探讨适用于河流沉积物重金属污染程度的评价方法

本文使用地累积指数法和潜在生态危害指数法两种方法对同一区域五条河流的沉积物中重金属的测定结果进行了评价和比较,提出了将河流沉积物中重金属的监测纳入我国地表水常规监测的意见和建议.     

1644~1949年长江三角洲地区五种洪涝致灾因子组合特征分析

为研究洪涝灾害中不同洪涝致灾因子组合特征对灾害的决定作用,基于历史文献资料,对长江三角洲地区1644~1949年五种洪涝致灾因子(简称洪涝因子)——连续降水、台风、潮灾、上游洪水以及强降水——分类辨识并逐年赋值统计,得到1644~1949年长江三角洲逐年洪涝因子总值序列。结果表明:(1)影响洪涝的因子平均为1.66个,依据洪涝因子总值序列变化趋势,研究时段可划分为三阶段:阶段一,1644~1718年,三因子与四因子洪涝年多集中于这一阶段,该阶段均值高于全段均值与其它两阶段;阶段二,1719~1864年,该段波动较大,单一因子与二因子洪涝年发生频次较高,该段均值最低,其中单一因子洪涝年以强降水因子的影响为最多;阶段三,1865~1949年,大多出现单一因子与二因子洪涝年,整体波动较小,为较平稳的时段。(2)单一因子洪涝年发生频率最大,以强降水因子出现最多,二因子洪涝年发生频率次之,以连续降水-强降水比例最高,三因子洪涝年以连续降水-台风-强降水为最多,四因子洪涝年出现最多的为连续降水—台风—上游洪水—强降水的因子组合,未出现五因子洪涝年。(3)按灾情影响范围辨识了长江三角洲地区1644~1949年6个极端洪涝灾害年和7个极端台风灾害年,发现极端洪涝灾害年主要集中于阶段一中期和阶段二后半期,包括2个四因子年、3个三因子年和1个二因子年,都与连续降水和强降水有关;而极端台风灾害年多发生于阶段二前半期,多为台风与潮灾共同致灾。     

“城郊乡”梯度下土壤Cu、Zn、Pb含量的空间变异特征

为揭示城市化、工业化等人为活动对土壤环境质量的影响,选择能反映上海城郊乡梯度差异的中心城区、城郊结合部和远郊,采用地统计学方法对表层土壤样品Cu、Zn、Pb的空间变异结构和分布特征进行了对比分析。结果表明:城市土壤Pb、Cu、Zn的变异系数范围为0.24~0.62,均属中等变异强度。徐汇区土壤Cu、Pb、Zn符合正态分布,闵行区土壤Cu、Pb和Zn符合对数正态分布,奉贤区土壤Zn呈正态分布,土壤Cu、Pb符合对数正态分布。由中心城区到远郊,城市土壤Cu、Pb、Zn的各项统计特征值和变异系数均有较大差异,存在明显的空间分布差异。半方差函数分析结果表明,徐汇区作为中心城区,土壤Cu、Pb、Zn符合球状模型,土壤Cu、Zn具有强烈的空间相关性,土壤Pb具有明显的空间自相关。奉贤区以农业用地为主,土壤Pb符合线性模型,土壤Cu符合高斯模型,土壤Zn符合指数模型,具有强烈的空间相关性。闵行区地处城郊结合部,土壤Cu、Pb、Zn的半方差拟合模型均为线性模型,表现为纯块金形式,以随机变异为主,空间相关性弱。采用Kriging最优内插法进行无偏估值,绘制了表层土壤重金属含量的空间分布图,中心城区、城郊结合部、郊区土壤重金属的空间分布受城市化、工业化、城市交通等因素的影响,均表现出不同的空间分布规律。     

湘潭锰矿重金属环境安全及植物耐性研究

采集了湘潭锰矿红旗分矿开采区、沙圹村恢复区的代表性当季蔬菜(莴笋叶Fruticicolidae、小白菜Brassica chinensis、香葱Allium schoenoprasum、空心菜Ipomoea aquatica)、废弃区的优势植物(商陆Phytolacca acinosa、野茼蒿Crassocephalum crepidioides、苍耳Xanthium sibiricum)和3个研究区的土壤,通过原子吸收分光光度法分析了Mn、Pb、Zn含量。结果表明:开采区蔬菜Mn含量(8.3~84.5 mg/kg)明显高于恢复区(2.7~55.6 mg/kg),开采区和恢复区蔬菜都明显受到Pb污染(0.6~33mg/kg),蔬菜Zn含量范围为1.9~6.5mg/kg;3个研究区域土壤重金属均明显超标,最严重的是Pb污染(1 993.5~2 213.5mg/kg)。商陆、野茼蒿和苍耳中重金属含量差异较大,对重金属的耐性强,其中商陆表现出最好的耐性与长势。研究结论对锰矿土地合理利用以及矿区土壤重金属治理提供一定的科学依据。     

柱状污泥基活性炭制备方法及其除污染效能研究

以城市污水厂剩余污泥为原料,用氯化锌活化法研究一种柱状污泥基活性炭(CSAC)的制备方法及其工艺条件优化,并选择粉末污泥基活性炭(PSAC)和一种商品煤质碳(MAC)作为对照,考察了CSAC对重金属离子Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)及有机污染物硝基苯的吸附去除效能.结果表明,CSAC的比表面积及微孔容积分别是306.9 m2·g-1和0.109 cm3·g-1,仅为MAC的36.7%和23.6%,但其对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的平衡吸附量却远远高于MAC,说明CSAC表面存在的高含量酸性官能团在吸附去除重金属过程中起到了重要的作用.由于制备原料相同及制备工艺相似,CSAC与PSAC的理化性质基本相同,两种炭的表面酸性官能团含量较高,对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)均具有较好的吸附去除效果,优于MAC,只是CSAC的比表面积和微孔容积略低于PSAC;在对硝基苯的吸附实验中,CSAC及PSAC的吸附效率均远远低于MAC,说明在对有机物硝基苯的吸附中,活性炭的比表面积等物理性质起到了较大的作用.同时,所制备的CSAC的稳定度大于95%,易于分离回收,不会造成二次污染,适合废水中重金属离子的吸附去除.     

漫湾大坝上下游沉积物重金属与营养元素分布特征及环境风险评价

研究了漫湾水电站大坝上下游11个采样断面的沉积物中的有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)和金属元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量及空间分布特征,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法对沉积物重金属的环境风险进行了评价.结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的平均年含量分别为31.88、0.80、63.26、32.55、607.81、32.11、36.54、132.29 mg·kg-1,与云南省土壤背景值相比,重金属元素均出现一定程度的富集.其中,Cd和As比其他金属元素污染重,处于中-强度污染状态.在大坝上游干流中靠近大坝的断面环境风险最高,支流断面风险水平普遍低于附近的干流断面,大坝下游断面的风险值明显低于大坝上游断面.干流沉积物重金属蓄积明显受大坝建设影响,支流则受其上游区域人类活动和大坝建设的共同影响.营养元素在村庄聚集区和坝前地区含量较高,干流断面含量高于临近的支流断面,表明大坝建设和库区居民生产生活共同影响沉积物营养元素的分布.相关性分析与聚类分析表明,毒性较高的重金属元素Cd、As、Pb可以聚为一类,而且相互间呈显著正相关关系,并与OM呈正相关关系.虽然沉积物的有机污染在大部分地区呈现清洁或较清洁的水平,但是有机质可以吸附Cd和As,对沉积物的重金属污染具有增强效应.     

不同添加剂对铅冶炼污染石灰性土壤的修复及土壤性质的影响研究

探讨了污水处理厂脱水污泥、枯草和磷矿粉对受铅冶炼污染的石灰性土壤(全Pb、Cd、Zn含量分别为2337、21.4、486 mg·kg-1,DTPA提取态Pb、Cd、Zn含量分别为1035、14.5、68.7 mg·kg-1)中重金属的稳定效果及对土壤性质的影响.其中,污泥和枯草均按200 g·kg-1(干重)的用量施用,磷矿粉按n(P)∶n(Pb)=2∶1比例施用,培养80 d.研究结果表明,单独施用污泥可使土壤DTPA-Pb含量降低18.0%(p0.05),并可显著降低土壤pH,增加土壤氮、磷有效性和电导率、DTPA-Cd、DTPA-Zn含量,其中,DTPA-Cd、DTPA-Zn含量增加比例均达到10%以上.单独施用枯草可使土壤DTPA-Pb含量降低10.7%(p0.05),土壤有机质含量增加26.4%(p0.05),对土壤其它性状影响较小.磷矿粉单独施用时对土壤性质影响较小.与污泥单独施用相比,磷矿粉与污泥配合施用时,可使土壤DTPA-Cd含量降低11.9%.     

污染土壤中重金属的超声波强化EDTA洗脱及形态变化

以EDTA为洗脱剂,对重金属污染土壤进行超声波强化洗脱正交实验,并用Tessier连续提取法研究了洗脱前后Cd、Cu、Pb、Zn的形态变化.结果表明,在EDTA浓度20 mmol·L-1、固液比1∶20、超声波作用时间16 min、超声波功率54%、洗脱次数4次的条件下,对4种重金属洗脱率最大,分别为:Cd 83.6%、Cu 58.8%、Pb 98.0%、Zn 43.0%.在实验所设浓度范围内,随着EDTA浓度的升高,重金属洗脱率均有降低.形态分析结果显示,超声波强化EDTA洗脱能显著降低土壤重金属的残渣态含量.除土壤中Zn残渣态去除率只有5.7%以外,超声波强化EDTA洗脱对土壤中Cd、Cu、Pb的残渣态去除率都很高,分别为81.6%、62.3%、93.8%.     

基于随机模拟与三角模糊数耦合的重金属污染评价模型

基于河流环境系统中随机性、模糊性等多种不确定信息共存的特性,采用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数,并将其应用到沉积物重金属污染评价领域,通过将各重金属实测含量及地球化学背景值三角模糊化,然后进行随机模拟,并结合各等级概率水平加权进行综合污染等级分析,建立了基于随机模拟与三角模糊数(SS-TFN)理论的沉积物重金属地累积指数评价模型.采用该模型对湘江长沙段沉积物中重金属污染状况进行评价.结果表明,Cd的污染程度最大,处于严重污染级别;其次为Zn和Hg,处于重度污染级别,并有向严重污染恶化的趋势;而其他重金属污染程度则较低.相对于确定性评价方法,该模型能够得出评价区域重金属地累积指数的可能值区间及其相应的概率水平,客观真实地综合表征沉积物中重金属分布及污染情况,为科学决策提供更多全面合理的信息.     

不同含磷物质对重金属污染土壤-水稻系统中重金属迁移的影响

通过水稻盆栽试验研究磷酸氢二钠(DSP)和羟基磷灰石(HAP)对污染土壤中重金属(Pb、Cd、Zn)向水稻迁移的影响.结果表明,①DSP和HAP都显著提高了土壤pH值和有效磷含量(p0.05),降低了土壤中Pb、Cd、Zn交换态含量,且HAP降低重金属交换态的效果较DSP好.水稻地上部分重金属含量与土壤中重金属交换态含量呈明显正相关关系,说明DSP和HAP通过降低土壤中重金属交换态含量从而达到减少重金属向水稻中迁移的目的.②DSP和HAP明显降低了水稻各器官Pb、Cd的含量,同时使水稻根、壳、糙米中Zn含量降低,但增加了茎叶中Zn的含量.与对照相比,DSP和HAP分别使糙米中Pb、Cd、Zn最大降低了48.72%、22.22%、25.35%和62.82%、66.67%、39.88%,但是糙米中Pb、Cd含量仍未达到食品卫生标准限值(GB2762—2012).③DSP和HAP处理都使水稻根干重逐渐减少,使茎叶、壳、糙米干重先增加后降低,在0.12 g·kg-1时使水稻糙米产量最大.综上,DSP和HAP都能有效控制土壤中Pb、Cd、Zn向水稻中迁移,且HAP效果比DSP好,但磷添加量不宜过高.