珠江口沉积物与土壤的重金属特征及潜在生态危害评价

为了解珠江三角洲河口区重金属污染状况,采集了28个河口表层沉积物及57个河口西岸农田表土样本,分析了其中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的质量比。以研究区内2个第四纪钻孔岩芯中沉积物的元素平均质量比为背景值,将测试结果与背景值及沉积物和农田土壤国家质量标准分别做比较。结果表明,1)研究区表层土壤与沉积物中的Co、Pb质量比相当,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd则以河口表层沉积物中的质量比更高; 2) 85个样本中该7种重金属的平均质量比都高于背景值,其中Cu、Cd、Pb的平均质量比为背景值的2倍以上;3)表层土壤中全部样本的Cd和大部分样本的Cu质量比显著高于农用地土壤污染风险筛选值,但尚低于污染风险管制值;河口表层沉积物大多为二类,个别样点的Cd、Cu达到三类。最后,采用Hakanson法进行了重金属污染潜在生态危害性评价,结果表明研究区内Cd的潜在危害最大。     

我国主要地区表层沉积物中16种PAHs的污染特征

为全面了解我国表层沉积物中多环芳烃(PAHs)污染状况,对近10年文献报道的105组数据进行整理归纳,分析了我国沉积物中16种PAHs污染水平、组成特征和空间分布特征.结果表明,我国主要地区表层沉积物中PAHs质量比范围为ND(未检出)～27 510 ng/g,均值和中位值分别为789.1 ng/g和477.0 ng/g,总体处于中度污染水平;其中,高相对分子质量PAHs占61.6％.按水体类型分,河湖沉积物中PAHs质量比中位值高于近海;按地域分,河湖沉积物中PAHs质量比中位值分布呈西部和北部偏高、东部和南部偏低的特点;近海沉积物中黄海PAHs质量比中位值偏高,其他海域相近.这主要与气候条件、能源消耗、产业结构和水动力学等因素有关.目前,我国沉积物中PAHs生态风险整体偏低,但局部地区污染严重,会对当地产生一定生态影响.     

长江口邻近海域表层沉积物中As的分布及其影响因素

于2011年10月在长江口邻近海域采集了31个站位的表层沉积物样品,利用原子荧光分光光度计测定了样品的As质量比,旨在通过分析毒性元素As在表层沉积物中的空间分布,探讨As的来源、赋存状态及其影响因素。结果表明,研究区表层沉积物中As质量比范围为0.92~23.25 mg/kg,平均值为6.98 mg/kg,呈近岸高远岸低的分布特征,且在泥质沉积区相对较高,高值区沿岸线呈明显的带状分布。As与沉积物粒度组成密切相关,即表层沉积物的粒径越小,As质量比越高,细粒沉积物是As的主要载体。表层沉积物中As与有机碳、总氮呈弱的正相关,表明生物虽可能对As分布有一定的影响,但相对于沉积物粒级组成而言不是主要控制因素。As质量比高值区与长江冲淡水和沿岸流的分布格局一致,尤其是在长江口门处的泥质区值最高。这一方面说明As主要来源于长江入海所携带的细颗粒悬浮物,另一方面说明长江入海冲淡水和研究区海洋流系控制着As的空间分布。As在研究区内总体上呈轻度富集,部分采样站位As的富集因子较高,说明长江口邻近海域存在一定程度As的人为污染(排污)和潜在的环境风险。     

某石油污染滩涂沉积物中总石油烃和多环芳烃组成分布特征及源解析

对石油污染滩涂区域不同高程表层沉积物和部分垂直剖面沉积物进行采样分析,分别采用紫外分光光度法和气相色谱质谱联用法测定了沉积物中的TPH(总石油烃)和16种优控PAHs(多环芳烃),分析其组成分布特征,并进行了源解析。结果表明:中低潮滩表层沉积物中TPH质量比在15.20~63.27 mg/kg,与对照点质量比水平相当,远低于《海洋沉积物质量标准》(1 000 mg/kg),PAHs均未检出;高潮滩表层沉积物中TPH质量比在1 070.00~46 327.20 mg/kg,显著高于对照点和相应中低潮滩沉积物中污染物质量比,部分点位严重超出《海洋沉积物质量标准》,PAHs质量比在0.60~30.90 mg/kg,多数点位属于重度污染;3号点和7号点高潮滩垂直剖面样品中TPH和PAHs质量比呈现随深度增加而降低的趋势,9号点则相反;高潮滩沉积物中TPH和PAHs质量比之间呈显著正相关关系(Pearson相关系数r为0.985,p0.01),具有同源性;各点位TPH均以C17~C36质量分数最高,其占比为80.15%~94.40%,PAHs组成均以2~3环为主,占比为58.14%~87.70%,低环PAHs以萘、芴和菲为主要污染物。TPH和PAHs组分特征表明,研究区域的滩涂沉积物受到了重油污染影响。     

浙北地区养殖池塘表层沉积物重金属潜在生态风险评价

按照渔业生态环境监测规范,于2012—2013年在浙江省湖州市、嘉兴市所属10个不同县(区、市)较大规模的养殖场进行随机采样,采用微波消解-原子吸收、原子荧光法测定了107个池塘表层沉积物中7种重金属的质量比。结果表明,Zn的绝对质量比最高,两地市分别为221.29 mg/kg和188.63 mg/kg。以全国土壤背景值为标准,两地市养殖池塘表层沉积物中各重金属内梅罗综合污染指数情况相似,没有显著性差异(p0.05),其中Cu、Zn、Cd污染指数较高,Cr和As处于尚清洁水平,嘉兴市的Cu内梅罗指数达到9.14。两地市主要养殖池塘表层沉积物中Cd污染最严重,处于中等生态危害等级,其他6种重金属的潜在生态危害较轻微,危害从强到弱为Cd、Hg、Pb、Cu、As、Zn、Cr。各县(区、市)综合潜在生态风险指数都处于轻微危害状态,以南湖区最高(115.84),海盐县最低(76.14)。鱼类养殖池塘表层沉积物中重金属的潜在生态危害程度要大于虾、蟹、鳖类,主要是由于鱼类养殖池塘表层沉积物中Cd的潜在生态风险系数较高;不同养殖品种间池塘表层沉积物重金属的潜在生态风险指数差异不明显(p0.05)。     

渭河西咸段表层沉积物重金属赋存形态及风险评价

以渭河西咸段表层沉积物及其孔隙水为研究对象,采用ICPMS测定了As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量,应用改进BCR法分析了沉积物重金属的赋存形态特征,基于风险评价编码法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)评价了表层沉积物重金属的生态风险。结果表明:渭河西咸段表层沉积物已受到多种重金属的复合污染,孔隙水中As和Cd质量浓度在部分断面超过US EPA水生生物水质基准的持续基准质量浓度,表层沉积物中Cd质量比在所有断面、其余重金属质量比在部分断面超过其对应陕西省A层土壤背景值;表层沉积物重金属赋存形态各异,Cd主要存在于酸可溶态中,Pb主要存在于可还原态中,Cu、As和Cr主要存在于残渣态中,Zn在酸可溶态和残渣态上均有较高的比例,以残渣态为主;RAC评价显示,As和Cu处于低风险级或中风险级,Cd处于高风险级或极高风险级,Cr、Pb均为低风险级,Zn在低风险级和高风险级之间变化;RI评价显示,各断面处于轻微至极强生态风险,Cd处于较强至极强生态风险,其余重金属均属于轻微生态风险。     

典型炼锌废渣堆场重金属环境影响特征分析

以贵州省毕节市岳家海子为研究对象,采用原子吸收光谱仪测试了炼锌废渣堆场内和附近的渣、土壤、地表水、水体沉积物及孔隙水中Cu、Pb、Zn和Cd的含量,并采用内梅罗指数和潜在生态危害指数(RI)对地表水、土壤及表层沉积物的重金属污染进行了评价。结果表明:废渣与其浸出液重金属含量之间没有正相关关系,废渣浸出毒性与其重金属质量比没有直接关系;北片区溪流水重金属质量浓度沿水流方向大体上不断降低,沉积物(除Pb外)和孔隙水重金属含量沿水流方向先降低后升高,表明进入水体的重金属不断向沉积物迁移,且由于"静水区"作用,重金属主要累积在水池和池塘沉积物中;表层0~20 cm土壤受Cu、Pb、Zn、Cd污染,0~200 cm土壤Cu、Zn质量比均较高,Pb在40 cm以下、Cd在60 cm以下质量比低;地表水内梅罗指数达到严重污染级别;堆场内及周边土壤的RI属于轻微~中等潜在生态危害,水体沉积物属于强~很强潜在生态危害,Cd的潜在危害风险系数(Eir)明显大于其他重金属,表明炼锌废渣堆更易对水体环境造成危害,其中Cd是最主要的污染因子。     

德兴地区土壤重金属人为污染的地球化学评价

在系统采集德兴地区表层土壤样品的基础上,采用标准化方法确定了该区Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As的地球化学基线值,并采用富集因子对表层土壤的人为污染进行了地球化学评价.结果表明:1)土壤中7种重金属元素的基线值较江西省土壤背景值高;2)土壤中As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn的人为污染以轻微污染为主,Cu的人为污染为轻微污染和中度污染,人为污染的区域主要分布在德兴铜矿及其周边地区;3)土壤重金属污染源判别表明,Pb、Zn、Cd具有相似的来源,其污染与铅锌矿的采矿及冶炼活动有关,Cu的来源与德兴铜矿的采矿活动有关,其他重金属来源差异较大.     

汕头南澳海域表层沉积物氮、磷的形态分布及污染评价

采用欧洲标准的SMT法(Standards,Measurements and Testing)研究了汕头南澳近岸养殖区及其邻近水域28个位点表层沉积物总氮、总磷及各组分磷的质量比分布特征,探讨了磷的释放能力及来源,并采用单因子标准指数法对沉积物中氮、磷的污染程度进行了评价.结果表明,研究海域沉积物总氮(TN)、总磷(TP)的质量比平均值分别为(663.46±106.06) mg/kg和(467.72±113.00) mg/kg,其中鱼类养殖区TP质量比平均值高达(858.25±20.63) mg/kg,显著高于国内外许多河口海湾.各站点表层沉积物磷的形态以无机磷为主,占TP的比例为63.74% ～ 88.52%.而无机磷的组成均以酸提取磷(HCl -P)为主,占总磷的57.46%～ 71.72%,碱提取磷(NaOH -P)次之,占总磷的4.04% ～ 32.71%.NaOH -P主要包括Fe-P和Al-P,是两种重要的生物可利用性磷,可用于判断沉积物中磷的内源释放能力.污染评价结果表明,南澳近海沉积物TP质量比整体上较低,但是鱼类养殖区沉积物TP质量比超标;而TN的质量比普遍较高,标准指数均大于1,表明南澳近海沉积环境质量受氮污染相对严重.     

广西山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属污染状况及潜在生态风险评价

为了解山口红树林生态自然保护区海域沉积物重金属的污染特征,于2018年1-8月采集表层沉积物,分析了沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量。采用单因子污染指数评价法和潜在生态风险指数法进行重金属污染现状和生态风险评价。根据《海洋沉积物质量》GB18668-2002一类标准评价结果,干季、湿季超标的环境因子均为油类、有机碳、硫化物,其余环境因子均小于1,有较大的环境容量。根据潜在生态风险评价结果,干季、湿季各站位重金属综合潜在生态风险指数均小于150,沉积物重金属的潜在生态风险程度较轻,属于低风险范畴。     

北京市沙河水库沉积物重金属分布特征及扩散通量估算

对北运河上游沙河水库沉积物中典型重金属元素的污染特征进行了分析,采用Lars H¨okanson潜在生态风险指数评价了重金属的污染程度和环境风险,并利用一维孔隙水扩散模型(Fick定律)估算了微量重金属在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明,沙河水库沉积物重金属质量比随深度增加均呈现明显下降趋势,以库心区最明显。沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均质量比分别为49.8 mg/kg、42.8 mg/kg、42.9 mg/kg、18.3 mg/kg、167.9 mg/kg,除Pb外均超过北京市土壤自然重金属质量比近2倍。库心区重金属污染最为严重,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn质量比分别超过北京市土壤自然背景值2.8、4.3、2.6、5.9倍。各采样点综合潜在生态风险指数(RI)以库心区最大,为49.9,但所有样点RI及均值都低于150,处于低潜在生态风险状态。随深度增加沉积物孔隙水中Cr质量浓度基本保持恒定;As质量浓度呈明显增加趋势,即存在孔隙水中As向上覆水释放;Zn、Ni和Cu质量浓度随深度增加呈下降趋势,并逐渐趋于稳定。Cr、Zn、As、Ni、Cu在沉积物-水界面的扩散通量分别为13.05μg/(m2·d)、-20.89μg/(m2·d)、108.4μg/(m2·d)、-35.67μg/(m2·d)、-5.11μg/(m2·d)。     

河北曹妃甸近海沉积物中多环芳烃的含量、分布、来源及生态风险评价

2010年9月在河北曹妃甸近海采集表层沉积物样品,用气相色谱质谱仪(GC/MS)测定分析16种US EPA(美国国家环境保护署)优先控制的多环芳烃(PAHs).结果表明,曹妃甸近海9个站位沉积物中的PAHs质量比为267.2～ 858.2 ng/g,平均值为376.5 ng/g,其高值区位于原油码头东部.与国内外其他区域沉积物中的PAHs质量比进行对比发现,曹妃甸近海沉积物中PAHs的质量比总体处于中等水平.本次调查检出的PAHs种类较多,主要同系物为菲(Phe)、芴(Fl)和荧蒽(Flu).与国内研究的渤海湾近岸表层沉积物PAHs质量比进行对比发现,曹妃甸近海表层沉积物中萘、芴、菲、蒽、荧蒽、芘等组分质量比要高出很多,这与曹妃甸石油化工与机械制造等发展迅速密切相关.异构体比值法分析表明,该区表层沉积物中PAHs主要来源于生物质、煤及燃料燃烧.根据效应区间值进行生态风险评价,结果表明,曹妃甸沉积物对周围生物的影响较小.与国内一些典型区域的生态风险研究进行对比分析发现,各研究区域均存在芴超过影响范围低值(Effects Range Low,ERL)的站位.潜在影响等级(Probable Effects Level,PEL)分析表明,同系物中的芴也存在超过相应标准值的站位,应引起海洋环保部门的重视.     

奎屯河表层不同粒径沉积物中重金属空间分布及污染评价

在对新疆奎屯河表层沉积物粒径组成分析的基础上,采用原子吸收光谱仪测试了不同粒径沉积物中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 7种重金属的质量比,研究了奎屯河表层沉积物不同粒径中各种重金属的空间分布特征,并运用单因子污染指数法与内梅罗综合污染指数法评价了各采样点重金属的污染状况。结果表明,奎屯河表层沉积物粒径主要分布在250μm的范围内,其中粉砂所占比例最大,平均质量分数达到63.66%;黏土次之,平均占16.77%。从上游到下游地区,各重金属污染物没有形成一定规律的分布特征。单因子污染指数评价表明除了Co,各采样点不同粒径沉积物中6种重金属存在着不同等级的污染,在粒径4μm、4~63μm、63~125μm、125~250μm的沉积物中,各重金属污染样品所占比例由大到小为Cu、Zn、Cr、Pb、Ni、Mn,Zn、Cu、Ni、Cr、Pb、Mn,Cu、Zn、Pb、Cr、Mn、Ni,Cu、Pb、Zn、Cr、Mn、Ni。内梅罗综合污染评价表明,各采样点均受到不同程度的重金属污染。     

铜陵市及其周边地区土壤重金属元素污染评价

为了探讨和评价矿产资源利用过程对土壤污染的可能贡献,采用Nemerow综合污染指数法评价了典型有色金属矿山城市--铜陵市及周边地区土壤中重金属元素污染程度,并采用Kriging插值法进行了空间分析,查明了不同污染级别土壤的面积比例、空间分布和初步成因.结果表明,铜陵地区土壤中重金属污染指数从大到小依次为Cd、Cu、As、Zn、Pb,以Cd、Cu元素污染最为突出.重金属污染土壤主要集中在研究区南部,污染强弱与区内铜、金多金属矿床(点)空间分布基本一致.岩矿石风化、矿山开采、选冶等是造成该区土壤重金属污染的主要原因.     

太湖悬浮物磷的形态分布特征

应用螫合剂分级提取法研究太湖5个湖区悬浮物和表层沉积物中磷的形态分布特征,该方法把磷的形态分为水提取弱吸附态磷(Ex-P)、铁结合态磷(Fe-P)、钙结合态磷(Ga-P)、酸提取有机磷(OrgPac)、碱提取有机磷(Org-Palk)和残渣态磷(Res-P),并对不同形态的磷在沉积物和悬浮物质中的迁移进行了探讨.结果表明,悬浮物和沉积物中磷的形态分布差异很大,悬浮物中磷的主要形态为铁结合态磷和有机态磷,二者的相对含量之和约为80%,而表层沉积物中磷的主要形态是有机态磷,相对含量为50%;悬浮物中铁结合态磷的绝对含量平均值为1 271 mg/kg,表层沉积物中则为190 mg/kg;悬浮物中铁结合态磷相对含量平均值是沉积物中的2.7倍.大量铁结合态磷在悬浮物的沉降过程中可能完成了形态的转化,成为藻类生长的磷营养源.     

水体沉积物多环芳烃源解析技术研究进展

水体沉积物中多环芳烃(PAHs)污染对生态系统和人体健康产生的潜在危害日益严重,许多学者利用各种源解析技术研究沉积物中多环芳烃的来源,以更好地保护水体生态环境.从多环芳烃的物理化学性质和受体模型两方面出发,介绍了现行判断水体沉积物PAHs污染来源的方法,概述应用这些方法的基本原理.根据多环芳烃的物理化学性质可以初步定性解析主要污染源,而受体模型主要是根据受体各污染物质浓度解析所有污染源的贡献,最后从这两个方面出发初步探讨了水体沉积物多环芳烃源解析技术发展趋势和新方法.     

贵州西部煤矿区不同类型河流沉积物重金属含量及生态风险评价

通过对典型煤矿区的河流表层沉积物进行调查与采样分析,探讨不同类型河流沉积物重金属质量比的变化及对水生态环境的影响。结果表明,受矸石堆场排水、矿井排水和洗煤排水的影响,煤矿区污染河流的沉积物可分为砂质沉积物、黄色泥质沉积物和黑色泥质沉积物。黄色泥质沉积物中Fe、Cd、Hg的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的4.46倍、2.19倍、1.59倍,是砂质沉积物的2.36倍、2.43倍、1.59倍;而黄色泥质沉积物中Cr的平均质量比分别是黑色泥质沉积物和砂质沉积物的1.20倍和8.5%;黄色泥质沉积物中Pb、As的平均质量比分别是黑色泥质沉积物的22.62%和45.85%,是砂质沉积物的47.21%和88.84%。3种沉积物之间Fe和Pb的平均质量比差异较大,其次为Cd和As,再次为Hg、Zn、Mn。通过对沉积物重金属进行潜在生态风险指数(RI)分析、覆水释放与隆线溞生物毒性试验,发现3种沉积物重金属都具有很强的生态风险,其强度从大到小表现为黄色泥质沉积物、黑色泥质沉积物、砂质沉积物。     

长江口及毗邻海域沉积物中多环芳烃分布、来源及风险评价

采用GC-MS联用技术分析了长江口及毗邻海域的表层沉积物样品中16种多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAHs)的质量比,对其组分、分布、来源及生态风险水平进行了探讨.结果表明,长江口及其毗邻海域PAHs的质量比为229.6～1 242 ng·g-1(平均值为919.2 ng·g-1),检出的16种PAHs均以4～6环为主,占PAHs总量的62.07%～89.28%; 采用2～4环低相对分子质量与5～6环高相对分子质量的比值(Mr(LMW)/Mr(HMW)),荧蒽与芘的比值(Mr(FLUA)/Mr(PYR))分析PAHs的来源情况,结果显示研究区域中PAHs主要来源于石油源; 采用国外沉积物质量评价方法的生物影响效应低值(Effects Range Low, ERL)和生物影响效应中值(Effects Range Median, ERM)对PAHs污染水平进行评价,研究区域PAHs的污染水平相对较低,对底栖生物产生危害风险的可能性较小.     

清澜港湿地沉积物中重金属赋存形态及生态风险

采用改进的BCR三步连续提取法对海南清澜港红树林湿地沉积物中6种重金属元素(Cr,Ni,Cu,Zn,Cd和Pb)的赋存形态进行研究,采用潜在风险指数法和次生相与原生相分布比值法对重金属污染程度及潜在生态风险进行评价。结果表明,Cu以酸可提取态和可还原态为主;Zn以残渣态和弱酸可提取态以及可还原态为主;Cd的酸可提取态和Pb的可还原态占主导地位,具有较大的潜在生态风险;Cr和Ni以残渣态存在,对环境危害较小。沉积物中重金属的潜在风险评价表明,Cd污染及其生态风险性非常严重,Ni,Cu,Zn,Cr和Pb污染轻微;次生相与原生相分布比值法评价结果表明,研究区沉积物中Zn和Cd处于中度污染水平,具有较高生态风险,Cu和Pb达到轻度污染水平,Ni和Cr表现出无污染。综合以上两种评价方法可知,Cd是清澜港红树林湿地沉积物中污染程度较高的重金属,具有潜在生态风险,应引起重视。     

兰州市主城区大气降尘和表层土壤重金属污染特征与评价

同一区域大气降尘和表层土壤中重金属的污染特征能够反映出重金属污染物在大气-土壤系统中的迁移、传输和扩散规律。在兰州市主城区设置10个采样点,分别采集大气降尘及附近表层土壤样本,分析大气降尘和表层土壤中6种重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)质量比、来源等污染特征,并对其污染水平和潜在生态危害进行评价。结果表明,大气降尘中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(379.84 mg/kg)、Pb(133.78 mg/kg)、Cr(95.61 mg/kg)、Cu(84.25 mg/kg)、Ni(43.13 mg/kg)、Cd(3.89 mg/kg),表层土壤中6种重金属元素平均质量比由大到小为Zn(136.07mg/kg)、Cr (85.25 mg/kg)、Pb (55.99 mg/kg)、Cu (42.20mg/kg)、Ni(37.61 mg/kg)、Cd(0.55 mg/kg),在不同功能区6种重金属的平均质量比差异较大。大气降尘和表层土壤中,Cu、Pb、Cd、Zn的变异系数较大。因子分析结果表明,兰州市大气降尘中的重金属主要来源于燃煤、交通运输和工业生产。重金属污染水平评价结果表明,兰州市主城区大气降尘中的Cd已经构成偏严重污染,Pb达到偏重度污染,Cu、Zn为中度污染,Cr、Ni无污染;表层土壤中的Cd达到中度污染,Pb、Zn为轻度污染,Cu、Cr、Ni均为无污染。潜在生态危害评价结果表明,兰州市主城区大气降尘和表层土壤中Cd的潜在生态危害最大,分别达到极强污染水平和强污染水平; Cu、Zn、Cr、Ni均为低潜在生态危害。