利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量

2006年5月采集了大辽河河段3个柱状沉积物,测定了沉积物的理化性质和重金属元素的含量,并利用常规离心方法和DGT方法测定了柱状沉积物孔隙水中重金属元素的含量.研究发现沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素含量高低的顺序依次是Cr>Cu>Co>Cd.用DGT方法测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度比用离心方法测定的浓度要低.DGT测定的孔隙水中Cd、Co、Cr和Cu的浓度c_DGT与离心方法测定的孔隙水浓度c的平均比值R分别为0.389、0.328、0.863和0.403,这说明沉积物中这几种金属从固相到液相的再补给速率大小遵循如下规律：Cr>Cu>Cd>Co.沉积物中Cd、Co、Cr和Cu元素的释放通量分别为1.12×１０^{-7～3.28×10-7　nmol/(cm2·s)、2.48×１０-7～10.40×10-7　nmol/(cm2·s)、8.80×１０-6～12.65×10-6 nmol/(cm2·s)和6.14×１０-6～13.93×10-6　nmol/(cm2·s).相关分析结果表明,Cd和Cu元素的迁移转化主要受有机质影响;而Cr元素的迁移转化除了受有机质影响外,还受铁锰氧化物影响比较显著;而Co元素可能受氧化还原电位影响较大.}     

微生物对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附多环芳烃（PAHs）菲、苯并［a］芘过程的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌对菲与苯并［a］芘都可进行吸附或生物降解,48h液相PAHs浓度达到平衡时,微生物对菲消除了98％,对苯并［a］芘消除85％;接种的样品48h吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程;在接种微生物情况下,沉积物与土壤对菲和苯并［a］芘吸附特征均发生较大变化,对菲的吸附量增大约35倍,而对苯并［a］芘的吸附量却降低了2/3左右;未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％,接种的样品组为2.9％,而对苯并［a］芘的解吸结果与菲相反,未接种的对照组为4％,接种的样品组为13％.微生物在土壤与沉积物吸附PAHs的过程中起主导作用.     

南四湖沉积物中有机氯农药和多氯联苯垂直分布特征

通过对采集于南四湖湖区的沉积物柱状样品中有机氯农药（OCPs）和多氯联苯（PCBs）同系物的GC-ECD定量分析测定,并结合²¹⁰Pb同位素定年分析,重建了南四湖湖区有机污染物的污染史.结果表明,样品中OCPs、HCHs、DDTs和PCBs的含量范围分别为1.64～17.9、0.66～12.5、0.24～2.99和7.84～42.8 ng·g^-1.柱状沉积物的沉积速率为0.330 cm·a^-1,平均沉积通量为0.237 g·(cm²·a)^-1,所采集的样品沉积时间为1899～2000年.OCPs和PCBs分别在1960和1970年左右出现浓度峰值,随后含量逐渐下降.污染物来源分析表明,HCHs来源于新的工业HCH和林丹2种工业品,HCH和DDT污染主要源于历史上的使用;PCBs主要来自于造纸漂白过程和焚烧炉排放.生态风险评价结果表明,除β-HCH、γ-HCH和艾氏剂3种污染物在14～16　cm附近、对应沉积时间为1960年左右测试数据略高于风险水平低值,其余污染物的所有数据均低于风险水平低值.整体而言,南四湖柱状沉积物中的OCPs和PCBs含量属于低生态风险水平.     

胶州湾沉积物氮的环境生物地球化学意义

利用氮的分级浸取技术,研究了胶州湾不同粒级沉积物中氮的赋存形态.研究表明,胶州湾沉积物中可转化态氮可分为离子交换态、弱酸浸取态、强碱浸取态和强氧化剂浸取态.不同粒级沉积物中各形态氮占可转化态氮的比例各不相同.在细、中和粗粒级沉积物中,强氧化剂浸取态氮是可交换态氮的优势形态,分别占可转化氮的35.38%、44.38%和58.69%.在中、粗粒级沉积物中,强碱浸取态氮是无机氮的主要赋存形态,分别占可转化态氮的26.31%和25.85%.在细粒级沉积物中,离子交换态氮是优势态的无机氮,占可转化态氮的27.67%.相关分析表明,对于胶州湾来说,沉积物的粒度越细,氮的含量就越高,各形态氮大致与细、中粒级沉积物含量呈正相关,而与粗粒级沉积物含量呈负相关.研究还表明,不同粒级沉积物中氮与浮游植物数量、叶绿素a以及上覆水体中硝酸盐的含量大致都在一定程度上呈正相关,这一方面说明了沉积物对上覆水体元素的含量有着不可忽视的影响,另一方面也说明了沉积物中的氮对海水的富营养化水平有着较好的指示和十分重要的环境意义.     

太湖草型湖区沉积物再悬浮对水体营养盐的影响

再悬浮过程中沉积物对水体营养盐的内源贡献是湖泊,特别是浅水湖泊富营养化研究中的重要问题.采用原位沉积物柱样和原状上覆水的Y型扰动装置,被用来研究常规风情下太湖草型湖区沉积物的再悬浮和沉降过程对水体营养盐负荷的影响.结果表明,小风和中风的再悬浮过程导致水体氨氮和磷酸根磷含量显著下降,单位面积水柱含量最大变化量分别为-0.140 g·m-2和-1.59 mg·m-2;大风条件下,水体氨氮含量下降幅度很小,磷酸盐则出现明显增加趋势,最大增量为0.81mg·m-2.再悬浮过程之后的沉降过程中,中、小风条件的水体氨氮含量变小,大风条件的含量没有明显变化.磷酸根磷含量在中、小风条件下与风浪前差别较小,大风条件的含量则明显增大,最大增量为1.36 mg·m-2.因此,沉积物的再悬浮过程和沉降过程对上覆水体的营养盐动态负荷都产生重要影响.与太湖无植被湖区的研究结果对比说明,水生植物的存在对风浪作用下沉积物与上覆水的物质交换有一定的抑制作用.     

玉米对受污染河道复合沉积物的修复

为减轻城市河道沉积物的受污染程度,利用温室盆栽玉米对其中的污染物进行了修复研究试验.结果表明,玉米体内累积最多的重金属是zn,占沉积物中Zn总量的56.69%,其中地上部分为1 985.56 mg·kg-1,占沉积物中Zn总量的30.16%,其余重金属(Pb、Cu、Ni、Cd)均为地上部分小于地下部分;Cd在玉米地上部分的累积量为2.33 mg·kg-1,为沉积物中Cd总量的40.10%;地上部累积的Zn、Pb、Cu和Ni等重金属数量与其离子交换态量显著相关,与重金属总量相关性不明显.种植玉米后沉积物中大分子有机物逐渐向小分子过渡,有效降低了有机物的污染.玉米的根际作用增加了沉积物中的微生物和酶活性.种植玉米较好地修复了受污染河道复合沉积物.     

苏州河沉积物中多环麝香分布特点的初步研究

采用GC-MS定性定量分析方法,对苏州河上海市区段10个表层沉积物中多环麝香污染水平及分布特点进行了研究.在10个沉积物样品中检测出2.76～4 54μg·kg-1萨利麝香(ADBI)、56.88～552.08μg·kg-1佳乐麝香(HHCB)以及25.79～117.25μg·kg-1吐纳麝香(AHTN);除北新泾采样点外,其余9个样品中检测出检测限(LOD)～3 15μg·kg-1粉檀麝香(AHMI);在所有样品中均未检测出开许梅龙(DPMI)和特拉斯(ATⅡ).试验结果显示,沉积物中多环麝香污染的主要成分为HHCB和AHTN,这一特征取决于香精香料行业中多环麝香的使用模式.由于长达百年的污水直排历史,与国外河流沉积物污染状况比较,苏州河沉积物中多环麝香污染更为严重.     

镇江城市径流颗粒粒径分布及其与污染物的关系

为了解城市中不同粒径颗粒物对于径流中污染物的影响,2006年3月在镇江城市不同功能区地表采集了沉积物样品和径流样品,分析了颗粒物的粒径分布和污染物浓度.结果表明,晴天条件下道路沉积物主要由粒径＜250μm的颗粒组成;降雨初期主要为＜5μm的颗粒物随径流迁移,随降雨历时的延长较大颗粒开始随径流迁移,降雨期间随地表径流迁移主要为小于150μm的颗粒物,特别是5～40μm粒径段的颗粒要特别予以关注;同时污染物浓度也由降雨初期的高浓度逐渐下降并趋于稳定.明确了径流中污染物的主要输出形态,并通过分析不同降雨历时污染物与固体悬浮物和颗粒粒径的相关性探明了径流污染物形态输出的原因,从而为城市非点源污染的管理以及控制方法的选择提供科学依据.     

巢湖周围池塘氮、磷和有机质研究

巢湖周围池塘众多,根据池塘位置和地表径流补给差异,池塘可以分为村庄内池塘、毗邻村庄池塘和农田区域池塘(远离村庄的池塘).本研究采集了巢湖周围136口池塘上覆水和沉积物样品,调查巢湖周围池塘中氮、磷以及有机质污染现状.结果表明,池塘上覆水中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、溶解态磷和COD平均含量分别为2.53、0.65、0.18、0.02、0.97、0.38和51.58mg·L-1;池塘沉积物中总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮、总磷、无机磷、有机磷和烧失量平均含量分别为1575.36、35.73、13.30、2.88、933.19、490.14、414.75mg·kg-1和5.44%;90%以上的池塘总氮、总磷含量达到或超过富营养化水平.位于村庄内的池塘上覆水和沉积物中总氮和氨氮的含量显著高于位于农田区域的池塘.上覆水和沉积物中无机氮表现为:氨氮硝态氮亚硝态氮.池塘上覆水和沉积物中有机质与总氮、总磷之间存在显著的正相关性.池塘中氮、磷和有机物质主要为陆源性输入,池塘位置和径流补给方式明显影响其中的氮、磷和有机质含量.通过截留径流中的氮、磷和有机质,池塘能够有效减少进入巢湖的营养盐含量.     

中国主要红树林湿地中甲基汞的分布特征及影响因素初探

通过对海南、广东、广西、福建的8个主要红树林地区沉积物中甲基汞以及环境因子的研究,分析了红树林生态系统中甲基汞的分布及其汞的甲基化作用.结果表明:①沉积物中总汞和甲基汞的含量分布并不一致.中国主要红树林区海南(三亚、东寨港)、广东(特呈岛、雷州、高桥、福田)、广西(大冠沙)、福建(浮宫)表层沉积物中甲基汞含量分别为(0.24±0.04)、(0.58±0.27)、(0.52±0.23)、(1.56±0.49)、(0.50±0.25)、(1.21±0.36)、(1.86±1.04)和(0.47±0.16)ng.g-1.甲基汞含量有很明显的地域区别,其含量顺序为大冠沙雷州福田东寨港特呈岛高桥浮宫三亚.工业和养殖业输入的汞和有机质显著增加了沉积物中甲基汞水平.对比世界其他河口湿地,我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染较为严重.②红树林沉积物的甲基化比率介于0.11%～7.13%.甲基化比率顺序由大到小为大冠沙特呈岛雷州福田高桥东寨港三亚浮宫.甲基化比率与砂粒显著正相关(p0.05),与粉粒和黏粒显著负相关(p0.05).③沉积物中总细菌含量范围为2.44×1010～1.91×1011CFU/g(以干重计,下同),浮宫三亚高桥东寨福田大冠沙.各环境因子对微生物数量的影响无显著差异.沉积物中SRB的含量介于1.73×104～4.92×106CFU/g,福田浮宫东寨港三亚高桥大冠沙.高有机废水是导致沉积物中SRB含量增高的主要原因.沉积物类型对SRB在沉积物表层的分布也有较大影响.甲基汞和环境因子之间并没有明显的相关性,外源输入是我国红树林湿地沉积物中的甲基汞污染的主要原因.