河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究Ⅰ.C-B-T质量三合一方法(Triad)

在综合数据库ＣＥＲＰＤＢＭＳ支持下，利用水体沉积物质量三合一工具（Ｔｒｉａｄ），初步建立江西乐安江表层沉积物中重金属污染的质量控制基准（ＳＱＣ）．通过将化学分析（Ｃ）、毒性鉴定（Ｔ）和底栖群落结构变化（Ｂ）三基元集成为一体的三轴图和相应的响应信息判断矩阵，基于现场生物响应的沉积物质量基准能较为清晰地指示乐安江流域表层沉积物中重金属污染的相对程度和分布模式，体现底栖生物对沉积物重金属污染的剂量响应关系，为进一步制订该区域沉积质量管理标准（ＳＱＳ）、开展后续的污染治理与恢复工程提供技术保证和科学依据．     

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究Ⅱ.相平衡分配方法(EqP)

以重金属污染严重的江西乐安江表层沉积物为对象,利用热力学相平衡分配法(EqP)和相关基础数据库,研究探讨了该流域沉积物中重金属污染的数值型质量控制基准(SQC).结果表明,铜矿采矿活动导致某些江段沉积物中铜实际污染程度远高于相应的SQC水平.另外, 由于沿江中、小工矿企业废水的随意排放,同样造成附近沉积物中铅、锌、铬等重金属含量不同程度地超出各自的基准数值.此SQC的建立为制订该流域沉积物质量管理标准(SQS)及污染治理措施提供科学依据.     

河流沉积物重金属污染质量控制基准的研究 Ⅰ.C-B-T质量三合一方法(Triad)

在综合数据库ＣＥＲＰ－ＤＢＭＳ支持下，利用水体沉积物质量三合一工具，初步建立江西乐安江表层沉积物中重金属污染的质量控制基准。通过将化学分析、毒性鉴定２和底栖群落结构变化三基元集成为一体的三轴图和相应的响应信息判断矩阵，基于现场生物响应的重金属污染的剂量－响应关系。     

南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属含量分布特征及其污染状况评价

为了查明南盘江流域(云南段)水系沉积物中重金属的含量分布特征和污染程度,系统采集了流域内水系沉积物25个,运用电感耦合等离子体质谱仪分析沉积物中重金属含量。利用地球化学方法和统计学方法,对该流域水系沉积物中重金属含量、空间分布特征与元素相关性等方面进行探讨和分析;采用富集因子、地累积指数和污染负荷指数等综合指标,评估南盘江流域水系沉积物的污染程度和厘定流域主要的重金属污染元素。结果表明,南盘江流域内普遍富集Cd,上游富集Cr和As,中游富集Pb和Sb,下游富集Sb。中游处泸江支流汇入,显著影响了南盘江干流沉积物中重金属分布。流域内有色金属硫化物矿床遍布、采冶工矿企业众多,金属硫化物的自然风化和矿业活动是该流域部分河段水系沉积物中重金属富集的主要来源。南盘江流域(云南段)存在一定程度的重金属污染,且不同河段重金属污染程度差异大,表现为中游上游下游。流域内主要污染贡献元素为Cd和As,Sb和Cr次之,Zn、Pb和Cu的污染程度较轻。     

湘江水系沉积物重金属元素分布特征及风险评价

对湘江流域水系沉积物中9种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Zn）含量进行统计分析,以地累积指数（I_geo）为参数分析了1982年以来湘江流域重金属污染程度的变化趋势,采用富集因子法和对数回归模型评价了重金属污染程度和潜在水生生物风险,并采用主成分分析法判别了重金属的可能污染来源.结果表明：湘江流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,近30a以来重金属元素的I_geo大体呈缓慢上升的趋势,长株潭地区和衡阳地区大部分重金属元素的I_geo逐渐降低.湘江流域污染程度最高的重金属元素为Cd,其次为As和Hg,郴州地区呈现出以Cd为主,多种重金属复合污染特征,具有很强的潜在水生生物危害性,是湘江流域污染最严重的地区.水系沉积物中重金属可能的2个主要污染来源为采选、冶炼废水的排放和尾矿库的泄漏,岩石的化学风化和河流的搬运作用.     

太湖和辽河沉积物重金属质量基准及生态风险评估

以太湖、辽河的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法（EqP）初步探讨了两流域沉积物中4种重金属（Cd,Cu,Pb,Zn）的沉积物质量基准（C_SQC）推荐值,并对两流域沉积物中的重金属进行了生态风险评估. 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,制定了太湖及辽河4种重金属（Cd,Cu,Pb和Zn）的沉积物质量基准推荐值分别为6.42,55.3,20.6和201.5 mg/kg及5.42,52.8,18.9和177.7 mg/kg. 通过与不同国家及地区制定的C_SQC值进行比较,推算出4种重金属的C_SQC值大都接近所有数据的中间值. 从沉积物固相和间隙水相2个不同的角度对沉积物中重金属进行的生态风险评估表明,两流域的大部分区域同步可提取重金属（SEM）与酸可挥发性硫化物（AVS）含量的差值大于0,而_i［C_Ti］/［C_SQC,i］值与_i［C_IW,i］/［CCC_i］值均大于1,说明在整体上两流域沉积物中的重金属存一定的生态风险. 由于未考虑各金属元素之间的拮抗或协同等作用以及底栖生物敏感性的问题,所使用的生态风险方法在评价生态风险方面可能会相对有所偏差.      

沉积物重金属污染评价方法比较——以潭江为例

重金属通常被认为是反映水环境质量的重要指标,而沉积物作为污染物的重要宿体则是水环境的基本组成部分。为对潭江流域沉积物重金属污染状况进行分析和评价,在潭江干流由上游至下游的近河口处共计15个采样点进行表层沉积物采样。对采得样品采用ICP-AES和原子吸收等方法进行测定。根据对15个表层沉积物样品的重金属含量检测后得到的数据,分别采用潜在生态风险评价方法、地累积指数法和沉积物质量控制基准对沉积物重金属污染状况和生态风险进行评价,得出的结果表明:潭江流域表层沉积物中Cd和Pb生态风险很高,Cu在部分采样点风险较高,As的污染风险一般,Cr和Zn的污染风险较低。通过潭江实例比较这3种评价方法,结合潭江实例,得出的结论认为潜在生态风险评价方法考虑较综合但主观性强,地累积法简便但具有局限性,沉积物基准与实践结合紧密但尚无普适基准。因此,对沉积物中重金属的生态风险评价需要用多种方法进行综合比较以减少误差提高准确度。     

水体沉积积物重金属生物有效性及评价方法

在研究以重金属为主要污染的水本中，通常把沉积物视为探索环境重金属污染的工具。由于沉积物重金属化学为和生态效应的复杂性，对沉积物中重金属生物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题。本文就沉积物中重金属的生物有效性及沉积物质量评价方法作了简要评述。包括沉积物对水生生物的作用机理，孔隙水重金属浓度的估算沉积物质量评价方法，沉积物质基准。     

梅江流域清凉山水库沉积物重金属污染、生态风险评价及来源解析

水库沉积物是重金属等污染物重要的汇,在酸碱及氧化还原条件变化下沉积物存在污染物释放的潜在风险,释放到水环境中的重金属通过食物链的传递,对人类的健康造成威胁.据此,本文以梅江流域清凉山水库为研究对象,围绕沉积物重金属含量水平、形态分级、污染和潜在生态风险评价及污染溯源展开调查.结果发现,库区沉积物中重金属含量大小依次为溪田支流 > 坝前及库中心 > 新田-白水支流.沉积物重金属生物有效态占比差异较大,质量分数依次为：镉（Cd,89%） > 铅（Pb,76%） > 锌（Zn,54%） > 铜（Cu,43%） > 镍（Ni,28%） > 铬（Cr,10%）.采用地累积指数法开展重金属污染评价,采用潜在生态危害指数法开展重金属生态风险评价.地累积指数法显示,水库沉积物重金属元素污染程度依次为：Cd > Pb > Zn > Cu > Cr > Ni;潜在危害生态指数法显示,重金属潜在生态风险程度依次为：Cd > Pb > Cu > Ni > Zn > Cr,水库沉积物Cd的潜在生态风险最大,对生物影响最大.相关性分析和主成分分析结果表明,水库沉积物重金属Cu、Zn、Pb和Cd主要来源于农业施肥的外源污染输入,Ni和Cr主要来源于区域后边林地等背景区土壤水土流失.库区沉积物重金属污染存在显著空间差异性.新田-白水河补给区域污染最轻,与控制流域土地利用主要为林地,污染源较少密切相关.溪田河补给区域污染最重,其控制流域多茶园及农田,外源肥料污染负荷最大.库区坝前及中心重金属污染程度介于两支流补给区之间,表现为明显的混合作用.     

西昌邛海沉积物重金属含量时空变化与污染评价

通过对四川省西昌市邛海沉积岩芯10种金属元素全量与表层沉积物7种重金属元素全量和赋存形态的分析,研究了近百年来重金属累积和污染的时空特征及其在表层沉积物中的潜在生态风险.20世纪70年代之前,沉积岩芯中金属元素含量均较为稳定;70年代沉积物中Al、Fe、K和Cr含量呈明显的峰值,与流域降水量增加及围湖造田和毁林开荒等导致的细颗粒表土侵蚀输入有关;90年代以来,随着流域土壤侵蚀强度降低,Al、Fe、K和Cr等含量总体呈下降趋势,而As、Cd、Cu、Pb和Zn含量逐渐升高或较为稳定.富集系数结果表明,沉积岩芯中Cd、Pb和Zn受到不同程度的人为污染;其中Cd污染最重,污染开始于20世纪60年代,90年代以来保持在中等污染水平.表层沉积物中,Cd在西北部湖区含量较高,其余重金属含量空间变化趋势不明显;Cd、Pb和Zn的有效态质量分数平均分别为95%、63%和48%,其中Cd以酸可提取态为主,Pb和Zn主要赋存于可还原态和可氧化态中;其余重金属有效态质量分数平均值小于27%.重金属全量与有效态含量结果均表明,表层沉积物中Pb和Zn为轻度污染或中度污染水平,Cd平均为中度污染水平,但在西北部湖区达到了重度污染水平.基于重金属全量与有效态含量分别估算的表层沉积物中人为源Cd、Pb和Zn的含量较为接近（P>0.05）,说明人为输入的重金属在沉积物中主要赋存于有效态中.综合沉积物质量基准、潜在生态风险指数评价结果及重金属赋存形态,表层沉积物中Cd具有较强的潜在生态风险,其余重金属表现为低生态风险.     

酸溶硫化物与沉积物中重金属化学活性的关系

通过Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｃｏ的沉积物加标实验以及膜渗透平衡交换间隙水采样技术，探讨了间隙水中重金属浓度对不同加标量的沉积物化学响应关系和重金属在沉积物—间隙水两相间的地球化学分配机制。研究结果表明：在硫化物存在条件下，重金属在固、液两相间的分配主要受酸溶硫化物（ＡＶＳ）影响，ＡＶＳ决定了沉积物中重金属的化学活动性，ＡＶＳ归一化沉积物中二价有毒金属可作为预测和评价重金属化学分配行为的有效方法     

黄河包头段水-沉积物系统中重金属的污染特征

以系统的形态分析实验研究为基础 ,结合上覆水、悬浮物、沉积物及孔隙水中重金属的分布特征 ,评价了黄河包头段水体中重金属 (Cu、Pb、Zn、Cd)的潜在危害程度 .结果表明 ,黄河包头段干流沉积物中Pb、Cd等重金属具有较大的潜在生态危害性 ,更易造成污染 ;包头市工业废水对黄河干流水体重金属污染有明显的迭加作用 .此外 ,分层位 (按深度 )计算的SQC值结果揭示 ,用表层沉积物或不同层位 (深度 )的混合沉积物所得沉积物重金属质量基准代表某一区域或河段沉积物重金属质量基准有一定的风险性 .     

广东海陵岛北部海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

为了解海陵岛北部海域表层沉积物重金属污染状况,本研究于2017年11月在海陵岛北部海域采集11个站点的表层沉积物,系统地检测了沉积物中的粒径分布和典型重金属的含量（Hg、Cu、Pb、Zn和Cd）,采用潜在生态危害指数法和地质累积系数法对沉积物中重金属污染程度进行评价,并且定性地分析了沉积物粒径对重金属分布的影响以及各种重金属的可能来源。研究结果表明,重金属（除Hg外）在空间上呈现出在近岸或者河口处含量高而到中心海域处含量低的趋势,并且沉积物粒径从西向东呈细-粗-细的变化趋势。将海陵岛北部海域沉积物重金属含量与《海洋沉积物质量》中的Ⅰ类标准对比,绝大多数的重金属含量均低于Ⅰ类标准。但是,通过计算得出沉积物重金属的潜在生态危害指数RI的变化范围为168.6～747.5,平均值为322.47,说明该海域沉积物中重金属对生态的潜在威胁较大。地质累积系数I_geo的平均值排序为:Hg（2.09）>Cu（0.70）>Zn（0.38）>Pb（?1.01）>Cd（?1.40）。重金属（除Hg外）几乎都低于轻度污染水平,相对污染较重的区域均集中在近海区域,这表明近岸人类活动是海洋沉积物重金属污染的潜在原因。重金属含量和沉积物粒径之间的相关性分析表明,重金属含量与沉积物粒径之间呈负相关性,即粒径越小越有利于重金属的富集。另外,重金属之间的相关性和聚类分析结果表明,该海域沉积物中的Cu、Cd和Pb可能受入海河流输入的影响而累积,而沉积物中的Zn和Pb可能来源于海陵岛及周边陆地的人类活动,Hg可能来源于海湾东南部某处的人为污染。     

太湖沉积物中重金属污染状况及分布特征探讨

依据沉积学原理和水体沉积物重金属的环境地球化学特性，用地积累指数法和改进的多变量Chernoff脸谱图，对太湖沉积物中重金属的污染状况及不同重金属的地积累程度进行了综合性的评价。结果表明：（1）太湖沉积物中重金属的污染可划分为3个区域：湖心相对清洁区、湖岸轻度污染区和内湖综合污染区。（2）太湖沉积物中重金属存在轻度污染。其中铜污染极别高于其它金属，且集中的太湖北部地区。铬污染属于轻度污染，具有分布空间广且均衡的特点。     

应用地积累指数法评价太子河沉积物中重金属污染

本文根据沉积学原理和环境化学行为特点，应用地积累指数法对太子河（本溪段）沉积物中重金属污染进行了评价研究。结果表明，太子河市区段重污染是严重的，主要的重金属污染物为Ｃｕ、Ｐｂ，其次为Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ。     

城市河流沉积物镉污染的潜在生态风险评价——以重庆市清水溪为例

针对目前河流污染问题的严重性,采用Hakanson潜在生态风险指数法,通过分析清水溪流域18个采样点沉积物中典型重金属污染物镉的含量,定量确定了清水溪沉积物中重金属镉的污染程度和潜在生态风险程度。结果表明：清水溪流域镉污染非常严重,上游比下游污染严重,而且在新桥到高滩岩段受到重金属镉的高强度污染,对周围环境存在着极高的镉生态风险。在清水溪干流采样点沉积物中镉的质量浓度范围在0．38～1．48mg·kg^-1之间,平均值0．85mg·kg^-1,各支流沉积物中镉的质量浓度范围为0．51～1．08mg·kg^-1。对于清水溪各支流镉的污染程度与潜在生态风险程度由高到低的排序为杨家沟〉金竹沟〉芭蕉沟〉关井沟〉石碾盘沟。     

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。     

湟水河流域西宁段河流表层沉积物重金属空间分布及生态风险评估

采集湟水河流域西宁段16个表层沉积物样品,运用电感耦合等离子体质谱和测汞仪测定了沉积物中重金属含量,结合污染负荷指数法、潜在生态风险指数法、沉积物质量基准法查明了流域表层沉积物重金属（Hg、Cr、Zn、Cu、Cd）污染现状、空间分布特征、潜在生态风险,使用聚类分析和Pearson相关分析方法分析了五种重金属可能来源。结果表明：①污染负荷指数法显示流域内主要污染元素为Hg、Cd。Hg从上游到下游呈现先升高后降低的趋势,Cd从上游到下游总体呈现升高趋势。②各重金属的潜在生态风险指数（E_i）依次为Hg> Cd> Cu> Cr> Zn,而综合潜在生态风险指数（RI）结果表明,中等生态风险以上等级的样品约占87.5%,严重生态风险的样点主要集中在北川河及湟水河中下游等受工、农业以及交通源污染较重的采样点位;各重金属生态风险指数在综合指数中占主导地位的为Hg与Cd,表明湟水河流域西宁段表层沉积物中Hg与Cd具有极强的生态风险。③沉积物质量基准法表明,流域内沉积物中五种重金属的毒性效应均较低,Cr对底栖生物产生毒性效应的可能性较大。④相关分析及聚类分析表明,Cr、Cu、Zn主要受自然源影响,Hg、Cd主要受工业活动等人为源影响。     

基于相平衡分配法的店埠河沉积物重金属质量基准研究

以店埠河为研究对象,采用校正后的相平衡分配法推导了店埠河沉积物中5种重金属（Cr、Cu、Zn、Cd、Pb）的沉积物质量基准（SQG）值,并分析了各金属结合相对不同重金属沉积物质量基准的贡献。结果表明：店埠河沉积物中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值分别为318.80、122.24、1 326.99、7.88和31.43 mg/kg;各金属结合相对不同重金属的沉积物质量基准值的贡献存在差异,细颗粒物（粒径<63μm）对店埠河5种重金属沉积物质量基准值的贡献率为24.49%～48.93%,其中对Cr、Zn和Cu的沉积物质量基准值的贡献最大。酸可挥发性硫化物对Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值的贡献率分别为2.11%、0.22%、50.13%和21.67%,主要决定着Cd的SQG。总有机碳和残渣态对这5种重金属SQG的贡献率较低,均不足3%。     

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。