三峡库区重庆段重点水域沉积物多环芳烃的污染特征及生态风险评价

采用液相色谱法对三峡库区重庆段9个断面沉积物样品的多环芳烃(PAHs)进行了分析。结果表明,三峡库区重庆段沉积物中ΣPAHs质量比范围为68.6~4 226 ng/g,平均质量比为685 ng/g;7种致癌单体Σ7PAHs质量比范围为23.7~1 265 ng/g,平均值为261ng/g,属中等污染水平。沉积物中ΣPAHs质量比最高点位于化工园区下游,其余断面质量比较低且变化较小;化工园区下游以2~3环为主,占总量的50.66%,其余断面以5~6环为主,占总量的25.90%~67.01%。沉积物中PAHs来源主要为木柴、煤燃料的高温燃烧。沉积物质量基准法和质量标准法评价结果表明,化工园区下游沉积物存在生态风险,有必要开展PAHs污染来源调查和底质生态修复研究;其余断面存在潜在生态风险,需加强监测。     

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.     

耕作方式对农田土壤PAHs分布特征的影响

以沈抚灌区为研究区域,分析了不同耕作方式对农田土壤多环芳烃分布及组成的影响.结果表明,停灌30 a来,沈抚灌区周边不同耕作方式的农田土壤受PAHs污染仍较为严重,属于中度以上污染.美国环保署(USEPA)规定的16种PAHs中有15种被检测出,主要富集在表层土壤(0～20 cm),质量比为3 518～9 140 μg/kg,以高环芳烃(>4环)为主;亚表层土壤(20～40 cm)中PAHs质量比显著低于表层土壤,以低环芳烃(<4环)为主.不同耕作方式对农田土壤PAHs质量比影响较大,表层土壤水田耕作下土壤PAHs残留量最高,水田-旱田轮作比长期旱田耕作模式下土壤PAHs质量比高70%;亚表层土壤中耕作下长期旱田耕作下土壤PAHs质量比最低,为1 020 μg/kg.亚表层土壤PAHs与有机质存在着显著的相关性(p<0.05).w(IcP)/[w(IcP)+w(BgP)]和w(Fla)/[w(Fla)+w(Pyr)]分析表明,表层土壤PAHs来源除受长期污灌影响外,耕作方式和环境因素不容忽视.     

湖北鸭儿湖表层沉积物与鱼体中Hg质量比的相关性研究

采用固/液Hg自动分析仪,对采自湖北鸭儿湖氧化塘的鲢鱼、鳙鱼及表层沉积物(0～20 cm)中Hg质量比进行了检测.1998年采集的畸形鲢鱼鱼肉中Hg的平均质量比为(1.723±0.926) mg/kg (n=5),分别是美国FDA人体健康影响标准(1.0 mg/kg) 和我国食品卫生标准(0.3 mg/kg)的3.2倍和10.6倍,超标率均达100%;2002 年采集的畸形鲢鱼、畸形鳙鱼鱼肉中Hg的平均质量比分别为(0.572±0.118) mg/kg(n=10)和(0.739±0.118) mg/kg (n=10),是我国Hg食品卫生标准的1.9倍和2.5倍,超标率达100%.沉积物中Hg的平均质量比为5.08 mg/kg.两年采集的鸭儿湖氧化塘鱼肉、表层沉积物中总Hg质量比的分析和比较表明,表层沉积物中Hg质量比与鱼体内Hg质量比呈明显的正相关性(R=0.959).研究结果表明,污水养鱼中Hg通过食物链所导致的食品安全问题应引起人们高度关注.     

枸杞岛潮间带表层沉积物重金属污染及潜在生态危害

随着人为活动或干扰带来的污染物负荷的持续增加,海洋潮间带的环境压力日趋严重,然而重金属污染对潮间带的生态影响研究鲜见报道。以生物资源丰富的枸杞岛潮间带为研究区域,于2013年7月对7个站点表层沉积物中6种常见的重金属进行了调查,并通过单因子污染指数法、Hakanson潜在生态危害指数法对污染现状及潜在生态危害进行了评价。结果表明,枸杞岛潮间带表层沉积物中Zn、Cu、As、Pb、Cd、Hg的平均质量比分别为91.33 mg/kg、34.12 mg/kg、6.62 mg/kg、4.40 mg/kg、2.14 mg/kg和0.04 mg/kg(干重)。除Cd超出我国GB 18668—2002《海洋沉积物质量标准》中的二类标准外,其余5种重金属质量比均满足一类标准。Cd、Hg和Pb的质量比在各站点间差异较大,Cu、Zn、As空间分布比较均匀。重金属残留水平与总有机碳质量分数有较明显的相关性,但与微粒径组分相关性不显著。污染及潜在生态风险评价结果都显示,Cd污染为中等到重度污染水平,其余重金属为轻微污染。总体来说枸杞岛潮间带沉积物生态风险较轻微,但存在Cd生态污染危害的风险。     

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.     

贵州草海表层沉积物重金属分布特征及污染评价

以Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg 7种重金属为研究对象,均匀布点采集草海表层0~30 cm沉积物,测定样品重金属质量比,分析其空间分布,并应用地累积指数法、潜在生态风险指数法和生物效应浓度法对重金属的潜在生态风险进行了评价。结果表明,湖泊表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As和Hg质量比分别为14.8~50.8 mg/kg、26.1~108.0 mg/kg、72.0~473.0 mg/kg、0.6~10.1 mg/kg、25.6~136.0 mg/kg、6.0~22.6 mg/kg和0.039~0.088 mg/kg,其中Cd超标率为100%,最大超标达50.5倍,为主要污染物,S1和S2两站位污染严重。Cd处于强~极强污染级别,具有强生态风险,负面生物毒性效应频繁发生;Cu、Cr、As、Pb和Zn处于无~中度污染级别,具有中等生态风险,负面生物毒性效应发生但不频繁;草海几乎不受Hg污染。空间分布上,靠近威宁县城且受人工码头航运影响的东北湖区(代表站位S1和S2)及白家嘴码头附近湖区(代表站位S4)污染严重,重金属污染分布规律大致呈由东向西逐渐降低的趋势。     

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.     

土壤中多环芳烃的垂直分布特征及来源研究——以四川省南充市区为例

为了解土壤垂直剖面PAHs的分布特征及来源,运用气相色谱法对四川省南充市区土壤中PAHs的纵向分布特征进行了分析,并运用聚类分析法对PAHs进行源解析.结果表明,美国环保局优先控制的16种多环芳烃,炼油厂附近土壤剖面中检测出12种,加油站检出14种.土壤垂直剖面中PAHs总质量比随着土壤深度的增加呈下降趋势,最高值出现在10～30 cm,而不是表层;50 cm以下土层中PAHs质量比和种类数目锐减.低环PAHs在土壤各剖层均被检出,以2环和3环为主,单种PAH以芴、菲和荧蒽为主;而高环PAHs多出现在地表附近的土层.各剖层中PAHs质量比和种类数目的变化表明,低环PAHs比高环PAHs更容易往土壤深层迁移.聚类分析揭示了土壤中PAHs污染源来自于煤的不完全燃烧和石油及相关产品的泄漏、挥发及燃烧.     

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。     

白洋淀沉积物理化特性及营养盐分布特征

为明确白洋淀沉积物的理化特性和氮磷营养盐的分布及赋存形态,以便理解营养盐在淀内生态环境中的行为,选取表层沉积物,测定了其物理化学参数及氮磷营养盐的分布。结果表明,白洋淀沉积物组成以黏土为主,属偏碱性钙质土,其阳离子交换量和有机质质量比分别为96.55~306.93 cmol/kg、1.42~21.06 g/kg,总氮和总磷的质量比分别为1 608.04~2 350.68 mg/kg、257.48~563.34 mg/kg。氮主要以有机氮形态存在,磷主要以钙磷形态存在。沉积物中总氮与总磷无显著相关性,表明二者没有同源性,但总磷与有机质有一定相关性。     

四种典型虾池的磷含量及解磷细菌数量分析

针对滩涂土池、河口区土池、高位池、虾蟹混养土池4种华南典型对虾养殖池,对水体和沉积物中的磷含量及解磷细菌数量进行了比较分析。结果表明,高位池水体中活性磷酸盐质量浓度为0.308mg/L,显著高于其他3种池塘(p0.05),其他类型池塘均低于0.018mg/L。滩涂土池、河口区土池和混养土池底泥中的总磷质量比分别为506 mg/kg、1 049 mg/kg和660 mg/kg。不同类型池塘中的解磷细菌数量存在差异,滩涂土池及河口区土池底泥中无解磷细菌检出,高位池和混养土池水体解磷细菌分别为2.67×10~3CFU/m L和2.07×10~3CFU/m L,其中解磷细菌数量占异养细菌的比例均低于3.10%。研究表明,不同类型虾池底泥中的总磷水平高,但水体中活性磷酸盐质量浓度较低,且池中的解磷细菌数量低。针对这一状况,可考虑科学提升环境中解磷细菌的数量水平,促进池塘的磷循环,有助于消减养殖时潜在的磷污染风险。     

贵州中部土壤砷累积特征及异常富集成因研究

为探究贵州中部耕地土壤As异常富集地球化学成因,利用贵州省多目标区域地球化学调查(贵阳市)成果,分析贵州中部地区表层及深层土壤As累积特征及分布规律,并结合区域地质背景及岩石地球化学数据研究耕地土壤As异常富集的成因.结果 表明,贵州中部地区表层土壤与深层土壤As平均质量比分别为22.2 mg/kg与26.3 mg/kg,分别是全国土壤As背景值与基准值的2.5倍和2.9倍.研究区土壤As分布受地质背景制约,其中三叠系地层风化形成的土壤As质量比较高,表层、深层土壤As平均质量比分别为26.0 mg/kg和30.1 mg/kg,成土母岩As平均质量比为28.4mg/kg,具有典型的高As地球化学背景.剖面土壤As质量比呈明显的深部富集特征,土壤剖面As质量比与Fe、Al、Si的相关性关系表明,成土母岩的风化程度是影响岩溶区土壤As累积的重要因素.在岩溶区,强风化土壤中存在As的异常富集,其可能与铁氧化物对As的吸附有关.     

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.     

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。     

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。     

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)。     

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)。     

重庆园博园龙景湖水体中无机硫分布特征及有机质的影响

龙景湖是一个新建的人工深水湖,夏秋季节由于H2S等产生的黑臭问题严重阻碍了园区的发展。对龙景湖沉积物、孔隙水和上覆水的无机硫、有机质进行了研究。结果表明:上覆水和孔隙水中硫酸盐(SO2-4)质量浓度分别为10.20~76.87 mg/L、7.13~20.45 mg/L,总有机碳(TOC)质量浓度分别为89.00~164.08 mg/L、12.81~116.20 mg/L,上覆水中溶解性硫化物质量浓度为16.32~64.21 mg/L;沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)质量比为100.90~311.83 mg/kg,铬还原硫化物(CRS)质量比为106.01~471.53 mg/kg,元素硫(ES)质量比为57.87~351.63 mg/kg。上覆水中SO2-4和S2-沿深度方向分别增加和减少,沉积物中3类还原态硫(AVS、CRS、ES)沿深度方向均先增加后减少,且质量比从大到小为CRS、AVS、ES。上覆水中TOC充足,SO2-4(X)与TOC(Y)的质量浓度成反比(Y=-0.637X+147.73),SO2-4是硫酸盐还原过程的控制因素;孔隙水中SO2-4与TOC的质量浓度成正比(Y=3.1385X+14.061),TOC含量和生物有效性为SO2-4还原过程的控制因素。研究表明,原龙景水库、凌云桥等位置SO2-4还原性最强,是湖水夏秋季节产生黑臭问题的潜在位置。     

排污河沉积物中重金属污染的生态风险评价

以天津市某排污河河道沉积物为研究对象,分析了底泥中Zn、Cu、Cr、Pb、Ni、Cd和Mn的质量比,并用潜在生态风险指数法和地累积指数法对7种重金属的污染状况和生态风险进行了评价。结果表明,Zn的质量比水平最高,平均达1 061.2 mg/kg;而Cd质量比水平最低,均值为4.8 mg/kg。以海滦河流域沉积物背景值为参考值,河道底泥重金属污染严重,其中Cu、Zn、Cd的质量比远远超过背景值,为主要污染风险因子。Cd和Cu在6个采样点都呈现出极大的污染风险,Pb的污染风险则较低。