程海沉积物重金属时空变化及人为污染与潜在生态风险

沉积物重金属污染是影响湖泊等水体环境质量与健康的主要因素之一.通过对程海9个沉积短岩芯中10种金属元素含量的分析,在~(210)Pb与~(137)Cs定年的基础上,研究了沉积物中重金属含量与污染的时空变化特征;采用潜在生态风险指数法与沉积物质量基准法、并参考重金属污染水平,评估了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,各岩芯不同年代沉积物中,除了Cd含量变化较大之外(变异系数为0.59),其余各金属元素含量变化均较小(变异系数小于0.20);空间上,各岩芯之间每一种金属的平均含量差异较小,最大值与最小值的比值为1.2~1.8,显示了不同湖区重金属较为相似的富集规律.沉积物中主要污染元素为Cd、Pb和Hg,其中Cd和Pb污染始于20世纪80年代中期;近十年来Cd污染程度稍有下降,但仍呈中等污染水平,而Pb污染程度持续增加,属于弱污染水平;Hg污染始于20世纪90年代末期,呈弱污染水平;而As、Cu和Zn仅在部分近表层沉积物呈现较弱污染.空间上,沉积物中重金属污染水平并未表现出明显的趋势.除了大气沉降(主要为有色金属冶炼释放)输入之外,程海沉积物重金属污染还可能受到农业面源与生活污水排放的影响.表层沉积物中As、Cu、Ni、Pb和Zn具有较低的潜在生态风险,Hg和Cd具有中-高潜在生态风险.     

红枫湖沉积物中重金属污染特征与生态危害风险评价

调查了红枫湖沉积物中重金属的含量、分布特征与富集情况. 分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和红枫湖周边环境土壤的背景值为参比值,对红枫湖沉积物中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了探讨,并结合瑞典学者Lars Hkanson潜在生态危害指数法对红枫湖沉积物中重金属的生态危害进行了评价. 结果表明:该湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,北湖湖区重金属平均含量高于南湖湖区;以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参比值,重金属的富集顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Zn＞Pb,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn;以红枫湖周边环境土壤平均值为参比值,重金属的富集顺序为Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb＞Hg,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn.       

太湖东部不同类型湖区疏浚后沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

为揭示太湖东部疏浚湖区沉积物中重金属分布特征及其潜在生态风险,于2012年在东太湖与胥口湾共设置5个点位采集沉积物样品,测试了底泥部分理化性质及重金属元素含量(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn),并运用潜在生态风险指数法综合评价了疏浚湖区沉积物的重金属污染现状和潜在风险程度.结果表明,太湖东部不同类型湖区间沉积物的营养盐及重金属含量分布存在差异,总体上胥口湾草型湖区的重金属含量相对东太湖养殖湖区较高,营养盐含量则相对较低;在垂直剖面上,沉积物营养盐和重金属均表现出表层富集的特征.太湖东部湖区各疏浚点位的营养盐和重金属含量均低于未疏浚点位,表明底泥生态疏浚能有效去除沉积物中的营养物质和重金属污染物,但疏浚效果随时间逐渐减弱.各重金属元素及营养盐之间均呈显著正相关关系,表明这些污染物具有较好的同源性.潜在生态风险指数RI的评价结果表明,各点位沉积物的重金属潜在危害程度依次为X1>D1>D3>X2>D2,其中未疏浚点位胥口湾X1的潜在生态风险高于东太湖D1,且X1、D1均属于中等生态风险,而疏浚点位D2、D3、X2属于轻微生态风险,底泥疏浚有效降低了沉积物中的重金属潜在生态风险.     

渤海东部和黄海北部沉积物中重金属分布特征

通过对渤海东部及黄海北部海域138个站位沉积物样品的重金属等含量分析,研究了该海域沉积物重金属元素分布特征及其控制因素.渤海东部及黄海北部海域沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Co、Hg、Ni、Pb、V、Zn的平均含量分别为:9.87,20.1,0.15,58.9,11.6,0.02,26.7,23.0,74.0,65.5μg/g;重金属元素Cu、V、Cr、Co、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量和沉积物粒径的影响.富集系数显示, Cr、Co、Ni、Pb、V和Zn为无富集;Cu为轻度富集;As、Cd和Hg为中度富集;依据Q-型聚类分析特征,将研究区域沉积物划分为3个不同的重金属分区,Ⅰ类区沉积物Hg富集程度较高;Ⅱ类区沉积物As富集程度较高;Ⅲ类区重金属元素含量普遍较高,尤其Cu、Zn和Cd含量明显增高.     

金华市义乌江沉积物磁性特征与重金属污染

对浙江省金华市义乌江采集的边滩沉积物柱样,进行了系统的环境磁学、粒度、地球化学分析,以探讨环境磁学方法诊断河流沉积物重金属污染的可行性.结果表明,柱样磁性特征由亚铁磁性矿物主导,其垂向变化受到粒度和早期成岩作用的一定影响.柱样中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量及其富集因子除底部外,自下而上呈增加趋势,指示了柱样上部存在人为来源的重金属污染.柱样沉积物磁性特征与重金属含量及其富集因子的垂向变化存在相似性,其中磁化率(χ)、频率磁化率(χfd%)和硬剩磁(HIRM)与Cr、Cu、Zn、Cd、Pb的含量具有显著的正相关关系,反映了磁性矿物与重金属具有相同的来源,或者细颗粒磁性矿物对重金属的吸附作用.上述结果表明,磁学方法可用于指示义乌江的重金属污染.但由于义乌江属于开放性的河流环境系统,磁性特征变化受多重因素影响,增加了利用磁学手段定量诊断重金属污染的复杂性.     

达里诺尔湖近2400年以来Hg元素含量变化及环境意义

汞（Hg）元素作为一种全球性循环元素,对环境的影响正逐渐成为人们关注的焦点之一.为揭示寒旱区达里诺尔湖沉积物的Hg污染历史及人类活动对湖泊沉积物中Hg污染的影响,通过采集湖泊沉积物岩芯（编号DL1）,在建立DL1岩芯沉积地层年代框架的基础上,结合沉积物粒度特征、总有机质（TOC）含量等指标参数的变化,对DL1岩芯记录的地质历史上的Hg含量变化特征及环境意义进行了综合分析.结果显示,沉积物记录的Hg元素污染具有明显的阶段性变化特征：2400~1400 cal.a BP,Hg含量呈逐渐降低趋势,期间降水量呈逐步减少趋势,区域气候显著干旱;1400~200 cal.a BP,Hg含量相对稳定,呈小幅度波动变化,对应了区域气候的干-湿交替;近200 cal.a BP以来,Hg含量明显增加,这可能是受人类活动影响的结果.整体上,地质历史上DL1沉积物中Hg含量变化受气候干冷-暖湿交替周期性变化影响较大.而近200 cal.a BP来Hg与TOC等指标间显著正相关,则显示了沉积物中有机质可能吸附了大量的Hg元素,使其呈顶端富集趋势,进而对湖泊水生态环境造成影响.     

辽宁省阜新市主城区表土磁化率与重金属特征及关系的定量分析

煤炭城市表土的磁学特征与重金属累积存在密切联系,但其确切的数量关系仍然模糊.以阜新市主城区表土（0~20 cm）为研究对象,通过对磁化率及重金属（Cu、Zn、Cd、Hg）含量的测试以及空间插值分析,系统分析了表土的磁化率特征、重金属富集特征,并运用通径分析明确了二者的数量关系.结果表明:①阜新市主城区表土质量磁化率（χ_lf）、频率磁化率（χ_fd）平均值分别为196.88×10-8 m3/kg、2.41%,二者变异程度均较高;χ_lf高值主要集中在主城区的中心（围绕海州露天煤矿）及西北部,而χ_fd高值区则大体与χ_lf低值区对应,且呈斑状分布的格局特点.②Cu、Zn、Cd、Hg的平均含量分别为45.13、107.96、0.13、0.11 mg/kg,且点源污染特征明显;其中,Cu、Zn、Cd的富集多集中于经济活动频繁的主城区中心区域及海州露天矿的周边地带,Hg含量的高值区主要沿着细河呈东北-西南方向的带状分布特征.③主城区表土χ_lf与Cu、Zn、Cd的含量均呈显著正相关,且χ_lf与Zn、Cu含量存在χ_lf=-161.122+1.437[Zn]+4.729[Cu]的数量关系;χ_fd与Zn、Cd含量均呈显著负相关,且χ_fd与Cd含量存在χ_fd=3.720-10.154[Cd]的线性关系.研究显示,阜新市主城区表土重金属存在明显富集,其中,Cu、Zn、Cd的累积程度与磁化率呈显著相关,在城市表土环境的监测治理工作中,宜采用简便快捷的磁化率测试以指示相应重金属的富集状况.      

西昌邛海沉积物重金属含量时空变化与污染评价

通过对四川省西昌市邛海沉积岩芯10种金属元素全量与表层沉积物7种重金属元素全量和赋存形态的分析,研究了近百年来重金属累积和污染的时空特征及其在表层沉积物中的潜在生态风险.20世纪70年代之前,沉积岩芯中金属元素含量均较为稳定;70年代沉积物中Al、Fe、K和Cr含量呈明显的峰值,与流域降水量增加及围湖造田和毁林开荒等导致的细颗粒表土侵蚀输入有关;90年代以来,随着流域土壤侵蚀强度降低,Al、Fe、K和Cr等含量总体呈下降趋势,而As、Cd、Cu、Pb和Zn含量逐渐升高或较为稳定.富集系数结果表明,沉积岩芯中Cd、Pb和Zn受到不同程度的人为污染;其中Cd污染最重,污染开始于20世纪60年代,90年代以来保持在中等污染水平.表层沉积物中,Cd在西北部湖区含量较高,其余重金属含量空间变化趋势不明显;Cd、Pb和Zn的有效态质量分数平均分别为95%、63%和48%,其中Cd以酸可提取态为主,Pb和Zn主要赋存于可还原态和可氧化态中;其余重金属有效态质量分数平均值小于27%.重金属全量与有效态含量结果均表明,表层沉积物中Pb和Zn为轻度污染或中度污染水平,Cd平均为中度污染水平,但在西北部湖区达到了重度污染水平.基于重金属全量与有效态含量分别估算的表层沉积物中人为源Cd、Pb和Zn的含量较为接近（P>0.05）,说明人为输入的重金属在沉积物中主要赋存于有效态中.综合沉积物质量基准、潜在生态风险指数评价结果及重金属赋存形态,表层沉积物中Cd具有较强的潜在生态风险,其余重金属表现为低生态风险.     

基于高山湖泊沉积记录的贵州北部大气重金属污染历史重建

大气重金属污染是全球面临的主要环境问题之一,受监测资料的局限,目前我国在大气重金属污染的历史过程及其对偏远地区地表环境的影响方面的研究还较为薄弱.通过对贵州北部梵净山顶沉积物中金属元素含量和Pb同位素的分析,研究了近400年来Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等大气污染的历史过程.公元约1800年之前,沉积物中金属元素含量较为稳定; 1800年以来,Cr、Cu、Ni和Zn等含量总体呈先增加后降低的趋势;而Cd、Hg和Pb含量逐渐增加.富集系数与207Pb/206Pb结果表明,Cd、Pb和Hg是典型的大气污染元素; Hg污染开始于公元1880年前后,Cd和Pb污染开始于20世纪50年代,近年来污染程度均逐渐加重.沉积记录反映的贵州北部梵净山地区目前大气Hg污染水平与我国东部其他远离人类活动直接影响的地区相当,但远高于欧美及青藏高原等地区;不同地区间Cd与Pb污染水平具有较大的差异.梵净山地区大气Hg污染可能受到全球和区域污染排放的共同影响,Cd和Pb污染主要来自于区域有色金属冶炼及燃煤等释放.     

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.     

湛江港海区沉积物和海洋生物中重金属的富集特征分析与评价

本文利用原子荧光光度计、原子吸收分光光度计测定了湛江港表层沉积物和海洋生物中Hg、Cu、Zn、Pb、Cd 5种重金属元素的含量,分析评价沉积物和海洋生物中重金属的含量分布及富集特征。结果表明,除Cd外,其它重金属元素在沉积物中的含量均高于其在海洋生物体中的含量;湛江港海域Cu、Zn、Cd在生物体内积累较严重;软体类和甲壳类从沉积物中富集Hg和Pb能力相当,但软体类从沉积物中富集Zn和Cd能力高于甲壳类、富集Cu能力低于甲壳类。与沉积物重金属含量的非参数相关分析表明,沉积物中重金属既能促进也能抑制生物体内的重金属富集,但在软体类和甲壳类两类生物体中表现不同。     

东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析

基于2008年1月对东洞庭湖6个具代表性监测断面的采样分析,通过地累积指数模型、多变量分析理论和主成分分析法,研究了东洞庭湖沉积物中重金属的污染富集分布特征及其主要来源. 结果表明,沉积物中重金属元素Cd和Hg在各采样断面的污染富集程度均较高,尤其是在樟树港、洞庭湖出口2个采样断面的污染富集程度达到重度污染水平. 相关分析表明,w(Pb),w(Hg),w(Cd)和w(Zn)之间呈显著正相关,w(Cr)与w(As)之间也呈显著正相关,其他重金属之间无显著的相关性. 通过主成分分析研究了重金属的来源,发现2个主成分的贡献率分别为52.267%和33.380%. 结合洞庭湖水系自身特点及周边点源、非点源污染情况,将东洞庭湖沉积物中的重金属划分为2类:Pb,Hg,Cd和Zn作为第一主成分,主要受人类活动中的工矿业采冶支配;第二主成分为Cr与As,与人类活动中的生活污水排放和农业生产有密切关系.      

西辽河不同粒级沉积物对重金属铅的富集特征

重金属铅等污染物以泥沙颗粒为载体迁移转化,颗粒态铅为河流输送铅的主要形态。为估算随泥沙颗粒迁移的重金属铅的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对重金属铅的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对重金属铅的富集系数为:黏粒(2.03)>粉粒(1.85)>细砂(0.83)>粗砂(0.51)。细粒级沉积物对重金属铅的富集作用比较强,黏粒和粉粒的铅富集系数分别是粗砂的3.98和3.63倍,富集水平均为低度富集。其原因有二,细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质所占比例较高,在稳结态腐殖质胶结形成的疏松多孔团聚体结构中存在的孔隙填充方式Pb吸附,在对Pb富集中发挥重要作用。不同粒级沉积物对铅的富集系数与腐殖质总量呈显著正相关(p<0.01),相关系数(r)为0.964;西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态铅质量分数可分别按106.02 mg/kg和98.71mg/kg估算。黏粒和粉粒级沉积物所携载的吸附态铅是铅地球化学循环的重要组成部分。     

刁江水体多相介质中As,Zn和Pb的空间和季

调查了广西刁江河水中As,Zn和Pb的溶解态、悬浮颗粒态分布情况及季节变化,以及3种重金属在不同粒级沉积物中的分布情况. 结果表明:刁江流域河水与沉积物中3种重金属污染在流域尺度上的分布存在差异,沉积物污染更为严重. 与土壤污染一致,沉积物中3种重金属的污染范围扩散延伸到距离污染源近200 km的下游区域,其中车河矿区对As污染的贡献率明显高于大厂矿区,而对Pb污染的贡献率明显小于大厂矿区;不同重金属在水体中的赋存形态存在差异,河水中悬浮颗粒态Pb所占比例远高于As和Zn,这与3种重金属矿物的稳定性以及在不同粒级沉积物中的富集特征有关;河水中重金属的赋存形态存在季节差别,丰水期悬浮颗粒态重金属所占比例明显高于枯水期.      

广东海陵岛北部海域表层沉积物重金属分布特征与污染评价

为了解海陵岛北部海域表层沉积物重金属污染状况,本研究于2017年11月在海陵岛北部海域采集11个站点的表层沉积物,系统地检测了沉积物中的粒径分布和典型重金属的含量（Hg、Cu、Pb、Zn和Cd）,采用潜在生态危害指数法和地质累积系数法对沉积物中重金属污染程度进行评价,并且定性地分析了沉积物粒径对重金属分布的影响以及各种重金属的可能来源。研究结果表明,重金属（除Hg外）在空间上呈现出在近岸或者河口处含量高而到中心海域处含量低的趋势,并且沉积物粒径从西向东呈细-粗-细的变化趋势。将海陵岛北部海域沉积物重金属含量与《海洋沉积物质量》中的Ⅰ类标准对比,绝大多数的重金属含量均低于Ⅰ类标准。但是,通过计算得出沉积物重金属的潜在生态危害指数RI的变化范围为168.6～747.5,平均值为322.47,说明该海域沉积物中重金属对生态的潜在威胁较大。地质累积系数I_geo的平均值排序为:Hg（2.09）>Cu（0.70）>Zn（0.38）>Pb（?1.01）>Cd（?1.40）。重金属（除Hg外）几乎都低于轻度污染水平,相对污染较重的区域均集中在近海区域,这表明近岸人类活动是海洋沉积物重金属污染的潜在原因。重金属含量和沉积物粒径之间的相关性分析表明,重金属含量与沉积物粒径之间呈负相关性,即粒径越小越有利于重金属的富集。另外,重金属之间的相关性和聚类分析结果表明,该海域沉积物中的Cu、Cd和Pb可能受入海河流输入的影响而累积,而沉积物中的Zn和Pb可能来源于海陵岛及周边陆地的人类活动,Hg可能来源于海湾东南部某处的人为污染。     

四川三岔湖重金属污染与人类活动的关系

沉积物对湖泊重金属污染具有指示作用,通过分析沉积物的污染特征可以揭示湖泊重金属污染的污染历史和污染源。利用210Pb和137Cs定年和沉积物粒度分析,研究了三岔湖沉积物重金属的不同湖区和不同年代的分布特征及形成原因。人类活动强烈影响了重金属的沉积与富集:Cu、Zn与网箱养殖密切相关,Pb则主要源于邻近岸区的交通运输活动,Cr主要来自农业面源污染。受自身化学特性的影响,重金属的含量与沉积物的粒度分布密切相关,也正因此会出现洪水等的特殊年份重金属污染特征的异变。     

珠江口沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价

对珠江口表层沉积物中重金属的分布及富集状况进行了分析 ,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了评价。结果表明 :珠江口表层沉积物中Zn、Cr、Cu、Cd等重金属含量呈现由西北渐向东南递减的变化特点 ,而Pb、As、Hg等重金属元素的含量分布无明显规律 ;这些重金属中 ,以Hg的富集程度最高 ,其余元素的富集均较低。生态危害评价显示 ,除Hg属中等危害程度外 ,其余的重金属元素均属轻微危害程度 ;珠江口表层沉积物中主要重金属污染程度的顺序为Hg >Cd >Pb >Cu >As>Cr>Zn。     

松花江表层沉积物有毒重金属污染的潜在生物毒性风险评价

采用地累积指数模型(Igeo)及一致性沉积物质量基准(CBSQGs)对第二松花江、松花江干流以及4条代表性支流12个断面表层沉积物Hg、Cd、Cr、As和Pb 5种有毒重金属的污染特征及其潜在生物毒性风险进行深入探讨.研究结果表明:1松花江表层沉积物中5种重金属含量平均值由大到小顺序为CrPbAsCdHg;除Hg外,其余4种重金属均表现为一定的富集现象,但富集系数不超过1.2;2地累积指数表明松花江表层沉积物中5种有毒重金属污染较轻,基本属于无污染或无污染-轻污染状态,只有Cr和As在10号断面达到了轻污染程度;3重金属之间Pearson相关系数表明Cr和As(0.896)、Cr和Pb(0.708)呈极显著相关,As和Pb呈显著相关(0.639),揭示Cr、As和Pb极可能具有相似的来源;4各断面毒性单位和∑TUs1.8,不同重金属毒性效应顺序为CrCdPbAsHg.     

刁江水体多相介质中As,Zn和Pb的空间和季节分布规律

调查了广西刁江河水中As,Zn和Pb的溶解态、悬浮颗粒态分布情况及季节变化,以及3种重金属在不同粒级沉积物中的分布情况.结果表明:刁江流域河水与沉积物中3种重金属污染在流域尺度上的分布存在差异,沉积物污染更为严重.与土壤污染一致,沉积物中3种重金属的污染范围扩散延伸到距离污染源近200 km的下游区域,其中车河矿区对As污染的贡献率明显高于大厂矿区,而对Pb污染的贡献率明显小于大厂矿区;不同重金属在水体中的赋存形态存在差异,河水中悬浮颗粒态Pb所占比例远高于As和Zn,这与3种重金属矿物的稳定性以及在不同粒级沉积物中的富集特征有关;河水中重金属的赋存形态存在季节差别,丰水期悬浮颗粒态重金属所占比例明显高于枯水期.     

福建省西南近岸海域表层沉积物重金属污染特征与风险评价

于2020年8月对福建省西南（闽西南）近岸海域表层沉积物中7种主要重金属的污染特征和来源进行了调查研究,并采用Hakanson潜在生态风险指数法、地累积指数法和富集因子法对调查海域重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明:调查海域表层沉积物中Hg、Cd、As、Cr含量符合国家第一类海洋沉积物质量标准,而Pb、Cu和Zn含量较高,分别有11.8%、23.5%和17.6%的站位超过第一类海洋沉积物质量标准,但符合第二类海洋沉积物质量标准,沉积物环境质量良好;7种重金属含量均与有机碳（TOC）含量、粒度呈显著相关性,而与硫化物含量无相关性;调查海域表层沉积物中Cu、Zn、Pb、As具有相似来源,呈现农业、交通和水土流失复合污染的特征,而Hg和Cd主要来源于工业污染;3种生态风险评价方法得出的结果基本一致,重金属单因子生态风险系数为Hg>Pb>As>Cd>Cu>Cr>Zn,调查海域生态风险总体上处于低生态风险水平,但仍然建议重点控制Hg和Pb污染。