基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

利用网格采样法比较潮间带沉积物不同粒度区域重金属含量特征

采用网格采样法,在渤海湾潮间带泥质区、泥沙过渡区和粉沙区分别以10 m和1 m为间隔,采集了384个表层沉积物样品,对Al、Fe、Ti、Mn、Ba、Sr、Zn、Cr、Ni、Cu 10种重金属含量特征进行研究,对比了潮间带不同粒度沉积物中重金属的蓄积特征.结果表明,10种重金属在淤泥、泥沙混合、粉沙3种研究区的总含量分别为147.37、98.68和94.27 g·kg-1,粒度变化造成重金属含量的显著分异;除Ba、Sr倾向在富含长石的粗颗粒区富集外,多数重金属元素呈现细颗粒区富集倾向;Sr含量受粒度变化影响最大,而Cr、Ti含量受粒度变化影响相对较小.     

博斯腾湖表层沉积物元素地球化学特征及重金属污染评价

重金属是沉积物中一类非常典型的污染物,开展湖泊沉积物元素地球化学的研究具有重要的现实意义。本文对新疆博斯腾湖表层沉积物(0—5 cm)中24种元素含量、粒度、有机碳含量(TOC)等进行了系统分析。受干旱区强蒸发作用的影响,博斯腾湖沉积物Ca、Sr、Mg含量高于新疆土壤元素背景值,Al、Fe、Mn及重金属元素等低于新疆土壤元素背景值。Al、K、Fe及重金属等元素主要受陆源细颗粒物质影响(4μm、4—16μm),Ba、Na受粗颗粒含量(63μm)影响,Ca、Sr、Mo、TOC主要来源于湖泊内生作用,与16—63μm颗粒组分相关。Q型聚类将采样点分为3个区域,第Ⅰ区为包括河口区、湖心区及东部湖区的大部分湖区,第Ⅱ区为湖区西侧黄水沟区,第Ⅲ区为湖区东南角。在空间上,重金属元素与细颗粒组分分布基本一致,而第Ⅱ区部分地区沉积物重金属已受到流域农田排水的影响。总体来说博斯腾湖沉积物重金属元素基本不构成污染。本研究可为湖泊沉积物元素地球化学研究提供参考,对博斯腾湖流域环境管理与规划也有重要价值。     

上海滨岸潮滩不同粒径沉积物中无机形态磷的分布特征

以地理环境独特的上海滨岸带为研究对象，根据对冬季潮滩悬浮层、表层沉积物的研究，初步探讨了潮滩不同粒径沉积物中各无机形态磷的地球化学特征：DP、(Fe Al)-P在靠近排污口的采样点含量高，同时随粒径变化复杂；沉积物中（Fe Al)-P含量随粒径变大而升高，悬浮层沉积物中（Fe Al)-P更能指示环境的污染状况；一般细粉砂质沉积物中Ca-P含量高。     

渤海辽东湾表层沉积物中金属元素分布特征

利用X射线荧光光谱(XRF)、等离子质谱仪(ICP-MS)和原子荧光光度计(AFS)分别测定了辽东湾表层沉积物中的金属元素含量,探讨了它们的分布特征、来源及污染程度.结果表明,沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Co、Hg、As和Ag等元素含量在空间分布上存在明显梯度,其空间分布模式(4种)受到沉积物细粒组分、有机质含量及与河口间距离等因素的制约.通过与沉积物质量标准及其他海区的比较,评价了研究区沉积物中几种重要金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Ag、Hg和As)的污染情况.富集系数显示, Fe、Ti、Mn、P、Cu、Zn、Ni、Cr、Co、Sc和V为无富集;As为轻度富集;Pb、Cd、Ag和Hg为中度富集. Fe、Ti、Cu、Zn、Cr、Ni、Co、Mn、P、V和Sc主要来源于陆地岩石和土壤风化产物;Pb和As既有岩石和土壤风化产物等自然源的贡献,又受到了人为活动的影响;Hg、Cd和Ag主要来自人为源;Ba和Sr主要与海洋生物活动有关.依据沉积物质量综合评价,将辽东湾沉积物划分为4类.     

滇池典型湖区沉积物粒径与重金属分布特征

对滇池3个代表性湖区(草海、湖心区、外海南部)表层(0~10cm)沉积物的粒径组成进行了分析,测试了不同粒径沉积物的主要理化性质和Cu、Cr、Ni、Zn、Pb、Fe、Mn、Cd等8种重金属的质量分数,并对滇池沉积物中重金属质量分数的粒径效应作了校正. 结果表明:滇池表层沉积物粒径主要分布在<250μm的范围内;粉砂(4~<63μm)所占比例最大,平均达到60%;黏土(<4μm)次之,平均占19%. 随着粒径的减小,大部分重金属质量分数在不同粒径的沉积物中呈增加趋势. 重金属在细粒径(<63μm) 沉积物中所占比例平均达79%,显著高于其他粒径(63~<125、125~<250μm). Cr、Cd、Cu、Pb、Zn和Ni具有相似的富集特性,其质量分数高值均出现在粒径为4~<63μm的沉积物中,该粒径沉积物中6种重金属的质量分数分别为土壤背景值的2.04、9.77、4.35、5.11、3.47和4.60倍;而w(Fe)和w(Mn)在各粒径沉积物中无明显差异. 黏土校正结果与不同粒径沉积物黏土校正的理论计算值相差不大. 黏土校正与参比元素校正都适合校正滇池不同粒径沉积物的重金属质量分数.      

靖海湾重金属污染及铅稳定同位素溯源研究

对荣成市靖海湾表层沉积物和悬浮颗粒物中典型重金属(Cu、Hg、Pb、Zn、Mn、Cd、Cr、As)的含量进行了测定,并根据国家海洋沉积物质量标准和Hakanson沉积物重金属潜在生态危害系数与危害指数方法评价了该水域重金属污染程度及潜在生态危害.结果表明,该水域表层沉积物重金属含量较低和潜在生态危害较轻,S2采样点表层沉积物中Cu和Zn以及S3～S6采样点表层沉积物中Cd符合第二类沉积物质量标准,其余各采样点重金属含量则均符合第一类沉积物质量标准,处于较清洁水平.靖海湾表层沉积物中重金属的危害程度顺序为Zn相似文献   

东寨港近岸底栖贝类重金属的富集特征研究

调查了海南东寨港近岸红树蚬(Geloina coaxans)、钝缀锦蛤(Tapes dorsatus)、青蛤(Cyclina sinensis)及菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)等4种双壳贝类重金属的富集特征及食用安全风险。结果表明,4种贝类重金属富集存在组织间和种间差异,红树蚬体内重金属含量普遍较高,贝类鳃和内脏中重金属富集量普遍较高,肌肉中富集量相对较低;各环境介质中重金属含量大致表现为悬浮颗粒物沉积物及贝类近岸海水;4种贝类重金属的生物-沉积物富集因子为CdAs≈ZnCuCrPb。4种贝类中重金属与近岸海水及悬浮颗粒物相关性较弱,而与沉积物表现出一定的相关性。红树蚬软体部分Zn、Cr、As含量与其在沉积物中的含量显著正相关,钝缀锦蛤软体部分Cr、As含量与其在沉积物中的含量显著正相关,菲律宾蛤仔软体部分Cr含量与其在沉积物中的含量显著正相关。基于限量标准的分析表明,贝类肌肉样品中As的湿重含量超过标准值,食品安全风险较大。     

辽河水系沉积物重金属的分布特征及污染评价

采用ICP-MS方法测定了辽河流域19个采样点位枯水期以及丰水期表层沉积物中6种重金属(Cr、Ba、Ni、Cu、Zn、Pb)的含量。用地累计指数法对污染程度进行了评价,并通过主成分分析法确定了重金属污染来源。结果显示,辽河水系表层沉积物各重金属含量明显低于2008年的调查结果,与中国其它水系相比重金属含量处于低等水平,枯水期重金属含量和污染程度高于丰水期数据。重金属Ba、Zn污染程度较大,Cr、Ni污染较轻,Cu、Pb属于无污染,各重金属污染程度排序为:ZnBaNiCrCuPb。浑河抚顺段L3点位的污染最为严重。通过主成分分析进一步对重金属污染来源的确定,发现前2个主成分的贡献率分别为57.49%和17.22%,污染来源主要是工业和生活污水。     

典型养殖型湖泊中的重金属含量及健康风险特征——以宿鸭湖为例

为评估典型水产养殖型湖泊中的重金属含量水平及其人体健康风险特征,系统采集并测定了宿鸭湖湖水、周边地下水、沉积物及鱼体中的重金属含量.在此基础上计算了不同重金属在不同介质间(湖水-鱼体、湖水-沉积物及沉积物-鱼体)的转移因子,并通过健康风险指数计算定量分析了宿鸭湖水生态系统中重金属对人体的健康影响,以及不同暴露途径的风险贡献率.结果表明:Zn、Ba和Sr在不同介质体内含量均较高,而Sn和Cd的含量均比较低.Cr和Zn在鱼体中的均值含量超过WHO鱼类产品中重金属的含量限值,具有潜在毒性;湖水和地下水中的所有重金属浓度均低于饮用水标准中的相关限值;部分沉积物样品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量超出环境保护部《土壤环境质量标准》(GB15618—2008)自然背景值,但低于美国华盛顿州沉积物化学标准(WAC 172-204-320)中的含量限值,已构成轻微污染.不同介质间的转化因子分析表明,鱼体对湖水中的Zn、Sr、Ba、Cu、Cr、Ni、Co、Sn和Cd均存在富集作用;但除Zn以外,鱼体对沉积物中的其他重金属无明显的富集作用;宿鸭湖水生态系统中的重金属Cr对人体的HRI值为1.6,其健康危害效应不可忽视;食用鱼类是导致Cr人体健康危害的主要途径,贡献率高达94%;最后,与非养殖型湖泊相比,宿鸭湖水库中鱼体内Pb和Cr的含量明显偏高,且重金属从湖水到沉积物的转移因子明显偏高,而从湖水到鱼的生物浓缩因子相对较低.     

钱塘江沉积物重金属污染源解析及生态风险评价

在钱塘江(杭州段)水系的13个采样点采集沉积物样品,分析重金属(Zn、Cr、Cd、Cu、Pb、As、Mn和Fe)的来源并进行了生态风险评价。结果显示,各重金属的浓度平均分别为:Zn 223.76 mg/kg,Cr 73.16 mg/kg,Cd 2.50 mg/kg,Cu 103.73 mg/kg,Pb 46.58mg/kg、As 11.91 mg/kg、Mn 736.4 mg/kg、Fe 2.71×10~4mg/kg。除Mn、Fe以外,其他6种重金属平均含量均超出世界沉积物中重金属的背景值。相关性分析,主成份分析和聚类分析结果显示,Cr、Pb、Cu、As、Zn和Cd主要来源是工业废水排放和化石燃料燃烧。Mn和Fe主要来源是自然环境。地积累指数结果显示各重金属污染程度排序:Cd>Cu>Pb>Zn>As>Cr>Mn>Fe,其中Zn,Pb和As的污染程度为1级(轻度污染),Cu的污染程度为2级(偏中度污染),Cd的污染程度为4级(偏重污染)。单因子潜在生态风险指数结果显示各重金属对生态风险构成危害的顺序为Cd>Cu>As>Pb>Zn>Cr,综合潜在生态风险指数等级显示为强生态风险。人类活动特别是工业生产是造成钱塘江底泥污染的主要原因。     

相平衡分配法在滇池沉积物环境质量评价中的应用研究

对滇池8个采样点沉积物固相和间隙水中的金属含量进行分析测定,用实测方法计算Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As等7种金属在滇池沉积物中的分配系数Kp,利用相平衡分配法和国家地表水环境质量标准(GB3838-2002)中的Ⅲ类水质标准确定了滇池沉积物环境质量基准重点探讨了沉积物中的细颗粒物质(＜63μm)、酸可挥发性硫化物(AVS)、有机碳(TOC)等主要金属结合相对基准的校正方法.通过对118个样点沉积物中各金属的含量与确定的滇池沉积物环境质量基准值进行比较,结果表明,滇池沉积物存在较为严重的As、Cu、Zn、Cr污染,Pb、Cd污染有扩大的趋势.在外源污染得到控制、水质得到改善的情况下,滇池沉积物会成为内在的金属污染源.     

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.     

水泥工业区内土壤剖面金属元素量特征及其指示意义

为了研究水泥工业区内污染土壤中金属元素含量变化特征,对安徽省凤阳县水泥工业区内一条土壤剖面中金属元素(Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Cr、Ba、Mn、Zn)含量进行了测量。结果显示,土壤剖面分2层,第一层(0～20 cm)为污染层,该层Al、Fe、Mg、Na、Ba、Mn、Cr元素主要来源于自然土壤,没有富集,Ca、K、Zn元素主要来源于水泥粉尘的输入,存在富集,其中0～2 cm土壤的富集因子最大,Ca和Zn含量最高,指示0～2 cm土壤被污染的程度最深。第二层(20 cm以下)为土壤母质层,该层各金属元素含量相对比较稳定。由于0～2 cm土壤中Ca、Zn元素还没有大量向下淋溶,导致第一层土壤中Ca、Zn含量随采样深度的增加而减少。土壤剖面中Ca和Zn的含量能指示水泥粉尘对工业区土壤环境的污染,土壤母质层的Ca、Zn含量可以作为参考的警戒值。     

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.     

东寨港潮间带沉积物重金属环境背景值构建研究

潮间带沉积物作为重金属污染物的源和汇,对海岸带生态环境有着至关重要的影响。本文利用海南省东寨港2个柱状沉积物样品的重金属数据,结合数理统计方法,分析沉积物中Si、Al、Fe、Ca、Li、Ba、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Ni等12种元素的空间分布特征,选取了归一化重金属元素,建立了东寨港潮间带沉积物各重金属环境背景线。结果表明:柱状沉积物各元素平均值含量排序为Si(以SiO₂计)>Al(以Al₂O₃计)>Fe(以Fe₂O₃计)>Ca(以CaO计)>Ba>Zn>Cr>Li>Pb>Ni>Cu>Cd,其中,SiO₂、CaO、Cu和Pb的变异系数小于10%,表现为弱变异性,其它8种元素表现为中等变异强度。各元素在垂向分布上差异明显,其中沉积物SiO₂含量最高,且随深度增加逐渐减小,30 cm以下的沉积物各重金属元素与Al、Fe、Ba、Li在垂向上的变化规律类似。选用Al作为归一化元素,构建了Al元素和重金属元素的一元线性回归方程,绝对系数R2大都在0.85以上,建立了区域重金属环境背景线。本文以东寨港作为中国南部特定类型沉积物代表,其沉积物重金属背景值构建为全国潮间带沉积物环境本底构建提供了有力补充,为潮间带区域的生态安全和环境安全提供基础数据支撑。     

基于采煤塌陷成湖区分析沉积物中铁锰分布特征及随季节变化规律

为分析采煤塌陷成湖区的沉积物的铁锰含量和碱性磷酸酶活性随时间变化规律,对其环湖设20个采样点进行采样测量。结果表明,采煤塌陷成湖区的沉积物的Fe含量在0.061~1.731 mg/g范围内变化,夏季和秋季较高,冬季最低;采煤塌陷成湖区的沉积物的Mn含量在0.012~0.911 mg/g范围内变化,冬季含量最低,秋季含量最高;采煤塌陷成湖区的沉积物的碱性磷酸酶活性在53.15~560.03 mg/(kg·h)范围内变化,夏秋季较高,冬春季较低,在不同季节与Mn含量均存在正相关关系。第一层的铁锰含量以及碱性磷酸酶活性都较高,说明人类活动对采煤塌陷成湖区有较大的影响。     

浙江近岸海域海水和沉积物中铬形态分布特征研究

本研究在浙江近岸4个海域开展同步采样和观测,分析海水和沉积物中铬（Cr）形态分布特征。结果表明,表层海水总Cr浓度范围为0.405～0.653μg/L,Cr(Ⅵ)浓度范围为0.009～0.087μg/L;底层海水总Cr浓度范围为0.426～0.638μg/L,Cr(Ⅵ)范围为0.005～0.099μg/L,海水中Cr形态含量分布与深度无相关性。沉积物中Cr含量范围为50～82 mg/kg,以残渣态为主;有效态Cr的含量大小依次为有机结合态Cr>铁锰氧化物结合态Cr>离子交换态Cr>碳酸盐结合态Cr;沉积物中水溶态Cr(Ⅵ)含量范围为2.99～11.71μg/kg,小于0.02 mg/kg。上述结果表明,浙江近岸海域环境存在一定程度的Cr污染,但水溶态Cr(Ⅵ)含量低,潜在风险较小。     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu无污染.     

古边缘海的识别──其物质组成特征

通过沉积作用及岩浆活动卢物的特征，可以识别古边缘海的存在：沉积作用形成的沉积物主要为火山碎屑岩、深污浊积岩；而岩浆活动的产物主要是玄武岩，其特征是具有高挥发组分，高气孔中，K、R和Ba含量较高，Fe、Mg、Cr、Zr和Ni含量较低，LIL/HFS比值较高，K／Rb、K／Ba和Zr／Nb比值较低，轻稀土富集中等偏高等。