基于PMF模型的胶州湾地区主要河流表层沉积物中重金属污染特征及来源解析

为研究胶州湾地区主要河流表层沉积物重金属污染特征、污染来源及生态风险，2021年6月采集了青岛市4条主要河流中的51个表层沉积物样品，利用地累积指数、污染负荷指数和潜在生态风险指数法评估了重金属污染水平及其生态风险，并采用正定矩阵因子分析模型(PMF)解析了重金属污染来源及其贡献率.结果表明，胶州湾区主要河流表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg和Zn中值浓度分别为：5.71、0.27、124.27、26.61、24.45、12.27、0.039、91.80 mg·kg^-1.其中Cd、Cr、Cu、Hg和Zn的中值浓度均高于背景值，有一定的富集；地累积指数(I_geo)法评价结果表明，8种金属的I_geo依次为Cd(1.21)>Hg(0.79)>Cr(0.31)>Zn(0.18)>Cu(-0.21)>Ni(-0.65)>Pb(-1.00)>As(-1.34)；其中Cd的污染程度最高，Hg、Cr、Zn为轻度污染，沉积物中Cu、Ni、Pb、As的I_geo...     

莱州湾表层沉积物中重金属时空分布、污染来源及风险评价

运用污染风险评价标准和方法研究了2010年5月(春)、8月(夏)、10月(秋)和12月(冬)莱州湾表层沉积物中7种重金属污染物的时空分布特征、来源及生态风险。结果表明,表层沉积物中Cr、Zn和Pb含量均呈现春季低于其他季节特征,秋季Hg含量是其他季节的4倍,Cu、As和Pb含量无显著季节差异。表层沉积物中Cr、Cu、Zn、As和Cd最高值出现在莱州湾中部及小清河河口等西部水域,来源呈现受自然作用影响较大的特征;而Hg和Pb最高值出现在龙口和界河河口等东部水域,来源呈现受周边工业污染物的人为排放影响较大的特征。基于地理累积指数、生态效应浓度以及Hakanson潜在生态风险指数的综合评价表明,13%~29%的研究区域的表层沉积物受到轻微程度的Cd、Hg和Pb污染,Cd和Hg高值水域达到中等生态风险程度;Hg和As在65%~68%的研究区域的表层沉积物中达到可能对沉积物底质环境及生物群落产生不利生态影响水平。基于对重金属污染物的评价结果,莱州湾表层沉积物质量较好,局部区域存在Hg、Pb、Cd和As的潜在污染风险。     

黄河口表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的生态风险分析

以黄河口11个表层沉积物站位的实测16种多环芳烃(PAHs)浓度为基础资料,采用平均效应区间中值商法和阈值效应浓度、可能效应浓度法2种评价方法分析黄河口表层沉积物中PAHs的生态风险.阈值效应浓度和可能效应浓度法评价结果表明:所有站位表层沉积物中苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、和苯并(ghi)苝、茚并(1,2,3)芘可能具有一定的生态风险,黄河口东部和东南部海域表层沉积物中萘可能具有一定的生态风险.平均效应区间中值商法结果表明,所有站位表层沉积物中的MERM-Q都小于0.1,发生综合生态风险的可能性较小,危害概率远小于10%.     

日照近岸海域表层沉积物中多环芳烃的生态风险分析

采用平均效应区间中值商法、有机碳归一化法和效应区间低、中值法3种评价方法,分析日照近岸海域表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的生态风险.效应区间低、中值法评价结果表明:岚山头附近海域表层沉积物中16种PAHs可能都存在生态风险;远离岚山头的东部和北部海域以及岚山港南部附近海域表层沉积物中芴和菲可能具有一定的生态风险.平均效应区间中值商法和有机碳归一化法评价结果均显示:岚山头附近海域表层沉积物可能存在相对较高的生态风险,其它海域表层沉积物具有潜在生态风险的可能性较低.平均效应区间中值商法评价结果显示:岚山头附近海域表层沉积物发生毒性的可能性为50%.     

太湖流域水体和沉积物重金属时空分布特征及潜在生态风险评价

为了研究太湖流域重金属含量分布特征及污染现状,采用ICP-MS和直接汞分析仪对2012年11月至2013年8月期间太湖流域98个点位水体和沉积物中Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg进行监测。结果表明:水体中ρ(Cr)、ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)、ρ(Pb)、ρ(As)和ρ(Hg)年平均值分别为0.88、3.21、10.96、3.29、0.019、0.07和0.021μg·L~(-1),均没有超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,而沉积物中w(Cr)、w(Cu)、w(Zn)、w(Cd)和w(Pb)年平均值分别为102.32、65.24、185.64、0.93、45.88 mg·kg~(-1),这5种重金属含量均超过GB 15618—2008《土壤环境质量标准》,其中Cd含量为标准值的4.7倍。而w(As)和w(Hg)年平均值为9.87和0.107 mg·kg~(-1),只有标准值的65.8%和71.3%。水体和沉积物中重金属含量的时空分布存在显著差异。平水期水体Cr和Cu浓度高于枯水期和丰水期,丰水期Zn和As浓度最大,Cd、Pb和Hg浓度在枯水期、平水期、丰水期稳定,无显著变化。Cr、Cu、Zn、As、Cd、Hg这6种重金属浓度在运河水系中最高,苕溪水体中最低,太湖水体中处于中等值,平水期沉积物中Cr和Cu浓度高于枯水期和丰水期。沉积物中Zn、Cd和Hg含量则以丰水期为最高,枯水期最低;As和Hg含量以枯水期为最高。运河水系和出湖水系沉积物中Cr、Cu和Pb含量明显超出标准值,而其他水系低于或者接近标准值。沉积物中Zn含量最高的为出湖水系和运河水系,而Cd含量最高的为宜溧河水系和太湖。太湖流域沉积物中7种重金属的潜在生态风险因子从大到小依次为Cd、Hg、Cu、As、Pb、Cr和Zn。Cd是最主要的生态风险贡献因子,其生态危害程度为强水平。宜溧河水系生态风险指数为278.13,属于重生态危害,而其他水系处于中等生态危害水平。     

浙江省海盐县河流水体表层沉积物重金属生态风险评价

以浙江省海盐县水体监测断面位置处表层沉积物为研究对象,分析了表层沉积物中As、Hg、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni和Cd这8种重金属元素含量和形态分布,采用地累积评价法(Igeo)、潜在生态危险指数(IR)、沉积物质量基准(SQC)、平均效应区间中值商法(m ERM-Q)和形态分析等方法评价了重金属的生态风险。研究结果表明:海盐县沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn均呈现不同程度的污染,以Zn污染最为普遍。地累积评价指数法评价结果显示,大部分水体沉积物重金属呈轻度到偏重度污染,其中Zn和Cd呈轻度以上污染的分别达16和10处。潜在生态危害指数评价结果显示,单个重金属的潜在生态风险指数(Er)由大到小的排列顺序为CdHgAsCuPbNiZnCr,Cd是研究区域内主要的生态风险元素; IR评价结果显示,采样点HN6、HN11和HN20的IR分别为263、193和269,生态风险等级达中等级别。SQC评估结果显示,不同采样点处沉积物中重金属污染水平不同,且对水生生物影响不同; m ERM-Q亦显示各采样点位沉积物中重金属均有不同程度的生态风险。研究区域沉积物中Cr主要以不可迁移态存在,而其他重金属则主要为可提取态,需要重视环境改变后沉积物中重金属的二次污染问题。     

厦门市水体表层沉积物重金属污染生态风险分析

沉积物是水环境的基本组成部分,其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一。以厦门市为例探讨了不同城市化区域水体表层沉积物中重金属的分布特征,并采用沉积物地累积指数、Hakanson潜在生态风险指数等方法对重金属Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、As、Hg进行环境风险评估。研究结果表明,厦门水体表层沉积物中Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、As、Hg的含量分别为182.2、63.7、31.3、0.19、67.9、10.4、0.11 mg/kg,空间分布呈现出从城市远郊区到中心城区显著增加的趋势;依照地累积指数评价结果显示：7种重金属的污染程度顺序依次为：Hg（Pb（Zn（Cu（Cd（As（Cr;采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法,获得厦门市主要水库重金属生态风险构成危害的顺序：Hg（Cd（Pb（As（Cu（Zn（Cr;水体表层沉积物中重金属污染水平与区域城市化水平在一定时期内呈正相关关系,这为我国快速城市化发展过程中水环境恶化问题的改善提出了警示。     

青海湖流域主要河口区沉积物中重金属元素生态风险评价

为摸清青海湖流域重金属的污染现状,对流域内11处河口区0~5 cm层沉积物进行调查取样,分析测定了表层沉积物中Zn、Cu、Pb、Hg、Ni、As、Cd和Cr 8种重金属元素含量,并对其来源、生态风险及污染状况进行评价。结果显示:(1)青海湖流域沉积物中8种重金属含量和介于151.61~277.31 mg·kg~(-1),平均值为209.65 mg·kg~(-1),略高于青海湖流域表层土壤环境背景值。重金属含量由高到低依次为As、Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd和Hg,其中As、Cr和Zn占8种重金属总含量的73.63%。青海湖流域重金属元素间具有相似来源,人类对重金属元素的影响主要体现在交通运输和农业活动上。重金属地累积系数I_(geo)从大到小依次为As、Hg、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn和Pb,其中As的污染程度为偏中度,平均地累积指数I_(geo)为1.67。重金属潜在生态风险值从大到小依次为Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、Cr和Zn,其中Hg、Cd和As对综合潜在生态风险指数I_R的平均贡献率分别为40.76%、25.56%和25.53%。(2)近年来青海湖流域内的交通运输、农业废水、小城镇化及旅游开发等人类活动造成的重金属排放问题已经开始显现,流域生态系统的自净能力不能将所有重金属元素均净化至低风险水平。因此,必须加强对中小河流与季节性河流中重金属元素的监测和预警,制定出针对性的治理和修复措施,保证青海湖流域内不受重金属污染的威胁。     

贵州草海表层沉积物重金属污染特征及来源分析

贵州草海是典型的高原湿地生态系统,对调节区域气候,维持生态平衡起着重要的作用,评价其表层沉积物重金属污染特征及生态风险,对于草海湿地的稳定性及其湿地土地资源保护具有深远意义。选取草海周边20个点均匀采集样品,测定其中7种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg),利用主成分分析及相关性分析解析污染特征与来源,并采用潜在生态风险指数法对重金属的污染特征生态风险进行了评价。结果表明,草海表层沉积物重金属含量表现为Zn(279.40mg·kg~(-1))Cr(161.13 mg·kg~(-1))Pb(51.24 mg·kg~(-1))Cu(19.83 mg·kg~(-1))As(17.98 mg·kg~(-1))Cd(13.97 mg·kg~(-1))Hg(0.14mg·kg~(-1)),其中Cd、Cr、Zn、Cd与Hg含量较贵州省土壤重金属含量背景值高,而Cu、Hg则低于背景值。相关性分析表明,Cd与Cr、Zn、Cd与Hg之间表现出正相关关系,Cu和Pb之间表现出极显著的正相关关系,且具有较高正载荷,表明其来源相似,具有相同的化学行为与环境行为;As与其他金属元素之间无显著性相关关系。运用潜在生态风险指数法进行分析,沉积物中Cd超标率达100%,样品中最大超标倍数达66.7倍,为主要污染物,处于极强污染级别;Cu、Cr、Pb、Zn和Hg处于无-中度污染级别;As的含量都低于背景值,即草海未出现As污染。根据重金属污染特征及来源分析,结合草海湿地的污染情况判断,草海沉积物中重金属污染主要受外源污染,尤其是土法炼锌的影响,其次是城市污水的影响,污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

基于多元统计技术的赣江沉积物重金属污染评价

赣江是鄱阳湖重要入湖河流,为了解赣江流域沉积物重金属空间分布及污染状况,本文布设了29个采样点,对赣江沉积物重金属(Cu、As、Cd、Pb、Hg、W、Cr、Mn、Zn)含量和序列组分进行了测定及分析,并运用污染负荷指数(PLI)、地累积指数(Igeo)和潜在生态风险(RI)指数评价沉积物重金属污染程度.结果 表明,Mn、Cu、Zn、As、Cd、W、Hg和Pb的平均浓度分别超出本底3.8、4.1、5.2、3.0、22.7、5.0、11.8、1.6倍.其中,章江(Z)分布较高的Cu、As、Cd、Pb、Hg、W;桃江(T)分布较高的Cr和Mn;赣江(G)分布较高的Zn.所有采样点的PLI值均大于1,表明所有采样点均受到重金属污染;Igeo评价结果表明,赣江沉积物重金属Igeo依次为Cd(3.4)＞Hg(1.7)＞Zn(1.6)＞Cu(1.2)＞Mn(1.0)＞As(0.4)＞W(0.3)＞Pb(-0.1)＞Cr(-3.7);其中Cd的污染程度最高,Zn、Hg、 Cu,As、W、Pb为轻度污染,沉积物中Cr的Igeo＜0,表明赣江未受到Cr的污染.RI均值均大于150,表明赣江水系沉积物重金属均存在潜在风险,且赣江沉积物重金属污染对鄱阳湖构成严重威胁.     

Spatial distribution and ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments from a typical plateau lake wetland, China

Surface sediment (0-15 cm) samples were collected from 31 different grid points throughout the Yilong Lake in April 2004. Samples were subjected to a total digestion technique and analyzed for As, Cd, Cr, Pb, Ni, Cu, and Zn in order to study spatial distribution characteristics based on Kriging method and assess their ecological risks posed by these heavy metals. Results showed that the mean concentrations of these heavy metals were lower than potential effect levels. Patches of higher heavy metal concentrations occurred in the inflow area of the Cheng River and northeast area nearby the road and railway. The higher concentrations of As and Cr also appeared in the east area (lake outlet), while the patches of lower concentrations were uniformly distributed at the southwest corner between Luosewan and Xiaoguoxi. The heavy metal loads such as As, Cd and Pb might come from the common sources due to industrial sewage and traffic pollution, while higher concentrations of Ni, Cr, and Zn in these sediments were dominated by parent rocks. However, Cu originated from both sources. Sediments with respect to As, Cd and Cu were grouped below the effect range low (ERL) at all sites, and with respect to Cr and Pb were grouped into the range from ERL to the effect range median (ERM) at more than 50% of sampling sites. The mean heavy metal toxic units in the Yilong Lake decreased following the order Pb > Cr > As > Ni > Zn > Cd > Cu, with higher contributions to the sum of toxic units of Pb, Cr and As.     

Accumulation of heavy metals in soil and paddy crop (Oryza sativa), irrigated with water of Ramgarh Lake,Gorakhpur, UP,India

Heavy metals, a highly polluting group of constituents known to exert adverse effects, tend to accumulate in living organisms. The objective of this study was to determine the accumulation and translocation of heavy metals in soil and in paddy crop irrigated with lake water compared to soil and paddy crop irrigated with bore-well water. The quantities of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, As, Mn, and Hg) were determined in different parts of rice plants (Oryza sativa). Results revealed that the mean levels of soil Cd, Cr, Pb, Zn, As, Mn, and Hg in experimental soil and in different parts of rice plant (root, straw, and grain) were higher than the control except for Cu. The content of eight toxic metals was significantly higher in root than in aerial parts of the rice (straw and grains). Rice roots were enriched in Cd, As, Hg, and Pb from the soil, while Cr, Cu, Zn, and Mn were hardly taken by the roots. Bioaccumulation factor for Hg was significantly higher than other heavy metals. Metal transfer factors from soil to rice plants were significant for Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, As, Mn, and Hg. The concentrations of metals in lake water were found to be within the permissible limit of Indian standard prescribed by Central Pollution Control Board (2000), except for Hg and As, which were higher than the limit of Indian standard. However, the concentrations of heavy metals in soil and rice grains were still below the maximal levels, as stipulated by Indian Prevention of Food Adulteration Act (PFA, 1954) and World Health Organization (WHO, 1993) guidelines.     

淮南市城区地表灰尘重金属分布特征及生态风险评价

城市地表灰尘中重金属会对人体健康和生态环境产生危害,为研究城市中不同功能区地表灰尘重金属的含量和潜在生态危害水平,以典型煤炭资源型城市淮南市的地表灰尘为研究对象,采集工业区、商业区、交通区、文教区、居住区和公园绿地等6种功能用地共40个点位的地表灰尘。采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和DMA-80直接测汞仪测定Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Co、V、Hg的含量,分析其在不同功能区地表灰尘中的分布特征、相关性及可能的来源;并应用潜在生态危害指数法对重金属在不同功能区的潜在生态危害进行评价。结果表明：1）淮南市地表灰尘中 Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Co、V、Hg的平均质量分数分别是202.59、74.63、62.74、110.69、0.57、35.82、12.18、50.95和0.105 mg·kg-1,其中Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Hg的平均含量分别是淮南市土壤背景值的3.47、3.17、2.04、1.21、9.50、1.12、2.56倍,是中国土壤背景值的2.73、2.87、2.78、1.81、5.88、1.33、1.62倍。2）9种重金属中,Zn和V的含量在不同功能区分布相对均匀,其他重金属在不同功能区含量均表现出较明显的空间异质性。3）不同功能区中,Zn、Pb、Cu、Ni、Co、V、Hg的平均含量在工业区最高,Cr 和 Cd 的平均含量在交通区最高。4）不同重金属的相关性表明,Zn、Pb、Cu、Cd、Ni 等5种元素有同一来源,Co 和 V 有同一来源。5）单项潜在生态危害系数大小为 Cd〉Hg〉〉Pb〉Cu〉Ni〉Co〉Zn〉Cr〉V。不同功能区9种重金属复合生态危害均处于强生态危害水平（300≤RI〈600）,其中工业区和交通区潜在生态危害水平最高。     

深圳市内某河表层沉积物重金属含量及污染评价

2008年11月,从广东省深圳市内某河采集9个(0—5cm)表层沉积物样品,分析其Cu,Cd,Cr,Pb,Zn,Ni,As和Hg的含量和前6种元素的形态分布,并采用潜在生态风险指数法进行污染评价.结果表明,沉积物中Cu和Zn的含量普遍较高,为5.27—1865mg.kg-1和198.4—1275mg.kg-1,其次是Cr,Ni和Pb,为54.39—908.7mg.kg-1、31.3—445.5mg.kg-1和11.63—814.9mg.kg-1,As,Cd和Hg的含量较少;Cd的残余晶格态、Cr的铁/锰氧化态和残余晶格态、Cu的有机结合态和残余晶格态,以及Ni,Pb和Zn的铁/锰氧化态为各元素的主要存在形态;沉积物中Cd和Cu的潜在生态风险普遍较大,9个样品中6个达到Cd极强生态危害,4个达到Cu很强生态危害,有5个样品的重金属混合污染潜在生态风险达到极强生态危害.     

Phylogenetic analysis of hyperaccumulator plant species for heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons

Increasing concentration of heavy metals (HMs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the soil may impose a serious threat to living organisms due to their toxicity and the ability to accumulate in plant tissues. The present review focuses on the phylogenetic relationships, sources, biotransformation and accumulation potential of hyperaccumulators for the priority HMs and PAHs. This review provides an opportunity to reveal the role of hyperaccumulators in removal of HMs and PAHs from soils, to understand the relationships between pollutants and their influence on the environment and to find potential plant species for soil remediation. The phylogenetic analysis results showed that the hyperaccumulators of some chemicals (Co, Cu, Mn, Ni, Zn, Cd) are clustered on the evolutionary tree and that the ability to hyperaccumulate different pollutants can be correlated either positively (Cd–Zn, Pb–Zn, Co–Cu, Cd–Pb) or negatively (Cu–PAHs, Co–Cd, Co–PAHs, Ni–PAHs, Cu–Ni, Mn–PAHs). Further research needs to be extended on the focus of commercializing the techniques including the native hyperaccumulators to remediate the highly contaminated soils.

     

Sources and risk assessment of metal contamination in soils at the international airport of Shanghai,China

Concentrations of Cd, Pb, Zn, Cr, Cu, and Ni in soils at the Pudong International Airport (PIA) of Shanghai, China, were determined to assess the sources and potential ecological risks. Compared to the soil background values of Shanghai, 31 soil samples out of 33 were highly contaminated with Cd, and 76% were moderately contaminated by Cr, Ni, Pb, and Zn. Principal component analysis and clustering analysis indicated that Pb and Cd mainly originated from anthropogenic sources, while Zn, Cr, Ni, and Cu were mainly from natural sources. Relatively high concentrations of Cd and Pb were observed at sampling points near the landing or take-off sites or a close-by highway. Both air and highway traffic affected the quality of the soils at PIA.     

长江口区河蚬体内的重金属含量及其污染评价

以长江河口湿地生态系统一种习见的大型底栖动物河蚬Corbicula flumunea为研究对象，分析和评价了河蚬对Zn、Cu、Pb、Cd和Cr的积累特性以及长江口区河蚬的生物质量现状．结果表明，河蚬体内Zn和Cu的含量显著高于Cd、Cr和Pb的含量，且Zn和Cu含量之间呈显著的正相关关系．根据河蚬积累的重金属总量，本研究的6个样点中，九段沙上沙和横沙岛东滩的河蚬受重金属污染相对更为严重．与海洋贝类的生物质量标准相比，河蚬体内的重金属含量基本上都还没有超过各自的第二和第三类评价标准，这说明当前长江口区河蚬的生物质量总体上尚较好．图3表4参19     

芜湖市区土壤重金属污染评价及来源分析

对芜湖市区153个土壤样品中9种重金属的含量进行测定和评价,利用多元地统计方法进行污染来源分析。结果表明：芜湖市区土壤Zn、Fe、Mn、Cu、Pb、Co、Cd、Ni、Cr的平均含量分别为96.8、30600.1、466.1、35.0、29.1、16.7、1.2、26.3、78.3mg/kg;除Fe、Mn、Ni外,其他元素均高于相应土壤背景值,Zn、Cu、Pb、Co、Cd、Cr分别是背景值的1.26、1.09、1.17、1.20、6.11、1.29倍,说明这些元素出现了一定程度的积累。单因子评价结果表明Cd污染最为严重,Zn、Cu、Pb、Co和Cr为轻度污染,Fe、Mn和Ni没有污染。综合相关性、聚类及主成分分析可知,Fe和Mn为＂自然源因子＂,不同功能区分布主要受成土母质控制;Zn、Cu、Pb和Cd为＂交通及工业活动因子＂,Cu、Cd高值区均分布在开发区,Zn和Pb的高值区分布在镜湖区;Ni、Co和Cr为＂农业活动因子＂,其空间变异受成土母质及农业活动等因素影响。