中国七大水系沉积物中典型重金属生态风险评估

为评价国内水系重金属生态风险,根据2000-2015年国内外文献报道,选择中国七大水系--长江水系、黄河水系、辽河水系、松花江水系、海河水系、淮河水系和珠江水系的沉积物,以Cu、Cd、Pb、Zn、Ni等5种典型重金属为研究目标,对其质量分数及分布特征进行了系统分析;并利用生物效应数据库法对5种重金属的淡水水体沉积物质量基准值--TEL（临界效应浓度）和PEL（可能效应浓度）进行了更新.结果表明:Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的新TEL分别为56.2、2.58、47.3、79.9和35.4 mg/kg,新PEL分别为141、19.6、200、461和78.6 mg/kg.七大水系以珠江水系沉积物中Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的浓度最高,海河水系和黄河水系次之,而长江水系、辽河水系、松花江水系和淮河水系沉积物中重金属浓度较低.通过比较生物效应数据库法更新的沉积物质量基准值与实际沉积物重金属浓度,评价中国重点水系沉积物生态风险所得结论与国内外研究结果基本一致.研究显示,重金属对中国七大水系沉积物的污染大多处于生态风险较小或风险不确定的水平,其中仅有1.15%~7.60%的采样点重金属生态风险较高;七大水系以珠江水系沉积物生态风险最高,其5种重金属质量分数最高,并且超过各自PEL的采样点占比在4.41%~26.8%之间;其次,海河水系沉积物也存在一定的重金属生态风险,其Cu、Zn和Ni的质量分数较高,超过各自PEL的采样点分别占14.1%、15.2%和14.8%.      

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.     

太湖西岸河网沉积物中重金属污染特征及风险评价

为研究太湖西岸河网沉积物中重金属污染特征及风险,调查了丰-平-枯3个水期19个点位8种重金属的含量,结果表明,沉积物中重金属浓度顺序为ZnCrCuPbNiAsCdHg,其中Cd、Cu、Zn、Pb、Ni明显高于其环境背景值,除As外,其余7种重金属平水期含量高于丰水和枯水期.地累积指数(I_(geo))和潜在生态指数(RI)评价表明,研究区沉积物中Cd属于中等污染程度和中等生态风险,Cd对RI贡献率为35%,重金属生物毒性不利影响评价值(mP EC-Q)范围为0.12~0.76,平均值0.30,表明研究区发生生物毒性不利影响的可能性为15%~29%,工业与生活混合区点位S2从污染程度、生态风险、生物毒性不利影响和主成分评价的污染及风险均最大,表现出多种重金属的协同污染,这与其周围污染排放特征一致,为该区域河流沉积物中重金属污染控制提供依据.     

伊通河沉积物重金属赋存特征的统计分析

分析了长春市伊通河卫星桥(1#),自由大桥(2#)和东大桥(3#)三个采样点不同深度的沉积物样品中Cu,Pb,Zn,Ni,Co,As的含量及赋存形态,并利用多元统计分析方法研究金属间以及不同形态与沉积物性质之间的相互联系,从而深入揭示城市河流沉积物中金属的空间累积规律。结果表明:伊通河1#和2#采样点不同深度的重金属浓度随深度变化幅度不明显,而3#采样点中Pb、Cu和Zn含量随深度变化显著,它们的相对标准偏差分别达到70.3%,48.1%和52.2%。三个采样点中Cu,Pb,Zn显著相关(r=0.914,0.798和0.949),而Ni,Co,As之间呈显著相关关系(r=0.924,0.843和0.812)。说明这2组金属可能分别具有相同的来源和迁移特性。形态分析结果指出,在沉积物中Cu主要与有机质或硫化物相结合,Pb,Zn和Ni主要存在于由铁氧化物结合态和有机/硫化物结合态中,以碳酸盐和锰氧化物形式存在的比例相对较少。统计分析进一步说明,Cu,Pb,Zn与锰氧化物结合方式类似,Pb在有机/硫化物结合态中可能主要与硫化物相结合,而不是有机质。Cu和Zn有机硫化物结合态的含量与有机质的含量密切相关。     

污泥堆肥对重金属稳定化过程的影响研究

将重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)溶液添加到污水处理厂脱水污泥中进行堆肥,考察了污泥的堆肥过程对重金属稳定化的影响。分析发现:进入污泥后各重金属中可交换态+碳酸盐结合态的总占比顺序为Cd(72.31%)>Ni(65.83%)>Zn(33.67%)>Cu(19.49%)>Pb(7.40%)。说明Pb、Cu及Zn与污泥化学物质反应较快,而Cd及Ni的反应速率相对较慢。在整个过程中Pb形态达到稳定状态最快,Cu和Ni的形态稳定速度次之,Zn形态变化稍慢,Cd变化最慢。该结论可为污泥堆肥应用于土壤重金属污染治理的研究提供参考。     

生物炭对污泥堆肥及其利用过程重金属有效态的影响

以城市脱水污泥为研究对象,设置2种处理(A组:添加水稻生物炭; B组:未添加生物炭)进行污泥堆肥,并将污泥堆肥产品进行土地利用,研究污泥堆肥及其利用过程重金属(Cd、Pb、Cu、Zn、Ni)的变化特征及其钝化效果,同时考察添加生物炭的影响作用.结果表明:在污泥堆肥及其短期利用过程中,除Ni外,重金属总量没有显著变化,水稻生物炭对5种重金属总量的影响也不显著.污泥堆肥过程对5种重金属具有一定钝化作用,添加生物炭能显著降低重金属有效态含量,并具有显著的钝化效果(P 0. 05),钝化率达到16. 39%～43. 10%,其中Zn、Ni的钝化效果更为显著;而未添加生物炭的污泥堆肥过程对重金属有效态的钝化效果不显著(P 0. 05).施用污泥堆肥会增加土壤重金属含量,短期内,生物炭对污泥堆肥土壤利用后的重金属有效态具有一定影响,但效果不显著.     

污泥堆肥施用对土壤及地下水影响研究

为探究北京市污泥堆肥产品施用对土壤和地下水的影响,采用原状土柱模拟降雨试验方法,研究了在污泥堆肥产品年施用量为3、6、12kg/m²的条件下,Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As、Hg 8种重金属元素的迁移和淋溶特征.结果表明,Cd淋溶后残留最少（6.1%~11.9%）,进入淋溶水最多（4.5%~7.3%）;Hg淋溶残留最多（16.0%~22.1%）,进入淋溶水最少（<0.1%）.Hg、Pb、Ni、Cd、Cu在0~20cm土壤层积累最多（52.0%~78.7%）;Cr、Zn、As则在20~40cm层积累最多（42.7%~53.2%）.8种元素在土壤中的含量均符合《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）限值.淋溶水中测得的6种重金属浓度由大至小依次为Zn > As > Cd > Cu > Pb > Cr,受堆肥施用量及降雨量共同影响.淋溶水中Cu、Cr、Ni、Zn、Pb 5种元素的浓度始终在《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）Ⅰ类水质范围内,Cd、As、Hg在Ⅲ类范围内.     

环太湖河流沉积物重金属污染及其稳定度分析

以16条环太湖主要进出河流为研究对象,采用BCR三步连续提取法测定了其河口表层沉积物中Pb、Cd、Cu及Zn这4种重金属含量,分析了其污染程度、分布特征和稳定度,旨在为合理预防和治理太湖重金属污染提供依据.结果表明,本次调查的16条环太湖河流河口的沉积物都受到不同程度的重金属污染,4种重金属在大多数采样点的含量均超过临界效应浓度值(TEL);诸河口表层沉积物中重金属可提取态含量分布有明显差异性:北部河流南部河流,入湖河流出湖河流;4种重金属的稳定程度依次为:CdZnPbCu,因此相对于元素Pb和Cu,元素Cd和Zn有更高的二次释放潜力及潜在生态危害.     

苏州古城区域河道底泥的重金属污染分布及生态风险评价

本文分析了苏州古城区域20个代表性断面中8种重金属（Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn）的含量,评价了重金属的污染程度和潜在生态风险并甄别了污染来源.结果表明,苏州古城区域河道底泥中Cd、Cu、Cr、As、Mn、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为1.1、142.6、90.2、17.2、800.1、63.3、199.1和384.2 mg·kg^-1,超过江苏省土壤背景值的采样点比例分别为100%、100%、65%、95%、70%、100%、95%和100%.利用地累积指数评价发现,8种重金属元素污染程度依次为Pb > Cd > Cu > Zn > Cr > Ni > As > Mn,总体上Pb处于强度污染水平,Cd、Cu、Zn和Cr处于中强度污染水平,Ni和As处于轻度污染水平,Mn处于无污染水平.潜在生态风险指数评价显示,8种重元素的潜在生态风险依次为Cd > Pb > Cu > As > Ni > Zn > Cr > Mn,总体上Cd、Pb和Cu处于中风险水平,其余5种重金属处于低风险水平.古城区域内北部河道和南部河道底泥重金属的平均含量、地累积指数值和潜在生态风险指数值均大于干将河和环城河,水环境重金属治理应重点关注古城区域内部.相关性分析和主成分分析表明,Cd、Cu、Cr、As、Ni、Pb和Zn元素可能源于化肥、路面老化、轮胎磨损和尾气排放等人为因素,Mn则主要源于自然因素.     

复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险

测定了上海郊区53个复垦工业场地土壤点位和23个周边河道沉积物点位中8项重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)含量,通过内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价了复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险.结果表明,复垦工业场地土壤中8项重金属均不同程度超过二级标准,其中Zn、Cu的点位超标率最为突出,分别达到了47. 17%和43. 40%;周边河道沉积物中重金属含量显著低于复垦工业场地土壤.复垦工业场地土壤重金属内梅罗综合污染指数为11. 41,处于重度污染水平,其中Cu、Zn最为突出;周边河道沉积物重金属内梅罗综合污染指数为1. 26,处于轻度污染水平.从单项潜在生态风险来看,复垦工业场地土壤重金属除Cd(较强)、Hg(较强)、Cu(中度)外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为385. 79,总体处于较强潜在生态风险水平;周边河道沉积物重金属除Hg略高于轻度外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为83. 91,总体处于轻度潜在生态风险水平.总之,复垦工业场地土壤重金属Cu、Zn污染较为突出,考虑到毒性响应因素则Cd、Hg更应引起关注;周边河道沉积物重金属污染较轻,处于轻度潜在生态风险水平.     

好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属形态的影响

用 Tessier 连续提取法研究了好氧高温堆肥处理对猪粪中重金属结合形态变化的影响.结果表明,经过好氧堆肥处理,猪粪中 Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As 的总浓度升高;碳酸盐结合态 Ni、Zn 的浓度降低,其余 Pb、Cu、Cr、Cd 的浓度都升高;硫化物及有机结合态、残渣态重金属的浓度普遍升高,仅有硫化物及有机结合态 As 和 Zn 的浓度下降;可交换态 Cu、Zn、Cr、As 的浓度显著降低.堆肥处理可以降低可交换态和碳酸盐交换态 Pb、Ni、Cu、Cr、Zn、As 和铁锰氧化物结合态 Pb、Cu、Cr、As 的分配系数,因此可以降低猪粪中重金属的有效性.堆肥处理有利于降低猪粪土地利用中重金属污染的风险.     

开封市主要河道沉积物重金属时空分布特征及生态风险评价

城市河流沉积物重金属污染是影响河流生态系统健康的重要威胁.为探究开封市河流沉积物重金属时空分布特征,分别于2015年和2021年对河流表层沉积物进行采样,对比不同时期沉积物中Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn的含量,使用地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数法对两个时期重金属污染进行了评价.结果表明,2021年开封市河流沉积物重金属含量相较于2015年出现较大幅度的下降,Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn分别下降94.42%、 18.4%、 85.7%、 45.19%、 75.61%和92.28%,化肥河和惠济河两个时期重金属含量均高于其他河流.相关分析和主成分分析表明开封市河流沉积物重金属污染源具有高度的相似性,产业布局、道路交通和土地利用等人类活动是其主要污染源.不同时期主要污染物存在一定差异性,2015年Cd、 Cr、 Pb和Zn是主要污染物,2021年Cd、 Cu、 Pb和Zn是主要污染物.地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数评价结果表明,开封市河流沉积物重金属污染时空差异大,惠济河和化肥河污染状况依然严重,仍属于中、高污染等级,特别是Cd污染...     

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.      

大宝山矿区污染水体中重金属的形态分布及迁移转化

对受广东大宝山矿区矿山废水排放污染的横石河水体中的过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的污染分布特征及其迁移转化进行了系统地研究.结果表明:该水体的环境污染是以Cu,Zn,Cd和Pb则为主的多金属复合污染,综合污染指数(PI)为2.23～18.11,重金属Cu,Zn,Cd和Pb的溶解态质量浓度分别达13.82,50.83,0.103和2.91 mg/L;Cu,Zn,Cd和Pb的溶解态、悬浮态及总量沿河流断面呈相似的空间分布规律,而As则略有不同,但都是沿水流方向逐渐降低的;由于受低pH的影响,水体中As主要以细微颗粒物悬浮态为迁移载体,而Cu,Zn,Cd和Pb则以水溶态为主要迁移方式; 沉积物中5种重金属元素都以残渣态为主要存在形态,Cd和Pb的可交换态及Cu和Zn的有机态含量很高,说明这4种元素对环境都有一定的潜在威胁性.      

底泥调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响

以典型的电器工业区重污染感潮河道——佛山市顺德区容桂街道内河涌为研究对象,选取一段河道,投加含硝酸钙的调控剂,采用BCR形态提取法研究调控剂对感潮河涌沉积物中重金属的影响,以评价调控剂对重金属的稳定化效果.结果表明,①调控剂使得重金属Cu、Zn、Pb和Cr的可还原态和可氧化态占总量的百分比降低;②调控剂能有效促进底泥中的重金属Cu、Zn、Pb和Cr向残渣态转化,投加调控剂处理22 d后,重金属Cu、Zn、Pb和Cr的残渣态占总量的质量分数分别升高了4%、20%、21%和23%,这在不同程度上降低了底泥Cu、Zn、Pb和Cr的可生物利用性;③调控剂能使Cu、Pb和Cr的弱酸提取态增加,而使Zn的弱酸提取态下降,即增加了Zn的稳定度而降低了Cu、Pb和Cr的稳定度.总体上,调控剂对底泥重金属Cu、Pb和Cr的稳定化效果并不理想,而对底泥重金属Zn有一定的稳定化效果,但效果不明显.     

大宝山尾矿库区水体重金属污染特征及生态风险评价

为阐明大宝山槽对坑尾矿坝水体中重金属的污染特征,分析了过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染程度进行评价.结果表明,水体中ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)和ρ(Pb)分别高达7.228、41.190、0.178和0.377 mg/L,其中pH和E_h(氧化还原电位)是影响重金属含量的重要因素.悬浮物和沉积物中重金属沿河流断面呈相似的空间分布规律,Cu和Cd污染较为严重.从尾矿库N1采样点至河流下游N4采样点处,重金属沿水流方向呈现溶解态向悬浮态和沉积态迁移特征,而Cu的迁移行为有所不同.据地累积指数法的评价结果,各重金属I_geo(地累积指数)顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,Cu和Cd的I_geo平均值分别为4.552和1.605,属重度污染和偏中污染.潜在生态风险指数法评价表明,各重金属危害程度为Cu>Cd>Pb>Zn,Cu和Cd的E_ri(潜在生态危险系数)平均值分别为193.3和143.0,均属强生态危害级别.两种方法均表明Cu和Cd为主要风险元素.该研究区域的RI(生态危害指数)为163.1～576.6,平均值为356.6,属强生态危害级别,相关部门应采取相应措施,加强对该区域污染防治和风险管理.      

上海河流沉积物重金属的污染特征与潜在生态风险

为了解上海市主要河流沉积物中重金属的污染特征,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析了上海市60个河流表层沉积物中Cu、Pb、Ni、Ag、As、Cd、Zn、Sn、Sb和Hg10种重金属的含量,并对其来源及生态风险进行了评价.沉积物中10种重金属的浓度和介于113.9 ~ 494.0mg/kg之间,平均值为266.1mg/kg.苏州河、黄浦江中下游和黄浦江上游部分采样点重金属污染比较严重.10种重金属的含量由高到低依次为: Zn > Cu> Ni > Pb > As > Sn > Sb> Cd > Hg > Ag.来源分析表明,上海河流沉积物中大多数重金属具有相似的来源,主要来源于工业废水和交通污染、农药和化肥污染.地积累指数(Igeo)评价表明各种重金属的污染程度顺序为: Cd > Hg > Ag > Sb > Cu > Zn > Sn = As > Ni > Pb, Hg和Cd在多数采样点分别为中度污染和偏重污染.潜在生态风险系数(Eri)评价表明各重金属的潜在生态风险顺序为: Cd > Hg > As > Cu > Ni > Pb > Zn, Cd和Hg对潜在生态风险指数(RI)的贡献最大,分别达到65.7%和30.6%. 7种重金属的潜在生态风险指数(RI)介于563.0~1431之间,有极强生态风险.     

运用主成分分析法研究云南湖库水体中重金属分布

以云南省38个高原湖库为研究对象,测定了表层水体中Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Fe,Mn和Ni 9种重金属质量浓度. 运用主成分分析法对水体中的重金属分布情况和来源进行了分析. 结果表明:所调查的云南38个湖库水体中主要重金属的分布可由4个主成分来反映,其贡献率分别为F1(Zn,Mn,Cd)35.23%,F2(Pb,Ni)17.05%,F3(Fe,Cu)15.70%和F4(Cr,Fe)13.10%. 38个湖库表层水中均有多种不同质量浓度的重金属存在,在该调查时段,有8个湖库表层水体中部分重金属质量浓度超过《国家地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准限值,水质不符合饮用水标准;而其他30个湖库表层水体中重金属质量浓度符合Ⅱ类水标准. 在部分湖库中ρ(Fe),ρ(Mn),ρ(Zn),ρ(Cd)和ρ(Ni)超过Ⅲ类水标准限值,在表层水体中ρ(As),ρ(Cu),ρ(Cr)和ρ(Pb)较低,符合饮用水的标准要求. 主成分分析法能够较好地分析云南38个湖库水体中重金属的分布情况.      

黑河重金属空间分布及与大型底栖动物的关系

为探究河流水体和表层沉积物重金属分布特征及其与大型底栖动物的响应关系,于2019年8月在黑河上、中游不同区域采集底栖动物、水体及表层沉积物样品,测定了8种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg、As)的含量,利用多元统计法分析了底栖动物、水体及表层沉积物重金属空间分布特征,并运用综合污染指数、潜在生态风险指数...     

粉煤灰对污泥堆肥过程和土地施用后交换态重金属（Cu，Zn，Pb）的影响

以粉煤灰作为污泥的重金属稳定剂,通过研究污泥堆肥过程及堆肥产物施入土壤后的交换态Cu、Zn、Pb含量的变化情况,全过程分析钝化重金属在好氧堆肥过程中及土地施用后的吸附-解吸动态变化.结果表明,堆肥过程本身对污泥中Cu具有一定活化效应,而对Zn、Pb则产生钝化作用;粉煤灰对Zn和Pb的钝化效果较为显著,与堆肥原料相比降幅分别为62.47％和92.61％,而Cu的含量基本无变化.尽管不同重金属在不同土壤类型中的钝化-活化行为各异,但总体上土壤中累计施加污泥堆肥产物所导致的重金属富集效应较为明显.