淀山湖沉积物孔隙水中重金属元素分布特征

用原子吸收光谱仪测定了淀山湖上覆水体和沉积物孔隙水中Pb、Cu、Cr、Cd、Fe和Mn的浓度.结果表明,上覆水体中及沉积物孔隙水中重金属元素浓度由高到低的顺序,夏季为Fe>Mn>Cr(Cu)>Pb>Cd,冬季为Mn>Fe>Cr(Cu)>Pb>Cd.各种重金属元素在孔隙水中的浓度比上覆水体中的浓度高得多,且在孔隙水中随深度均呈现典型的峰型分布;但随季节的变化,峰值发生位移.重金属元素的浓度在沉积物-水界面处变化明显,夏季沉积物中的Cr对上覆水体水质的影响较大.     

湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究

以湘江石峰大桥至马家河大桥区段的湘江沉积物作为研究对象,通过采集该区段表层沉积物样品,利用电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS）和原子吸收分光光度计测定Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、As和Hg的含量和赋存形态.结果表明,Cd和As的平均含量均超过土壤环境质量标准（GB15618-1995）三级标准限值,Mn平均含量超过我国土壤元素背景值（583mg/kg）.采用Hakanson潜在生态危害指数法评价沉积物中重金属生态风险,表明5个采样点中有4个采样点潜在生态危害综合指数均超过600,属于很强生态危害程度.最后通过连续实验研究了不同流速、不同pH值对沉积物中Cu、Zn、Cd以及Mn释放规律的影响,结果表明,增大水流速度、降低上覆水体pH值均可促进沉积物中重金属的释放,实验还发现4种重金属的释放通量都比较小,其中释放通量最大的Mn为7.50 μg/（g·d）,沉积物中重金属向水环境的释放是一个缓慢、长期的过程.     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

沉积物生物有效态重金属测定分析研究进展

基于国内外相关文献研究,文章回溯了沉积物重金属测定分析技术历史进展,将各种采样技术做了简要的概述,分析了各项技术的优缺点,提出薄膜扩散梯度技术（DGT）更适合沉积物重金属生物有效态的原位监测。文章还阐述了DGT主要分析方法供相关研究人员参考。对未来DGT技术的发展和分析方法的创新提出展望。DGT基于吸附动力学原理能较好地模拟生物的吸收过程,同时利用DGT技术对沉积物-水界面（SWI）进行二维高分辨率研究有助于进一步探究重金属迁移转化的影响机制,为沉积物重金属污染防治及水环境保护提供技术支持。     

香港河流及近海表层沉积物和孔隙水的毒性研究

采集并测定了香港重点监测河流河口及近海处的表层沉积物、孔隙水样品的理化特征及生物毒性；对比了沉积物与孔隙水、孔隙水与上覆水、经过不同处理的孔隙水以及加入重金属前后沉积物与孔隙水的毒性，并进行了浸提实验及其毒性测定，研究结果表明，当重金属的含量很低时，沉积物孔隙水中硫化物和非离子氨可能是引起孔隙毒性的最主要因素；在SEM／AVS小于1的情况下，沉积物的毒性与SEM／AVS的值无关，其毒性取决于沉积物中AVS及其他有机物的含量；浸提实验由于破坏了沉积物中的硫化物可能无法反映真实毒性。     

沉积物中重金属铅的释放动力学模拟

采用扩散通量模型(DIFS)模拟了沉积物中Pb从固相向液相释放的动力学过程.模拟结果表明,对于扩散梯度膜(DGT)测定的Pb浓度CDGT与孔隙水Pb浓度比值(R)接近1的S1样品,靠近DGT的液相Pb被消耗后,固相吸附态Pb迅速补给消耗;其解吸速率常数k-1较大,而且非稳态Pb含量较大,在放置时间(t)内,DGT表面孔隙水Pb浓度一直维持在初始浓度.而对于R接近0的S2样品(无补给情况),靠近DGT孔隙水Pb被消耗后,固相的补给很少,反映在相关参数上便是非稳态Pb含量较低,而且解吸速率常数k-1很小,DGT表面处孔隙水Pb浓度随放置时间的增加而降低.对于R值等于0.39的S3样品(部分补给情况),非稳态Pb含量和解吸速率常数k-1介于S1和S2样品之间,固相的补给能力介于S1和S2之间.由以上模拟结果可知,沉积物中重金属释放动力学过程受到非稳态Pb含量和释放动力学参数共同影响.     

黄河包头段沉积物中生物可给态重金属分布研究

结合沉积物孔隙水,对黄河包头段柱状沉积物中重金属元素(Cu,Pb,Zn,Cd和Cr)生物可给态的分布特征作了探讨.结果表明:深度不同,重金属元素生物可给性不同;黄河包头段沉积物中重金属污染在以一定的速率迭加;沉积物中重金属的直接危害程度较小,潜在危害程度较大.      

贵州草海沉积物重金属分布及其对底栖动物群落的影响

基于原子吸收和ICP-MS,研究了贵州威宁草海4种重金属Zn、Pb、Cd、Ni的分布规律,并分析了其对底栖动物群落结构的影响.结果表明,表层沉积物中Zn、Pb、Cd 3种重金属含量已超过加拿大环境质量标准,超标样品量分别达到样品总数的82%、65%和47%,可能和周边历史上大规模的土法炼锌有关;草海表层水及孔隙水4种重金属含量均未超过国家I类地表水质量标准,表明污染的沉积物对水体重金属含量影响有限.表层沉积物中Zn、Pb、Cd均表现出湖中心及上游湖口含量更高的趋势,并和有机质呈显著正相关关系(r=0.837, P < 0.01; r=0.785, P < 0.01; r=0.780, P < 0.01),表明有机质在Zn、Pb、Cd的迁移和沉积中扮演了重要角色.在湖心沉积物柱中,Zn、Pb、Cd 3种重金属从剖面上部约10cm往上均有逐渐升高富集的趋势,与草海周边近几十年的大规模土法炼锌历史吻合.不管在表层沉积物还是在沉积物柱中Ni都呈现与其它3种重金属相反的分布规律,可能与Ni主要来源于自然背景有关.底栖动物群落结构调查表明,周边采样点比湖内采样点的底栖动物种类更为丰富,栖息密度也更大,这可能与草海湖内采样点重金属含量远高于湖周边采样点有关,具体影响及机制需要进一步深入研究.     

巢湖沉积物有效态磷与硫的DGT原位同步分析研究

沉积物有效态磷(P)与硫(S)的含量分布是影响湖泊营养元素循环和水体富营养化的重要因子.本文利用Zr O-Ag I薄膜梯度扩散技术(Zr O-Ag I DGT)原位同步获取了南淝河-巢湖沉积物中有效态P和S的高分辨分布信息.结果发现:绝大部分沉积物有效P和S自界面向下呈急剧升高趋势,并在50 mm深度内出现峰值;河道内沉积物有效P和S的含量高于湖体,且P在界面的表观释放通量明显高于湖体,表明河道沉积物是湖体P的输入源.部分采样点出现有效P与S同步变化的现象,两者具有显著相关性,证实沉积物内部P和S存在同步释放的规律.     

薄膜扩散梯度技术测量砷的影响因素及其应用

研究了水体中常见无机阴离子和腐植酸对以氧化锆为固定膜的新型薄膜扩散梯度技术(Zr-oxide DGT)测量砷(As)的影响及其在自然地表水体中的应用.结果表明,短期(16h)暴露,SO₄^2-无影响,而HCO₃^-、Cl^-、SiO₃^2-和腐植酸有一定的影响,其忍耐的最高浓度值分别为360mg/L、45g/L、100mg/L和36mg/L.1~4d暴露期间,37~148mg/L的HCO₃^-、1.44~2.88g/L的SO₄^2-、12~24g/L 的Cl^-、8~24mg/L的SiO₃^2-和3~9mg/L的腐植酸均无影响,而高浓度的HCO₃^-(370mg/L)、SO₄^2- (8.64g/L)、Cl^-(72g/L)和腐植酸(27mg/L) 3~4d以及SiO₃^2-(72mg/L) 2~4d的存在明显降低该技术对As的吸收富集,并对As(III)的作用更大.将Zr-oxide DGT技术应用于南京市地表水体,并与传统的主动监测方法进行比较,发现利用Zr-oxide DGT技术测得的溶解态As浓度与传统的主动采样技术测定浓度一致.     

黑臭河流沉积物磷、铁、硫的DGT同步分析研究

沉积物中磷(P)、铁(Fe)、硫(S)之间存在密切的耦合关系,但大部分研究并未提供直接的原位证据,需要借助高分辨的获取技术才能表征.为了探索三者之间的耦合关系,本文利用Zr O-Ag I DGT和Chelex DGT对东莞市黑臭河流沉积物中有效态P、Fe、S进行了高分辨分析.结果表明:应用DGT技术能够获得黑臭河流沉积物中有效态P、Fe、S的高分辨率浓度分布,并且实验结果可靠,有效地避免了主动采样方法和沉积物空间异质性对P、Fe、S同步分析的影响.各采样点沉积物中有效态P、S在垂向上的空间分布趋势基本相似,部分采样点出现有效态P、Fe、S同步变化的现象,同步获得的微界面浓度分布较好地反映了三者的耦合关系.对P、Fe、S在水-沉积物界面附近的含量分布进行相关性分析,结果表明三者之间具有显著正相关(p0.05),进一步证实了黑臭河流沉积物中也存在P、Fe、S同步释放的现象.大部分样点沉积物-水界面有效态P、Fe、S的扩散通量为正值,表现为由沉积物向上覆水释放P、Fe、S.沉积物中P、Fe、S的耦合释放表明其对黑臭的形成和内源磷释放至关重要.     

嘉兴市北部湖荡区沉积物磷释放通量估算及影响因素研究

为了解沉积物磷释放对水体磷污染的影响,以嘉兴市北部湖荡区为研究对象,结合薄膜扩散梯度技术(DGT)对湖荡区(汾湖、莲泗荡、北官荡)沉积物磷释放通量进行研究,分析磷释放影响因素,并对沉积物磷释放对上覆水体的影响进行了评估。结果表明:汾湖、莲泗荡和北官荡采样点沉积物-上覆水界面DGT-P(溶解性有效态磷)浓度总体表现为莲泗荡(0.735 mg∕L)>北官荡(0.154 mg∕L)>汾湖(0.077 mg∕L)。垂向分布上,3个湖荡采样点表层沉积物中DGT-P浓度均高于上覆水,但在沉积物-上覆水界面±10 mm范围内表现各不相同,其中汾湖采样点沉积物-上覆水界面DGT-P没有明显的浓度梯度,说明沉积物向上覆水释放磷能力较弱,而莲泗荡采样点呈现明显的浓度梯度,沉积物有较强的释放磷能力,北官荡采样点介于二者之间。各湖荡采样点沉积物-上覆水界面磷释放通量对上覆水体的影响有限,其中莲泗荡采样点磷释放通量最高,为0.490 mg∕(m ²·d),对上覆水体的贡献率也最大(1.93%),表现为磷“源”;其次为北官荡采样点,其磷释放通量为0.047 mg∕(m ²·d),对上覆水体的贡献率为0.24%;汾湖采样点磷释放通量接近0,表现为磷“汇”。相关性分析结果表明,铁氧化物还原溶解对沉积物-上覆水界面磷的迁移转化过程具有重要影响,同时有机质矿化过程对沉积物磷释放的影响也不容忽视。     

Investigation of potential interferences on the measurement of dissolved reactive phosphate using zirconium oxide-based DGT technique

A diffusive gradients in thin films (DGT) technique based on hydrous zirconium oxide (Zr-oxide) has been recently developed for the measurement of dissolved reactive phosphate (DRP). In this study, the detailed performance of the DGT technique is reported. Spiking experiments revealed that several orthophosphate monoester compounds contributed to the Zr-oxide DGT measurements of DRP. However, such a phenomenon is unlikely to occur during field conditions due to the low concentration of organic P in typical natural waters. The presence of Cl- (up to 106 g/L), SO42- (up to 16 g/L), HCO3- (up to 817 g/L), and AsO2- and AsO 3 4 (both up to 1 mg As/L) in solutions had negligible effects on the measurement of DRP. The threshold concentrations of Cl-, SO42- and HCO3- have been increased from previous reports for the measurements of DRP using other adsorbent-based DGT techniques. The capacity for DGT measurements of DRP decreased with increasing solution pH (4.2-9.2). The lowest capacity (95 μg P/m2 at pH 9.2) was still greater than that of other DGT techniques that are usually used for the measurement of DRP (2-12 μg P/cm2 ). The Zr-oxide binding gel could be stored for up to 2 years without any aging effect. This period of validity was considerably longer than the ferrihydrite binding gel that is commonly used in present DGT devices (6 months). The field application revealed that the concentrations of DRP measured in three fresh water samples using the Zr-oxide DGT technique were in agreement with those of the traditional colorimetric method.     

水中痕量重金属激光诱导击穿光谱高灵敏检测

采用旋转电极,用电沉积的方法把天然水中痕量的有害重金属离子富集到一个高纯(纯度为99.999%)铝棒表面,然后利用激光诱导击穿光谱对其进行定量分析。采用旋转电极能够较好地排除电解水所产生的气泡对重金属离子电沉积过程的干扰。实验研究了铅和镉两种元素,在富集电压为7.5V,富集时间为20min的条件下制定了两个元素的校正曲线并得出其检出限为500ng/L(Pb)和830ng/L(Cd)。该方法为水环境重金属污染监测提供了一种新的分析技术,它具有灵敏度高和可以多元素同时分析两个突出的优点。     

DGT分析水中四环素类抗生素自由溶解态浓度

为分析四环素类抗生素的生物有效性,本研究自制了o-DGT装置,测定了结合相的回收率以及不同温度下污染物在扩散相的扩散系数,最终将该装置应用于天然水体中四环素类抗生素自由溶解态浓度的分析.结果表明,所制备的结合相对四环素类抗生素具有较强且稳定的结合能力,其单独存在时对溶液中四环素、土霉素、金霉素的回收率分别为（104.37±4.93）%,（80.29±4.41）%和（81.52±3.93）%;25℃时,3种四环素类抗生素在所制备的扩散相中扩散系数分别是（1.08±0.05）×10^-6,（1.07±0.18）×10^-6,（1.03±0.07）×10^-6cm²/s.抗生素浓度在0.2~10mg/L时,四环素、土霉素、金霉素的C_DGT占总量分别11.69%~30.21%、10.02%~29.25%和7.44%~34.10%.所制备的o-DGT装置性能稳定,可以为测定四环素类抗生素污染物生物有效性和自由溶解态浓度提供有效的参数.     

湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移影响的模拟研究

选择太湖梅梁湾污染沉积物为研究对象,选取夏季和冬季两个典型季节,进行室内模拟试验研究了湖泊疏浚对沉积物再悬浮及磷迁移的影响.结果表明,研究区模拟疏浚20 cm能够有效地抑制沉积物发生再悬浮,冬季疏浚比夏季疏浚抑制效果更好,在扰动过程中夏季未疏浚对照和疏浚水柱总悬浮物(TSS)最大含量分别为初始值的7.0和2.2倍;而冬季未疏浚对照和疏浚水柱分别为24.3和6.4倍.统计分析发现,夏、冬两季模拟试验未疏浚对照和疏浚水柱中总磷(TP)、磷酸盐(PO34--P)含量都与TSS含量变化呈现显著正相关(P<0.05),表明风浪扰动造成大量沉积物再悬浮,并伴随内源磷的释放是水柱中TP和磷酸盐的主要来源.夏季模拟试验疏浚对水柱中TP和磷酸盐负荷控制效果略差,冬季模拟试验疏浚水柱中TP和磷酸盐含量都显著(P<0.01)低于未疏浚对照.利用薄膜扩散梯度(DGT)技术研究了夏季疏浚沉积物-水界面上间隙水中溶解态活性磷(DRP)垂向分布,未疏浚水土界面中间隙水DRP扩散层厚度大于疏浚样,但疏浚样间隙水DRP在水土界面的离子浓度势能大于未疏浚对照样,表明底泥疏浚可以有效地降低疏浚区间隙水中DRP潜在的释放风险,但水动力作用下短期内可能会导致疏浚间隙水中DRP释放.对于太湖这样的大型浅水湖泊,确定最佳的疏浚时令、疏浚深度及疏浚范围至关重要.     

天津城市排污河道沉积物中重金属含量及分布特征

测定了天津大沽排污河沉积物和底部原状土壤中重金属及As、Fe、TN、TP和有机质的含量,采用相对富集系数、相关分析等方法,研究其重金属污染特征.结果表明,沉积物中重金属污染相当严重,底部原状土壤污染较小.Hg、Cd、Zn和Pb富集最严重,Cr、Ni和As富集水平较低,Hg、Cd、Zn和Pb相对富集系数(REF)在沉积物中分别为59.3、25.4、14.5和7.5,在原状土壤中分别为8.44、5.19、6.6和3.3.各沉积物采样点中重金属含量差别较大,变异系数(CV)在74.4%～110.8%之间,津涞公路断面和新城桥2个采样点污染最严重.沉积物的重金属含量与原状土壤的重金属含量之间没有相关性,沉积物中重金属元素之间的相关性也较差;但在底部原状土壤中,Hg、Cd、Zn和Pb之间的相关性强,其与OM和TP的相关性也较强,Cr、Ni和As与OM和TP的相关性差,Hg、Cd、Zn和Pb具有相似的环境地球化学行为,明显受到人类活动的影响.与天津市主要河流相比,大沽排污河沉积物中重金属污染最为严重.     

北京市土壤重金属含量背景值的系统研究

在大规模、系统取样布点的基础上,从803个土壤样品中选出其中120个的"清洁"土壤样品,分析统计后提出了北京市土壤重金属的背景值.研究结果表明,北京市土壤As含量的背景值为7.09 mg/kg、Cd为0.119 mg/kg、Cr为29.8 mg/kg、Cu为18.7 mg/kg、Ni为26.8 mg/kg、Pb为24.6 mg/kg、Zn为57.5 mg/kg.与以前研究中所提出的背景值相比,本研究新提出的土壤Cd背景值提高125%,Pb和Ni的背景值没有明显的差异,但是As、Cr、Cu、Zn的土壤背景值则降低19%～55%.