品的值低于1,高值者为近地表样品,包括河流沉积物样品中的As、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;地累积指数大多为负值,大于1者出现在近地表,包括河流沉积物样品中的Cd、Cu、Zn和土壤样品中的Cd;Cd的潜在生态风险因子在表层样品中大于30,9种重金属潜在生态危害指数也在表层样品中大于70。以上结果暗示青海湖流域东北部存在重金属的人为排放,在近代更为显著,不同地理位置重金属排放源种类和排放强度等的不同、分散稀释作用等造成该地区重金属时空上的变化特征;该区域仅在地表出现Cd、Cu、Zn的局部轻度污染,达到中等生态风险级别。     

湖泊沉积物-水界面微量重金属扩散作用及其水质影响研究

通过对云南泸沽湖、洱海沉积物孔隙水微量重金属剖面特征及界面扩散通量的研究,定量评估了微量重金属界面扩散作用对上覆湖水水质的影响,并探讨了春季节性变化规律,结果表明,孔隙水微量重金属浓度面均呈典型的峰形分布,界面氧化还原状况的变化是影响这种分布的主要因素;微量重金属界面扩散通量在夏季明显大于冬季,深水区大于浅水区;这种擅长 用作用对湖水中微量重金属含量的变化影响较大,尤其对深度较小,水体寄宿时间长、     

程海沉积物重金属时空变化及人为污染与潜在生态风险

沉积物重金属污染是影响湖泊等水体环境质量与健康的主要因素之一.通过对程海9个沉积短岩芯中10种金属元素含量的分析,在~(210)Pb与~(137)Cs定年的基础上,研究了沉积物中重金属含量与污染的时空变化特征;采用潜在生态风险指数法与沉积物质量基准法、并参考重金属污染水平,评估了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,各岩芯不同年代沉积物中,除了Cd含量变化较大之外(变异系数为0.59),其余各金属元素含量变化均较小(变异系数小于0.20);空间上,各岩芯之间每一种金属的平均含量差异较小,最大值与最小值的比值为1.2~1.8,显示了不同湖区重金属较为相似的富集规律.沉积物中主要污染元素为Cd、Pb和Hg,其中Cd和Pb污染始于20世纪80年代中期;近十年来Cd污染程度稍有下降,但仍呈中等污染水平,而Pb污染程度持续增加,属于弱污染水平;Hg污染始于20世纪90年代末期,呈弱污染水平;而As、Cu和Zn仅在部分近表层沉积物呈现较弱污染.空间上,沉积物中重金属污染水平并未表现出明显的趋势.除了大气沉降(主要为有色金属冶炼释放)输入之外,程海沉积物重金属污染还可能受到农业面源与生活污水排放的影响.表层沉积物中As、Cu、Ni、Pb和Zn具有较低的潜在生态风险,Hg和Cd具有中-高潜在生态风险.     

寒旱区草原湖泊沉积物重金属地球化学基线构建——以达里诺尔湖为例

为了科学识别寒旱区典型草原湖泊——达里诺尔湖的沉积物重金属累积状况,在调查表层及柱状沉积物重金属含量的基础上,采用多种统计学方法构建了沉积物重金属地球化学基线,并针对构建结果进行了多方面比较分析.结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb在表层及柱状沉积物中均呈正态分布或对数正态分布,其中,柱状沉积物中的重金属分布较表层更为集中,且As、Cd、Hg在近表层呈现较明显的增长趋势,表明存在一定的表层富集;使用参考元素法、相对累积频率法和迭代2倍标准差法构建的表层、柱状沉积物重金属基线值之间无显著差异（P<0.05）,综合考虑科学性,适用性,简便性,人为误差性等方面,可优先选取迭代2倍标准差法进行元素基线构建;研究构建的达里诺尔湖沉积物重金属基线值与所在区域的大尺度土壤背景值相比存在差异,且表层与柱状沉积物基线值也存在差异,考虑到达里诺尔湖流域人为干扰极小,使用研究区域的表层沉积物开展基线值构建,可为识别湖泊当前重金属富集状况和生态风险提供更为科学和准确的参考依据.研究结果可为类似的寒旱区草原湖泊沉积物重金属基线值构建提供理论依据.     

太湖湖心区的痕量金属历史沉积过程研究

以太湖湖心区的沉积物为研究对象,解析了湖心区痕量金属的沉积通量年变化,探明了湖心区痕量金属的历史沉积情况.结果表明:湖心区各样点沉积物的沉积速率从1950年以前的(0.032±0.023)g·cm-2·a-1缓慢递增到1980前后的(0.076±0.030)g·cm-2·a-1,1980年后突增明显,在2000年后达到(0.185±0.132)g·cm-2·a-1.湖心区沉积物中8种痕量金属(钒、铬、镍、铜、锌、砷、镉和铅)的含量年变化没有明显递增趋势,在20世纪80年代(对应沉积柱4~9 cm深度处)前后相差不大(变幅小于20%).但8种金属元素的沉积通量随时间推进而递增,与1980年前相比,金属沉积通量在1980年后突增倍数达到11倍以上.金属沉积通量与沉积物的沉积速率显著正相关,并与20世纪20年代以来太湖流域社会经济发展形势相一致.1980年后8种痕量金属沉积总量在湖心区西部最大,而沉积物沉积速率对湖心区南部的痕量金属沉积总量贡献最大.通过金属沉积通量可以更全面地研究太湖重金属的历史沉积过程和人为活动的干扰效应.     

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.     

巢湖沉积物重金属污染生态风险评价及来源解析

为掌握巢湖沉积物中重金属污染现状并定量解析其来源,采用定点采样的方法获得了巢湖沉积物2015～2017年Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd、As、Hg等重金属数据,使用反距离加权插值法和风险评价编码法研究了上述重金属的空间分布特征及潜在生态风险,并应用PMF模型解析了其重金属来源,结果表明:巢湖沉积物中As三年含量均值超过了GB15618中规定的碱性水田土壤风险筛选值,而Zn生物可利用形态占比高,生态潜在风险大;巢湖沉积物中各类金属的空间分布与周边交通线位置相契合,主要表现出东西高中部低的状态,巢湖沉积物中总重金属主要来自交通源(43%)、自然源(27%)、农业源(18%)、工业源(12%),交通源贡献最大、自然源占比高于农业源和工业源,表明当前巢湖正处于城市化初始阶段,其重金属污染水平较低。但随着城市化规模的扩大及程度的加深,巢湖沉积物中重金属污染存在逐年加剧的风险。     

Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in sediments of Moshui Lake

To examine the status and risk of heavy metal pollution in urban lakes, in China, the distribution of several heavy metals (e.g., Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in the sediment of Moshui Lake, Hangyang District, Wuhan City, was characterized. The process of rapid urbanization and industrialization of the district was also studied to find out its relationship with the metal accumulation profile in the sediment. It was found that the total concentration of heavy metals in the sediment was higher than the severe e ect level (SEL), at all sampling sites, except those in the riparian zone. The Cr and Cu maximum concentrations were 1,780 and 1,250 mg/kg, approximately 16 and 11 times as much as the SEL values, and they appeared as deep as 32 cm in one sample. The carbonate and exchangeable fractions of Zn were more than 50% of the total Zn content, resulting in very high risk according to the Risk Assessment Code (RAC). For Cu and Ni, a medium RAC value was found for carbonate and exchangeable fractions of 11%–20%. As sensitive indicators of contaminants in aquatic systems, heavy metals in the sediment reflect the outcome of regional urbanization, industrialization, and environmental management. With rapid urbanization, sedimentary Pb and Zn concentrations increased. The experimental results showed that high sedimentary heavy metal concentrations had resulted from rapid urbanization and industrialization, which would absolutely lead to substantial aquatic environmental decline in urban lakes.     

长江中游典型湖泊沉积物重金属分布特征、生态风险评估及溯源

集中采集洞庭湖、洪湖和赤湖表层沉积物样品并检测其中10种重金属含量,使用地理信息系统表征空间分布,利用地累积污染指数法（I_geo）、富集因子法（EF）和潜在生态风险指数法（RI）协同评估重金属积累的潜在风险,并利用相关性分析（Pearson）和主成分分析（PCA）溯源.结果表明,Cd元素的污染状况和潜在生态风险最为严重,东洞庭湖、洪湖和赤湖中ω（Cd）的平均值分别为2.85、1.59和3.57 mg·kg^-1,分别是对应省份土壤背景值的25.87、11.36和37.58倍,均超出风险筛选值（0.6 mg·kg^-1）,其中赤湖超出风险管制值（3.0 mg·kg^-1）.除Cd外,洪湖中的As值得关注,赤湖中的Cu、As、Zn和Pb都不容忽视.三湖的潜在生态风险排序为：赤湖（RI=1 127）>东洞庭湖（RI=831）>洪湖（RI=421）.重金属来源主要是工矿业冶采、农业生产和水产养殖等,部分重金属（Mn和Cu）为自然源.研究对长江中游典型湖泊沉积物重金属防控具有重要意义.     

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.