东平湖表层沉积物重金属形态分布特征及环境风险评价

东平湖是南水北调工程东线的主要调节湖和山东省西水东调的水源地,其水体环境状况直接关系到调水工程受水区的水质安全。为了解东平湖沉积物中重金属的形态赋存特征及其生态环境风险,采用BCR三步提取法对东平湖44个表层沉积物样品中重金属元素Cu、Ni、Pb和Zn的形态分布特征进行了分析,并运用基于重金属形态的次生相与原生相比值法(RSP)和风险评估指数法(RAC)对其环境风险进行了初步评价。结果表明,东平湖表层沉积物中4种重金属均以残渣态为主,其占总量的比例表现为:Ni(65.9%)Cu(56.1%)Pb(49.3%)Zn(39.3%);Pb、Cu和Ni以Fe-Mn氧化物结合态为其次要赋存形态,其所占比例分别为38.2%、28.6%和17.0%;而Zn则以有机物及硫化物结合态为其次要赋存形态,所占比例为34.7%;弱酸提取态所占比例最小,表现为:Zn(12.2%)Cu(6.9%)Pb(4.3%)Ni(4.1%)。表层沉积物中可提取态重金属含量和比例的空间分布特征明显且较为一致,Cu、Ni和Pb表现为大汶河入湖区较高,Zn除湖心区略低外,其他湖区尤其是北部出湖区均较高。Cu、Pb和Zn的不同形态间存在一定相关性,且与有机质主要呈正相关,但与平均粒径的相关性较弱。评价结果表明,Zn总体表现为中度污染,具有中等环境风险;Pb为轻度污染,Cu和Ni为无污染,其环境风险均较低。     

胶州湾贝类养殖区沉积物中汞分布与无机汞不同结合态的初步探究

为了研究贝类养殖对沉积物中汞的分布与不同结合态的影响,2012年5月至2013年5月在胶州湾的红岛、黄岛、胶南以及营海贝类养殖区采集55份沉积物样品,分别用冷原子吸收法和连续提取法测定其总汞及不同结合态汞的含量.研究结果表明,胶州湾贝类养殖区沉积物中总汞含量范围为0.037—0.228 mg·kg~(-1),其中红岛养殖区汞含量最高,超过环境背景值3.2倍.总汞含量在垂直方向上呈从底部到表层增加的趋势,且在沉积物表层富集.通过对比不同区域及不同年代胶州湾表层沉积物总汞含量,发现贝类养殖使得胶州湾养殖区沉积物汞污染程度加重.此外,沉积物中汞主要以残渣态为主,占总汞含量的31.46%,交换态与可溶态所占比例最少,仅占总汞含量的9.06%.几个养殖区域的汞污染程度依次为:红岛营海黄岛胶南,汞的潜在生态风险因子计算结果表明,胶州湾养殖区沉积物存在中等以上的生态风险.     

辽河辽宁段干流表层沉积物中磷的含量及赋存形态研究

辽河是中国第七大河流,是中国北方重要的重工业和农业基地,分析其沉积物中磷的含量和赋存形态可以为研究辽河水环境质量和渤海赤潮污染提供基础。以辽河辽宁段干流表层沉积物为研究对象,在辽河辽宁段干流设置了24个监测断面,于2018年对沉积物样品进行了采集,并分析了其总磷(TP)、有机磷(OP)、可交换态磷(Ex-P)、铁铝结合态磷(FeAlP)、钙结合态磷(Ca-P)和残留无机态磷(Re-P)的含量,对沉积物中磷的含量、不同赋存形态的比例以及不同环境因子对磷的影响进行了研究分析。结果表明,表层沉积物中总磷的含量为29.513—100.903 mg·kg~(-1),平均含量为55.070 mg·kg~(-1),与其他部分河流相比较,其总磷的含量较低。表层沉积物中各种磷按照平均含量排序为:可交换态磷(Ex-P)残留态磷(Re-P)有机磷(OP)铁铝结合态磷(Fe Al-P)钙结合态磷(Ca-P),其平均含量分别为3.413、5.030、6.409、16.407和23.812 mg·kg~(-1)。沉积物中无机磷(IP)受到pH的显著影响,而有机磷(OP)与水体中磷浓度密切相关。Ex-P和FeAl-P总计占沉积物中TP的33.83%,当水环境条件发生变化时,沉积物中的磷可能会向水体中释放,对加剧水体中磷污染具有一定的潜在风险。     

胶州湾不同类型湿地总汞含量与赋存形态的初步研究

为了研究和比较胶州湾贝类养殖区和周边湿地两种不同类型湿地总汞和形态汞分布规律及差异,2013年5月至2014年5月,分别在胶州湾周边湿地(大沽河河口、河套、南弓芦苇地、白沙河)和胶州湾贝类养殖区(红岛、胶南、黄岛、营海)采集了67份沉积物样品,用冷原子吸收法和连续提取法测定其总汞及不同形态汞的含量.研究结果表明,胶州湾周边湿地有机质含量显著高于养殖区沉积物(P0.01),最高值出现在白沙河,为28.72 g·kg~(-1);最低值出现在营海,为1.04 g·kg~(-1),贝类养殖区和周边湿地p H无显著差异性.胶州湾贝类养殖区(0.037—0.228 mg·kg~(-1))和周边湿地(0.027—0.088 mg·kg~(-1))总汞含量无显著性差异.胶州湾贝类养殖区和周边湿地沉积物中不同结合态汞有着相同的分布规律,残渣态汞所占比例最大,交换态和可溶态汞所占比例最小.周边湿地中交换态和可溶态、残渣态汞所占比例大于贝类养殖区.贝类养殖区中碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、易氧化有机结合态、难氧化有机结合态汞所占比例均大于周边湿地.研究区域汞污染潜在生态危害程度为:红岛营海黄岛河套白沙河大沽河河口胶南南弓芦苇地,汞的潜在生态风险因子计算结果表明,胶州湾周边湿地以及贝类养殖区沉积物均存在中等以上的生态风险.     

喀斯特深水湖泊富硒沉积物中Se的赋存特征

采用硒的循环提取技术,改进后对湖区沉积物中重金属元素硒进行地球化学形态分析.分析结果表明,红枫湖沉积物中Se的硫化物结合态平均含量最高,占总量的45.7%,其含量顺序为硫化物结合态>残渣态>有机结合态>可交换态>酸溶态>水溶态.并采用次生相富集系数法(SPEF)评价红枫湖沉积物中的Se,结果得KSPEF=2.58,即重金属元素Se可能存在某种人为污染.利用配备X射线能谱的电子显微镜进行微形貌的观察,结果表明,沉积物中除去土壤中常见的元素含量外,S的含量较高,约为0.61%(重量比),但并未发现自然Se的存在.应用X射线多晶衍射仪对沉积物中Se的晶型进行分析,红枫湖沉积物中MSe、MSeO4、MSeO3、MSe2O5和含Se的有机化合物是Se元素存在的主要晶型(其中M为金属离子).加之沉积物中有机质及Se的可利用态含量较高,故红枫湖沉积物经植物修复后,可用于富硒农作物的种植.     

北京市西城区雨水管道沉积物中重金属特征

在对北京市西城区部分排水管道调研的基础上,对几个典型雨水检查井连接雨水管道沉积物中赋存的主要重金属污染物污染水平及形态分布进行了研究,分析了沉积物粒径及有机质含量对重金属污染物赋存水平的影响.结果表明,排水管道沉积物中:Cr主要以残渣态存在;Cu和Zn以具有活性潜力的铁锰氧化物形态及碳酸盐结合态两种形态为主;Pb的残渣态含量平均值达到了56.4%;Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量相对较大;可交换态Cd占其总量的比例最高值达22.4%,而残渣态的Cd含量极小.     

太湖西部沉积物磷形态剖面分布和成因分析

使用淡水沉积物磷形态的标准测试程序SMT法,分析了太湖西部湖区沉积物中磷的空间分异和成因。结果表明,该湖区沉积物各形态磷含量整体上呈现自表层向下递减的趋势,显示出磷污染在表层聚集的特征;不同采样点沉积物中总磷(TP)含量和各形态磷分布特征存在空间差异,西南湖区由于近期磷污染减少,表层磷含量呈缓慢降低趋势;受盛行风向、湖区位置和周边环境影响,太湖西北部沉积物中磷污染水平整体上高于西南部。西部湖区TP含量为337. 27～1 081. 87 mg·kg~(-1),无机磷(IP)是构成沉积物TP的主要部分,占TP含量的55. 27%～97. 93%;钙结合态磷(Ca-P)是IP的主要组成部分,占IP的44. 14%～89. 30%。TP和IP、IP和Ca-P含量的相关关系最为显著,表明IP含量影响TP含量;TP和Fe/Al-P含量的相关关系显著,表明人类活动产生的外源污染是沉积物中磷污染的主要来源。     

河北省衡水湖沉积物中汞的分布特征及生态风险

衡水湖是华北平原上第一个国家级内陆淡水湖泊湿地类型的自然保护区,为了解衡水湖沉积物中汞的分布特征及生态风险,于2013年8月在衡水湖采集了5根柱状沉积物,对其中的总汞、甲基汞、孔隙水溶解态汞、有机质、pH以及含水率进行了分析。结果表明,衡水湖沉积物中总汞的平均含量为22.5 ng·g-1,低于全国及河北省表层土壤背景值。但表层沉积物汞含量明显高于底层,说明近年来的外源汞输入对湖泊汞负荷产生了一定影响,且靠近湖泊东部106国道的采样点汞含量明显高于湖泊中西部的采样点,暗示交通运输等人为活动是该湖泊的一个重要汞输入源。利用潜在生态危害指数法进行评估,显示汞的生态风险较低,说明现阶段衡水湖的沉积物汞浓度不会对生态环境产生不利影响。     

胡敏酸对沉积物中重金属形态分布的影响

采用连续提取法分析沉积物添加胡敏酸后,其中重金属(Cd, Cu, Zn, Pb和Ni)的形态分布状况.结果显示:随着胡敏酸的加入,重金属的可交换态含量都不同程度的降低,铁锰氧化物结合态含量不同程度的增加,有机结合态和残渣态含量有所提高.Pb和Ni有机质结合态的增加与胡敏酸的浓度有较好的相关关系.五种重金属中对Zn的影响最为显著,对Cd的影响最小.表明胡敏酸能促进重金属由非稳定态向稳定态转化,即能钝化沉积物重金属,降低其生物有效性.     

洞庭湖表层沉积物重金属污染状况评估

基于2010—2015年连续对洞庭湖3个主要湖区10个采样点的表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb和Cr等重金属含量分析,对洞庭湖湖区表层沉积物中重金属的时空分布特征进行了探讨,并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法和对数衰减模型评价洞庭湖沉积物重金属的污染状况.结果表明,洞庭湖沉积物中重金属平均含量大小顺序为CrPbCuAsCdHg,Cd、Cr和Pb的含量年际变化变幅较大,Hg、Cu和As则较小.地积累指数值(I_(geo))和单因子生态风险值(E_i~r)表明Cd和Hg是洞庭湖沉积物重金属主要污染物;从产生可以观察到毒性效果的最大可能性(P_(max))来看,Cd是洞庭湖沉积物重金属首要潜在水生生物风险毒性因子.综合地累积指数值(I_(tot))、总潜在生态风险值(RI)和预测的水生生物毒性比率(Y)的评价结果表明,在2010—2015年期间全湖重金属呈重度污染,面临重度潜在生态风险并可能具有产生水生生物毒性的风险,其各子湖区重金属的污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平排序为南洞庭湖东洞庭湖西洞庭湖;从随时间的变化趋势来看,在2014—2015年期间全湖及其东洞庭湖和南洞庭湖两个湖区的重金属污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平都要比2010—2013年降低,西洞庭湖区的重金属潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平没有变化.     

德兴矿区沉积物中铜的化学形态及其影响因素

采用BCR三步提取法测定了德兴矿区沉积物中铜的化学形态,并对铜化学形态的影响因素进行了研究.结果表明,(1)铜的可氧化态＞残渣晶格态＞酸可溶态＞可还原态,铜以硫化物结合态、有机结合态及残渣晶格态为主;(2)铜的潜在生物可利用形态的平均比例为71.99%,平均浓度为233.88 mg·kg-1,远高于全国沉积物铜的平均值,威胁当地的水生生态系统安全;(3)铜的酸可溶态与阳离子交换量CEC、有机质含量和氧化铁含量成正相关关系,而与铁锰含量和pH值的关系不明显;可氧化态与铁锰含量密切相关;可还原态与有机质含量相关.     

太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价

为揭示太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及其生态风险,采集太湖西岸和北岸12条主要入湖河口表层沉积物样品,对沉积物中5种重金属元素(Cu、Zn、Ni、Pb、Cd)的含量及空间分布特征进行了分析,并利用地累积指数法和潜在生态风险指数法分别研究了表层沉积物重金属的累积程度及生态风险。结果表明,调查的12条入湖河流河口表层沉积物均受到不同程度的重金属污染,Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的平均质量分数分别为63.04、173.11、56.71、37.05、2.23 mg?kg~(-1)。各重金属在空间分布上具有差异性,总体表现为大港河(DGH)、乌溪港(WXG)庙渎港(MDG)、大浦港(DPG)、陈东港(CDG)、官渎港(GDG)、洪巷港(HXG)、社渎港(SDG)河口表层沉积物以重金属Cd污染为主,而沙塘港(STG)、太滆运河(TG)、直湖港(ZHG)、梁溪河(LXH)河口表层沉积物表现为Cu、Zn、Ni、Pb的复合污染。地累积指数法评价表明,各入湖河流河口表层沉积物重金属的污染程度表现为CdCuZnNiPb。潜在风险指数(riE)表明各重金属的潜在生态风险表现为CdCuNiPbZn,主要污染物为Cd。其中庙渎港(MDG)和社渎港(SDG)处于严重风险状态,大港河(DGH)、乌溪港(WXG)、大浦港(DPG)、官渎港(GDG)、洪巷港(HXG)处于重度风险状态,陈东港(CDG)、太滆运河(TG)处于中度风险状态,其余点位生态风险较低。研究表明,西岸入湖河流表层沉积物重金属潜在生态风险等级高于北岸,但北岸入湖河流河口表层沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的累积也应当得到重视。     

淮南潘谢矿区沉陷积水区沉积物磷的赋存和迁移转化特征

在淮南潘谢矿区东部、中部和西部共选取潘集(PJ)、顾桥(GQ)和谢桥(XQ)3个代表性沉陷积水区进行相关研究。采用改进的Psenner分级提取方法,对研究区域内沉积物磷的剖面赋存形态进行分析,并结合相关水质参数,磷的形态组成,有机质(OM)、总氮(TN)和铁氧化物等分布特征,研究了沉陷积水区沉积物中磷的迁移转化特征。结果表明,沉积物理化指标和磷的赋存形态存在明显的层次差异,自表层向下,除游离氧化铁(Fed)以外,OM、氮磷和铁各形态含量均呈现下降趋势,其中,氧化还原敏感态磷(BD-P)向其他形态磷转化明显,与铁的氧化还原联系紧密。在磷的赋存形态中,铁铝结合态磷所占比例较大〔BD-P和金属氧化物结合态磷(Na OH-P)之和占总磷(TP)比例约为50%〕,具备了磷释放的基础条件,但同时潘谢矿区铁氧化物含量对磷的迁移起到较强的束缚作用。     

贵州百花湖沉积物磷、氮及有机碳的空间分布特征

采集贵州百花湖沉积物柱芯,测定沉积物总磷(TP)、总氮(TN)和有机碳(Corg)含量,并进行TP、TN及Corg含量相关性分析.结果表明,百花湖沉积物TP、TN及Corg含量平均值分别为976 mg.kg-1,0.34%、2.91%,表层沉积物污染严重,随着沉积物深度的增加沉积物TP、TN及Corg含量逐渐降低.不同沉积物柱芯相同层位TP、TN及Corg含量存在较大差别,表明不同湖区底泥污染程度存在较大差异,在实施内源污染控制工程时需充分考虑这一特点,对不同湖区采用不同的治理与控制措施.     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了黄河中下游16个沉积物样品中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,黄河沉积物中总磷的含量为83.79～132.35 μg·g~(-1),其中主要以无机磷的形式存在,而无机麟中以钙结合态磷为主.线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、BD-P,NaOH-P含量的总和与活性态Fe、BD-P,NH_4Cl-P含量的总和与活性态Fe、Al含量总和,均有一定的线性关系;沉积物中的总无机磷含量与沉积物的总有机质含量呈正相关关系.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱结合态磷、氧化还原敏感态磷、金属(水台)氧化物结合态磷3种赋存形态,黄河沉积物中潜在的生物有效性磷含量在9.02～37.20 μg·g~(-1)范围内,平均值为24.47 μg·g~(-1),平均占沉积物总磷的22.43%、占总无机磷的35.59%.     

广州市流花湖表层底泥磷的形态与生物可利用性

应用经改进的Psenner连续提取法对广州市流花湖表层底泥中的磷进行了连续提取和测定。结果表明,流花湖底泥中总磷含量在1.28~2.15 mg/g,流花湖总磷含量最高在L2点,最低在L3点。湖泊表层底泥总磷主要由金属氧化物结合态磷、有机磷和钙结合态磷组成,可还原态磷和弱吸附态磷仅占很少部分。不同形态磷的含量顺序是金属氧化物结合态磷NaOH-P>有机磷Org-P>钙结合态磷HCl-P>可还原态磷BD-P>弱吸附态磷NH4Cl-P。底泥中生物可利用性磷的含量达0.76~1.00 mg/g,平均含量为0.91 mg/g,占总磷的45.47%~64.71%。说明流花湖底泥的磷有较好的生物可利用性,将为水体藻类大量繁殖提供潜在的有利条件,因此在湖泊治理恢复过程中,应该采样有效的措施来控制底泥磷的内源释放。     

九龙江和厦门西港近岸表层沉积物中汞的赋存形态及生态风险评价

测定了九龙江和厦门西港44个近岸表层沉积物中总汞含量及不同赋存形态汞的含量,分析了汞的分布特征、赋存形态、生物有效性和潜在生态风险.结果表明,表层沉积物中总汞平均含量(mg·kg-1)顺序为:九龙江北溪(0.174)九龙江河口(0.172)九龙江西溪(0.132)厦门西港(0.095),分别为福建省土壤元素背景值的2.15、2.12、1.63和1.17倍.九龙江北溪、西溪、河口和厦门西港表层沉积物中生物有效态汞比例分别为54.7%、32.5%、38.2%和39.4%.地质累积指数法、潜在生态风险指数法和次生相与原生相分布比值法评价结果表明,九龙江和厦门西港近岸表层沉积物中汞主要为轻度污染,存在中等—较高潜在生态风险.需对汞污染进行综合防治.     

娄山河表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

测定了娄山河表层沉积物间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改正的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,娄山河表层沉积物间隙水中Cr、Pb可能对水生态系统产生急性或慢性毒性.沉积物中7种重金属的含量均高于土壤背景值,呈现累积效应.沉积物中As、Ni主要赋存于残渣态,Cu、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Pb、Zn在多数点位以残渣态为主,Cd以酸可溶解态为主要赋存形态.除As外,其余重金属的可提取态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,表层沉积物中Cu、As、Pb和Cr处于无风险到低风险级,Zn、Ni处于低风险到高风险级,Cd以高风险和极高风险级为主,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiPbCuAsCr.潜在生态风险指数法的评价结果表明,Zn为低生态风险,其余重金属均存在点位处于中等及以上生态风险,RI值表明研究区采样点有中等到极强生态风险.     

外源稀土La在沉积物中的形态及其生物可利用性

将沉积物中的外源稀土La分为可溶解态、酸可提取态、有机质及硫化物结合态,研究了小球藻(Chlorella Vulgaris Beijerinck)对这三种形态La的生物可利用性.研究结果表明:这三种形态的La在沉积物中的含量与其在藻中的含量有很好的相关关系.其中可溶解态La的生物可利用性最大,这说明,沉积物中La的释放对其生物可利用性至关重要.     

南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算

采用"SOFIE"模拟装置,研究了南四湖污染程度不同的两个湖区(南阳湖及独山湖区)表层沉积物中重金属元素的形态组成,间隙水及界面上覆水中重金属浓度的变化特征.结果表明,南阳湖区沉积物间隙水及界面上覆水中Cr,Cu,Ni,Zn和Pb的浓度均高于独山湖区,这与沉积物中重金属元素的有效结合态含量变化一致,主要与人为污染有关.南阳湖及独山湖区沉积物-水界面±0.5 cm范围内重金属元素具有较高的浓度梯度,间隙水中Fe与Mn浓度明显高于界面上覆水;Cu,Ni,Zn,Pb的浓度均低于界面上覆水;独山湖区沉积物间隙水中Cr浓度与界面上覆水相似,而南阳湖区沉积物间隙水中Cr浓度略高于界面上覆水.采用Fick第一定律,计算得到南阳湖及独山湖区沉积物-水界面附近Cu,Ni,Zn,Pb的扩散通量,分别为-0.23,-1.47,-2.57,-0.04 mmol.m-.2d-1和-0.34,-0.67,-0.48,-0.01 mmol.m-.2d-1,沉积物表现为重金属元素的"汇";而Cr的扩散通量分别为0.03 mmol.m-.2d-1和-0.02 mmol.m-.2d-1,说明污染较重的南阳湖区沉积物中Cr已表现出向上覆水体扩散的特征.