非常规水源补给城市河流表层沉积物重金属污染及风险评价

非常规水源补给城市河流水环境问题日益严重.因此,本文采集了凉水河水系表层沉积物,分析了6种重金属元素的污染特征,并采用富集系数法和潜在生态危害指数法,分别进行了重金属的来源解析和风险评价,以期为非常规水源补给河流的治理提供参考.结果表明,凉水河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的均值分别为0.65、65.68、49.73、24.23、24.63和120.36 mg·kg-1,大部分元素超过了背景值.其中,Cd和Cu在整个区域沉积物中的富集系数均值分别高达10.45和2.59,Zn在凉水河上游和中游沉积物中的富集系数分别达到2.54和2.27,Pb在凉水河中游沉积物中的富集系数为1.64,均存在明显的人为输入过程,可能主要来自污水处理厂出水及周边城市生活污水和农田退水.潜在生态危害指数表明,凉水河水系沉积物整体上达到了强生态危害(RI=302.46),尤其是干流中游河段(RI=395.66);而沉积物质量基准结果表明,除个别样点外,凉水河水系沉积物基本无毒性.     

海河流域河流耗氧污染变化趋势及氧亏分布研究

耗氧污染是海河流域河流水污染的主要类型,耗氧污染物对河流溶氧的消耗产生的氧亏效应对水生生物产生重大影响.收集海河流域重点水功能区88个监测站点2000—2011年CODCr/CODMn、NH3-N指标,分析河流耗氧污染特征及演变趋势,并基于水质目标(2 mg·L-1)下计算出海河流域河流氧亏量.结果表明,流域河流耗氧污染总体呈现好转趋势,耗氧污染指标(NH3-N、CODCr/CODMn)逐渐降低,I~III类水质站点比例增加,劣V类水质站点数和超标倍数减少;CODMn降低幅度大于NH3-N,主要污染物由COD向NH3-N转化.海河流域重点氧亏区域主要集中于中部平原段和下游滨海段,未氧亏区域多集中于上游山区段;北三河、黑龙港运东与徒骇马颊河水系中部平原段整体处于缺氧区域,子牙河水系中部平原区缺氧现象最为严重,氧亏区域位于石家庄洨河下游、滏阳河艾辛庄下游至献县段及石津总干以南;海河流域内中部平原段河流氧亏的主要贡献仍以COD为主,但氨氮的贡献显著,其中黑龙港运东水系、徒骇马颊河水系和北三河水系,COD耗氧均值都高于5 mg·L-1,在北三河和子牙河水系,氨氮耗氧均值达到了4 mg·L-1.     

非常规水源补给城市河流富营养化时空变化规律及风险研究

选择典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述了凉水河典型河段水体中营养元素(氮、磷)的时空分布特征,并评价其富营养化状态.为期1年的监测结果表明:研究河段水体中TN、TP平均质量浓度分别为25.70 mg·L-1和1.78 mg·L-1,分别为地表水Ⅴ类标准的12.9倍和8.9倍.在时间尺度上,凉水河研究河段水体中TN、NH+4-N质量浓度冬季较高,夏季反而较低;水体中TP和SRP质量浓度全年基本一致.在空间尺度上,水体中TN和NH+4-N质量浓度变化趋势随土地利用类型变化趋于一致,均在城镇区域沿河流方向逐渐上升,至农村区域平缓波动;水体中TP和SRP质量浓度均沿河流方向呈逐渐上升趋势.通过计算对数型幂函数普适指数,发现凉水河研究河段无论是在时间尺度还是空间尺度均处于"极富"营养状态(EI=93.49),富营养化现象已十分严峻.     

滏阳河水系沉积物硝化速率分布及溶解氧的限制效应

滏阳河水系低溶氧、高氨氮污染特征突出,本研究通过硝化速率分析,揭示了高度氧亏条件下溶解氧对河流硝化过程的限制效应,并测定了滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率和表面硝化速率.结果发现,滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率在0.001~0.038μmol·h-1·g-1之间,表面硝化速率在3~143μmol·h-1·m-2之间,高值样点均出现在汪洋沟及洨河下游区域,低值样点均出现在汪洋沟上游、邢台牛尾河和滏阳河衡水段.滏阳河水系沉积物潜在硝化速率水平较高,中值高达0.103μmol·h-1·g-1,高于绝大多数文献报道结果;但表面硝化速率处于较低水平,中值仅为38μmol·h-1·m-2,低于大部分文献报道结果.表面硝化速率与潜在硝化速率水平的显著差异表明,滏阳河水系的低氧问题导致沉积物硝化潜力难以充分发挥,沉积物硝化过程受到溶解氧的限制.研究表明,提高水体复氧能力,增加河流溶解氧含量是滏阳河氨氮污染控制的基本对策.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

北运河源头区沙河水库沉积物重金属污染特征研究

选取北运河源头区沙河水库为研究对象,建立沙河水库沉积物年代学序列,分析其中6种重金属（Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn）的时空分布特征,并从重金属富集系数、与区域经济发展的关联分析等方面探讨其来源.研究表明,沉积物30 cm深度处对应年代为建坝时间1960年.库心区沉积物Pb和Mn的含量比较恒定,平均含量分别为30.6 mg.kg-1、735.1 mg.kg-1;重金属Cr、Cu、Ni、Zn则明显出现累积,与北京市土壤背景值相比均超过2倍以上.1960年至80年代中期,沉积中Cr、Cu、Ni和Zn含量随时间变化平缓,平均含量依次为51.2 mg.kg-1、36.0 mg.kg-1、31.5 mg.kg-1和121.6 mg.kg-1;而从80年代中期至2000年,其含量随时间呈明显增加趋势,该期间4种重金属平均含量分别是80年代中期之前含量1.4、2.1、2.8和4.3倍,累积现象严重.重金属含量的空间分布为水库中央含量及富集程度高于出、入水库口.对重金属的来源分析表明Cr、Cu、Ni和Zn主要是由人为源输入,而Mn和Pb是由自然源输入的.     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

白洋淀村落水域沉积物中营养元素和重金属分布特征及风险评价

选取白洋淀下张庄、大田庄、邸庄、圏头乡、采蒲台5个典型淀中村为研究对象,分析村边水域沉积物中营养元素（N、P、S、OM）和重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）的空间分布特征,运用有机污染指数法、污染指数法和潜在生态危害指数进行系统性的沉积物污染水平、生态风险评价.结果表明：沉积物TN、TP含量均值分别为1687.16和642.91 mg·kg^-1,其TN、TP含量最高值出现在大田庄水道水域,TN含量均值排序均为水道>沟壕>塘>开阔水面;除采蒲台外其余村落有机指数均处于IV等级,沉积物中有机污染和有机氮污染较为严重.重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn含量均值分别为0.17、55.77、35.52、28.25、19.99和119.74 mg·kg^-1.Cd的富集系数均值为1.65,来源以人为输入为主.沉积物风险指数（SPI）相应等级为低风险级别（SPI=1.85<5）,且潜在生态风险指数（RI）相应的亦为低生态风险（RI=76.87<150）.村落水域沉积物的生物毒性排序为邸庄>下张庄>圏头>大田庄>采蒲台,邸庄水域沉积物生物毒性处于中-高水平,其余4个村落多为中-低等毒性.     

滏阳河表层沉积物重金属污染现状分析及风险评价

针对海河流域重金属污染严重问题,选择海河南系滏阳河作为研究对象,研究表层沉积物中6种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb)含量空间分布特征,采用富集系数(EF)和相关性探讨其来源,并利用地积累指数和潜在生态危害指数评价重金属生态风险.结果表明,滏阳河表层沉积物存在重金属污染问题,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb平均含量分别高达142 mg·kg-1、38.2 mg·kg-1、96.2 mg·kg-1、573 mg·kg-1、0.730mg·kg-1和89.2 mg·kg-1,各元素分别超标河北省环境背景值的1.1倍、0.2倍、3.4倍、6.3倍、7.1倍和3.1倍;沉积物中Ni无重金属富集,其它元素在整个河段上存在不同程度的富集,且Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属元素受人为排放源影响较大.沉积物中重金属污染处于强风险等级,Cd污染达到重风险等级,其它元素处于低风险等级.滏阳河表层沉积物重金属污染主要存在于城市近郊河段以及受污染支流汇入河段.     

海河流域河流空间分布特征及演变趋势

海河流域涵盖我国"京津冀"经济圈,河流对流域内人类生存和经济发展具有重要支撑作用,研究河流空间分布及演变趋势对于合理利用河流水资源、保护河流生态和实现经济可持续发展具有重要意义.本文运用遥感资料的GIS分析方法,对海河流域的河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度、闸坝等指标进行分析,发现:1海河流域河流地貌划分为上游山区段、中部平原段和下游滨海段,3个区段水系形状依次为树枝状(受人为干扰小),编织状(中度人为干扰),稀疏编织状(人为干扰强烈);2流域水库和水闸修建阻断河流纵向连续性,五大水系(滦河、北三河、永定河、大清河、子牙河)连续性指标值低于5;320世纪60年代—80年代—2000年,流域河流平均曲率不断减小,河网密度呈现不定向波动,反映出人为控制对河道形态改变程度大.今后应减少人类活动对河流自然属性的改变,河流治理和修复过程中应充分考虑保护和改造河流地貌、水系结构、河流曲率和河网密度.