滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs的分布及生态风险评价

采用GC-MS联用技术分析了滴水湖及其水体交换区23个表层沉积物和土壤中16种多环芳烃(PAHs)的含量,探讨其分布特征及来源并对其生态风险进行评价.结果表明,滴水湖沉积物中16种PAHs含量范围是11.49~157.09 ng·g-1,平均含量为66.60 ng·g-1,湖区沉积物中PAHs含量比入湖区低,但比出湖区高.湖区外的沉积物和土壤中PAHs组成主要以中、高分子量PAHs(4环、5~6环)为主,而湖区内表层沉积物中PAHs组成则以低分子量PAHs(2~3环)和高分子量PAHs(5~6环)为主.通过特征化合物分子比值法、主成分分析及多元线性回归模型判源,表明湖区外沉积物和土壤中PAHs来源主要为燃烧源,而湖区内沉积物中PAHs来源为燃烧源和石油类产品泄漏的混合来源.生态风险评价显示,滴水湖及其水体交换区沉积物和土壤中PAHs生态风险较低.     

滴水湖及其环湖水系沉积物、土壤中多氯联苯的空间分布特征及风险评价

为了解城市人工湖泊中多氯联苯(PCBs)的污染状况,利用GC/MS技术测定了滴水湖及其环湖水系沉积物、土壤中14种PCBs的含量,并对其分布特征、来源和生态风险进行了探讨与分析.结果表明,滴水湖及其环湖水系沉积物、周边农田土壤中Σ_(14)PCBs含量分别为0.65~16.41 ng·g~(-1)(以干重计)和0.47~1.27 ng·g~(-1),总体处于较低污染水平.但环湖水系表层沉积物高于湖区表层及柱样沉积物中PCBs含量,引水过程可能会对湖区造成污染.湖区沉积物中PCBs随深度增加而降低,表明自成湖以来湖区沉积物中PCBs有污染加剧的趋势.研究区沉积物、土壤中PCBs均以四氯联苯(Tetra-CBs)和五氯联苯(Penta-CBs)为主,分别占Σ_(14)PCBs的20.65%和67.12%,主要特征单体为PCB105、PCB118和PCB77.主成分分析(PCA)结果表明,PCBs主要来源于国产2号、1号PCB产品的使用残留、城市固废焚烧及煤、木材的燃烧排放.研究区沉积物及土壤中12种类二噁英类多氯联苯(DL-PCBs)的毒性当量浓度(TEQs)为0.01~79.40 pg·g~(-1),其中环湖水系及湖区表层沉积物有7个样点中DL-PCBs-TEQs超过了美国EPA沉积物质量指导值(ISQGs),可能对水生生物产生毒性影响,应当引起重视.     

滴水湖水系沉积物中多环芳烃的分布及风险评价

2012年,每两个月采集一次上海人工滩涂湖泊——滴水湖水系表层沉积物,检测16种多环芳烃(PAHs)含量.结果表明,滴水湖水系∑PAHs变化范围为74.03~579.20ng/g,平均值为272.55ng/g.其中,闸外引水河[(407.64±6.90)ng/g]≈闸内引水河[(427.99±213.84)ng/g]>滴水湖[(156.33±62.00)ng/g].研究区各点蒽/(蒽+菲)比值均大于0.1,说明PAHs主要来自于石油燃烧源.生态风险评价表明,滴水湖水系沉积物PAHs不存在严重的生态风险,但闸外和闸内引水河沉积物PAHs存在较低几率的潜在风险,湖区沉积物PAHs则无潜在风险.     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。     

上海滴水湖周边土壤和沉积物对磷的吸附特征

采集滴水湖沉积物及其引水河与排水河沉积物、湿地沉积物以及周边农田土壤进行磷的等温吸附实验,探讨不同来源物质对磷吸附特性的差异.结果表明,滴水湖沉积物的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC0值)为0.11~0.63 mg·L-1,高于其他来源土壤和沉积物,更容易向上覆水体释放磷.Langmuir模型和Freundlich模型对磷的等温吸附都有较高的拟合程度.由Langmuir模型计算的最大吸附量(Qm)表明,不同来源土壤和沉积物对磷的吸附能力由高到低为河流沉积物(1 003.05~2 977.65 mg·kg-1)>滴水湖沉积物(669.77~1 717.94 mg·kg-1)>湿地沉积物(368.60~1 145.51 mg·kg-1)>农田土壤(441.36~702.30 mg·kg-1).这表明农田土壤对磷的吸附能力最弱,当过量使用化肥时,农田会成为滴水湖磷的源.     

滴水湖沉积物对磷的吸附特性初探

在滴水湖湖底典型区域采集表层沉积物,研究其对上覆水中磷的吸附特征。结果表明,滴水湖5个采样点沉积物对上覆水中磷的"快吸附"过程发生在0～4 h内,吸附速率达3.08～5.65 mg/(kg.min)",慢吸附"发生在4～24 h内,速率为0.54～1.34 mg/(kg.min),24 h后达到动态平衡状态。抛物线扩散方程Ct=C0-kt1/2可很好地拟合沉积物对磷的吸附动力学过程。当上覆水磷浓度低于0.18～0.20 mg/L时,各采样点处沉积物对磷的吸附量很低或呈负吸附状态,之后磷吸附量随初始磷浓度的增加而增大;湖心处本底吸附态磷(NAP)较高,为6.871 mg/kg;一号码头和南岛处沉积物的磷吸附解吸平衡浓度(EPC)0较低,分别为0.18和0.22 mg/L,纳磷潜力较大;Langmuir等温吸附模型比Freundlish模型更适用于描述沉积物对上覆水高浓度磷的等温吸附过程。滴水湖沉积物对磷的吸附容量范围为322.58～1 250.00 mg/kg,其中南岛处沉积物吸附磷容量较大,对上覆水中高磷浓度的变化缓冲力较强,但同时也是重要的磷库,应密切关注该处磷含量的变化。     

滴水湖水系中氮的污染特征及其影响因子

为探讨滴水湖水系各形态氮的污染特征、不同水体间的各形态氮对比特征、滴水湖水体各形态氮与环境因子的关系, 2013年春季,在上海市最大人工湖水系采集表层水样品28个、沉积物样品22个,测定各形态氮及总氮含量,并通过模拟实验着重探讨滴水湖水体盐度对沉积物向上覆水体释放NH3-N、NO3--N的影响.结果显示,滴水湖水体各氮污染水平较高,表层水体氮的空间差异性相对沉积物中氮的差异性较小.滴水湖水体无机氮以NO3--N为主,沉积物中氮以有机氮为主.周围水系含氮量较高,其中引入水源氮是滴水湖水体中氮的主要来源之一.盐度模拟实验显示,随着上覆水体盐度的增大,底泥中NO3--N的释放量会增加并趋于平衡,NH3-N的释放量则有降低并趋于稳定的趋势.     

滴水湖底泥内源营养盐释放行为与曝气运行模式的关系

以滴水湖上覆水及底泥为研究对象,探讨了不同曝气运行模式对滴水湖底泥内源营养盐释放行为的影响,为曝气原位修复滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊提供技术参考。结果表明,曝气能有效降低滴水湖上覆水体NH+4-N浓度,但此类滩涂底泥中较高的盐度能促进内源NH+4-N的释放并抑制硝化作用,使其NH+4-N削减率明显低于城市重污染河道;静置组TP浓度有所升高,而间歇曝气组及连续曝气组TP削减率分别为63.6%和38.5%,说明间歇曝气能有效降低上覆水体中的TP浓度;与曝气修复城市重污染河道相比,滴水湖较高的盐度及pH不利于TN去除,其中间歇曝气组对上覆水TN的控制优于连续曝气组与静置组;间歇曝气运行模式更适合于滴水湖等滨海盐碱化地区富营养化人工湖泊的底泥修复。     

滴水湖水系表层水体、沉积物和生物体内多环芳烃的污染特征及风险评价

利用固相微萃取、微波萃取与液相色谱联用方法,对滴水湖水系环境中的水样、沉积物和生物样品中16种美国环境保护局优控的多环芳烃(PAHs)进行检测。结果表明,滴水湖水系水体中16种PAHs总量(∑PAHs)为19～446 ng·L~(-1),沉积物中为90～1 410 ng·g~(-1)dw(干重),生物体内为73～426 ng·g~(-1)dw;水中PAHs以2～3环为主,沉积物和水生生物体内均以3～4环为主;与国内外其他水系相比,表层水体中PAHs的污染水平较低,沉积物整体处于低到中度污染水平,生物体处于中等污染水平;滴水湖水体中的贝类食用风险很低,食用过量鲻鱼可能存在潜在致癌风险。污染源分析表明,滴水湖水体环境中PAHs的来源复杂,且随着滴水湖旅游资源及自贸区的开发,游客和交通流量日益增加,游船石油泄漏以及交通石油和汽油的燃烧逐渐成为滴水湖水体环境中有机污染物的主要来源。