降雨期间岩溶地下河溶解态多环芳烃变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间在重庆南山老龙洞地下河出口处进行连续采样监测,利用GC-MS定量分析地下河溶解态中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,研究了降雨期间地下河溶解态PAHs变化特征及来源.结果表明,地下河溶解态PAHs对降雨反应迅速,ΣPAHs出现4个峰值,有2个出现在流量上升阶段,另外两个分别出现在流量最大值处和流量下降阶段.ΣPAHs范围为101~3 624 ng·L-1,平均值578 ng·L-1,7种致癌性PAHs变化较大,含量变化为ND~336 ng·L-1,平均值31.1 ng·L-1,PAHs的组成以低环(2、3环)为主,占水体ΣPAHs的86.17%;降雨对ΣPAHs影响较大,主要表现为雨水对大气污染物的清除及地表径流对地表污染物的冲刷.降雨期间水体中PAHs主要来源于石油类产品、煤炭等化石燃料的不完全燃烧、天然成岩过程,降雨期间老龙洞地下河水体中PAHs污染大部分为中等到重污染水平.     

岩溶地下河水中多环芳烃、脂肪酸分布特征及来源分析

为探究重庆青木关岩溶地下河水中多环芳烃(PAHs)和脂肪酸的含量组成、分布特征、来源及污染水平,2013年雨季和旱季分别于地下河中进行水样采集,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对水样中PAHs和脂肪酸的组分进行定量分析.结果表明,青木关地下河水中PAHs和脂肪酸的含量范围分别为77.3~702 ng·L~(-1)和3 302~45 254 ng·L~(-1).组成上,PAHs以2~3环为主,其比例高于90%,脂肪酸碳数范围为C10~C28,以饱和直链脂肪酸为主,其次为单不饱和脂肪酸.分布特征上,雨季:地下河水中各采样点PAHs的含量差异较小,脂肪酸的含量在入口、出露处和出口呈现依次降低的趋势,其中出露处和出口脂肪酸的含量较为接近;旱季:地下河水中PAHs含量在入口、出露处和出口呈现先降后升的趋势,脂肪酸含量在各采样点较为接近.总体上,地下河水中PAHs和脂肪酸的含量都表现为雨季显著高于旱季.来源分析表明,青木关地下河水中PAHs主要来源于该河流域煤和木材、农作物秸秆等生物质的燃烧;脂肪酸主要来自该河流域内硅藻、绿藻等水生藻类和细菌,其中以水生藻类的贡献占主导.地下河水受到PAHs中轻度污染,相对于旱季,雨季污染更严重.     

碧水岩地下河中微量金属元素对降雨的响应特征及来源分析

在降雨条件下,利用自动采样器对广西碧水岩地下河出口进行高频采样,分析了碧水岩地下河出口水体中Cu、Pb、Zn、Cd等微量金属元素的水化学动态变化特征,探讨了地下河水中微量金属来源及其对降雨的响应机制.结果表明,地下河水化学组分表现出了较明显的规律,其中主要元素Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO-3等在降雨过程中稀释作用明显,而Al、Mn、TFe、Cu、Pb、Zn、Cd等金属元素对降雨响应敏感,其质量浓度在降雨过程中有所升高,相应质量浓度曲线均表现出多峰值特点,且在最大降雨发生后第9 h达到最大峰值.推断水岩作用、河底沉积物再释放和水土流失是导致河水金属元素浓度增高的原因,金属元素不同来源及地下河双入口的结构特征是形成金属元素质量浓度曲线多峰值的原因,其中水岩作用引起的水化学变化较河底沉积物再释放和水土流失更敏感,而后者是导致河水重金属元素增加的主要原因.监测期间,溶质在地下河中的平均迁移速度约为0.47 km·h~(-1),污染物运移速度较快,因此,通过对岩溶地下河水化学动态的监测,掌握微量金属组分来源及迁移特性,对于地下河水环境污染治理具有重要意义.     

硫氧同位素解析典型岩溶地下河流域硫酸盐季节变化特征和来源

全球约1/4的饮用水源为岩溶水,但岩溶含水层极易遭受人类活动污染.以八步地下河为例,利用硫酸盐（SO₄^2-）浓度、硫氧同位素（δ³⁴S-SO₄和δ¹⁸O-SO₄）和水中氧同位素（δ¹⁸O-H₂O）研究岩溶小流域SO₄^2-的丰、枯水期两个季节变化特征和来源.结果表明：①受酸性矿坑水（acid mine drainage,AMD）直接影响的采样点SO₄^2-浓度较高（≥250 mg·L^-1）,枯水期>丰水期,其他采样点浓度季节变化相对较弱且浓度低.②地表水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-10.5‰和4.7‰,枯水期为-11.5‰和1.3‰;地下水丰水期δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄平均值分别为-2.9‰和7.1‰,枯水期为-3.2‰和6.2‰.地表水和地下水中δ³⁴S-SO₄与δ¹⁸O-SO₄值都存在丰水期偏重、枯水期偏轻的特征.③丰、枯水期流域内地表水和地下水中各采样点δ³⁴S-SO₄值变化不明显,表明在特定的采样点SO₄^2-的来源相对稳定.④地表水和地下水中SO₄^2-主要来源于雨水、硫化物和石膏,地下河出口各来源丰水期所占的比例分别为13%、40%和47%,枯水期为18%、39%和43%.     

重庆雪玉洞地下河溶解态脂肪酸来源解析及变化特征

为研究岩溶地下河中溶解性有机质来源及变化特征,2014年11月1日和11月8日分别对重庆丰都雪玉洞地下河入口(Site 1)及出口(Site 2)进行取样,利用气相色谱气质联用仪(GS-MS)对样品中溶解态脂肪酸的组分进行定量分析.结果表明,Site1和Site2溶解态脂肪酸平均浓度分别为1698和4419 ng·L~(-1),地下河出口处溶解态脂肪酸浓度明显高于地下河入口处;各采样点中溶解态脂肪酸组成以低碳数饱和直链脂肪酸(C≤20:0)为主要组成部分,其次为单不饱和脂肪酸;结合主成分分析(PCA)表明,雪玉洞地下河水中DOM主要来源于土壤中细菌、真菌等微生物,其次为洞外地表河流中DOM向雪玉洞地下河水中的输入.另外,洞内游客的旅游活动对地下河水中DOM的来源影响明显.     

岩溶地下河系统多介质中多环芳烃污染特征及来源解析

为了确定岩溶地下河系统内不同环境介质中多环芳烃(PAHs)的污染特征及来源,选择典型的清水泉地下河为研究对象,采用2013~2014年同期采集的空气、地下河水、沉积物和土壤样品测试数据,运用16种多环芳烃(PAHs)的成分谱、分布特征和特征比值,结合其物理化学性质进行对比分析.结果表明,空气和地下河水以萘(Nap)、菲(Phe)和荧蒽(Fl A)这3种2~3环PAHs为主,其中空气的2~3环PAHs比例为71.66%,地下河水的2~3环PAHs比例为54.84%,而沉积物和土壤以4~6环PAHs为主,其中沉积物的4~6环PAHs比例为54.26%,土壤的4~6环PAHs比例为65.06%;环境介质中PAHs的浓度变化表明上游小于中游,中游小于下游,这与污染源排放、吸附作用等相关;PAHs来源解析表明,上游乡村地区PAHs来源以草、木、煤燃烧源为主,敢怀村天窗附近显示为石油源,地下河出口处PAHs来源则以石油源和燃烧源的混合源为主.     

铜陵某废弃硫铁矿区土壤重金属污染特征及来源解析

为弄清铜陵市某硫铁矿开采对周边土壤重金属污染影响,在露天采矿场、农田、山林、村庄和河道等,采集50个点位表层土壤和沉积物样,分析Zn、 Cr、 Cu、 Pb、 Ni、 Cd和As含量,解析土壤重金属空间分布特征,评估重金属污染程度和潜在生态风险水平,并识别土壤重金属污染来源.结果表明,矿区土壤呈弱酸性（pH均值为6.32）,除Ni元素外,其他重金属含量都超过铜陵市土壤背景值,且河流沉积物中Ni和Cd富集较为明显.根据内梅罗污染指数,判定Pb和As总体处于重度污染,Cu和Cd为中度污染,其他元素为轻污染或无污染;不同用地类型综合污染指数排序为：采矿场>河道>山林>农田>村庄,其中采矿场和河道属于重度污染,林地以中度污染为主,农田和村庄以轻度污染为主.Pb、 As和Cd均属于中等生态风险,潜在生态风险指数贡献率分别为33.27%、 27.39%和20.22%,远大于其他4种元素;不同用地类型潜在生态风险指数排序结果与综合污染指数相同,其中采矿场和河道属于高风险水平,林地为中等风险,其余为轻微风险.相关性分析、主成分分析（PCA）和正定矩阵因子分解模型（PMF）所得结...     

降雨条件下岩溶泉水中悬浮颗粒物的运移特征及来源分析

降雨期是揭示岩溶地下水系统物质能量输入和输出的重要阶段.以重庆青木关地下河系统的出口姜家泉为例,监测了降雨条件下泉水中不同粒径悬浮颗粒物分布,辅助以水文地球化学手段,对岩溶地下水悬浮颗粒物的运移特征和来源进行了探讨.结果表明,在降雨初期,由于外源物质的输入,泉口渠道地表水中0～11μm悬浮颗粒物的数量急剧升高;而后当地下水主要靠岩溶裂隙水补给时,泉水中0～11μm悬浮颗粒物的数量升高,再悬浮作用占到主导地位;继而雨水补给整个流域地下水系统,稀释作用占主导地位时,泉水中0～4μm悬浮颗粒物的数量升高,地下水悬浮颗粒物为外源物质.由于研究区特定的水文地质条件和降雨强度,悬浮颗粒物的临界粒径为4μm,对于泉水是否受到微生物的污染可能有着重要的指示意义.     

雷州半岛地下水重金属来源解析及健康风险评价

地下水重金属的来源确定和健康风险评估,是新时期我国环境管理中重点关注和亟待解决的问题之一.为了解雷州半岛地下水环境状况,采集44件地下水样品,测定分析了Cr、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb元素的浓度和空间分布特征,并运用相关系数和主成分分析探讨了地下水重金属的来源,最后结合健康风险模型对不同途径所引起的健康风险进行评价.结果表明：①除As、Mn和Cd外,雷州半岛地下水重金属元素的平均值均未超过Ⅱ类水质标准（GB/T 14848-2017）.②总体空间分布表现出明显的空间差异性,即南部高于北部.③研究区8种重金属可被辨识出3种主成分（PCs）,PC1（Cu、Zn、Cd和Pb）主要为工农业及交通因子,PC2（Cr、Mn和As）主要为自然源和人为源双重因子,PC3（Hg）主要为自然源因子.④研究区各金属的健康风险均在可接受范围内,成人的风险高于儿童,饮用途径的风险高于皮肤暴露途径.环保部门应指导合理地开采地下水资源,严格控制污染来源,以期降低健康风险.     

重庆南山老龙洞地下河系统重金属分布、迁移及自净能力

2013年12月(冬季)和2014年6月(夏季)分别采集重庆南山老龙洞地下河上覆水,孔隙水和表层沉积物样品.分析重金属Mn、Pb、Cu、As在上覆水-孔隙水-表层沉积物中的分布及迁移特征,研究地下河对重金属的自净能力,以期为岩溶区城镇的发展和地下水的合理开发与保护提供科学依据.地下河上覆水和孔隙水中Mn、Pb、Cu、As检出率为100%,其质量浓度大小为MnPbCuAs,夏季冬季,孔隙水上覆水;地下河上覆水因Mn、Pb含量超标已不可作为饮用水源,夏季重金属在孔隙水和上覆水之间的浓度差大于冬季,更容易扩散到上覆水中影响上覆水水质;地下河表层沉积物存在重金属富集现象,4种重金属总量自采样点UGR6到采样点UGR5呈减少趋势,由采样点UGR5至采样点UGR0段逐渐增加;表层沉积物中Mn具有极强的不稳定性和迁移性,容易污染上覆水,扩大污染区域;地下河对Mn具有很强的自净能力,其中表层沉积物对Mn的自净能力要大于岩溶管道壁.     

降雨条件下岩溶地下水微量元素变化特征及其环境意义

对降雨期间青木关岩溶地下河水的化学特征进行连续监测,获取了Ba、Sr、Fe、Mn、Al这5种微量元素及其他常量元素质量浓度的高分辨率数据.运用相关性分析和浓度变化曲线分析微量元素来源及其迁移路径,并结合流域地质背景探讨地下河微量元素变化特征的形成过程.研究发现,Ba和Sr元素为碳酸盐岩溶解的产物,储存于岩石裂隙、孔隙等介质中,经扩散作用进入地下河,质量浓度变化较小;而Fe、Mn、Al均来源于土壤,其中Fe、Al元素主要通过落水洞直接进入地下河,而Mn则通过土壤-岩石多孔介质补给地下河,三者浓度变化很大,对降雨响应强烈.结果表明,5种微量元素质量浓度均低于1 mg·L-1,Fe、Mn、Al元素最高质量浓度均超过饮用水限值.地下河Al、Fe元素质量浓度变化在一定程度上指示着水土流失和水质变化状况,因此有必要加强落水洞附近的环境保护和治理,从源头控制污染源.     

喀斯特地区城市绿地土壤呼吸对降水变化的响应研究

降水是影响土壤呼吸一个重要的影响因子,研究降水对土壤呼吸的影响,对估计和预测陆地生态系统土壤呼吸变化有着重要的意义,但目前自然降水对喀斯特地区城市绿地土壤呼吸影响的研究目前还鲜有报道.本研究利用静态暗箱法,对降水后贵阳城市绿地土壤呼吸速率变化进行了24 h定位监测,对比研究了不同强度降水后土壤呼吸速率变化,并分析了水热...     

重庆市典型降雨径流中颗粒物粒径与重金属污染输出特征研究

选择重庆市渝北区水泥路面、沥青路面和屋顶面等3种典型的下垫面,以及中华坊、柏林公园汇水区作为新旧城区的典型代表,收集降雨径流样品,研究山地城市降雨径流中颗粒物粒径分布与重金属含量之间的关系。结果表明:在典型场降雨径流事件中,重金属输出形态主要是以颗粒态形式;初期径流中颗粒态Pb、Ni、Cu、Cd和Cr的百分数均超过60%。水泥路面、沥青路面和屋顶面3个下垫面径流中颗粒物粒径<240μm的体积百分数分别为92.66%、86.16%、91.74%,进入下水道后<240μm的颗粒物的体积百分数减少到81.77%;在柏林公园和中华坊汇水区,径流中颗粒物粒径<240μm的体积百分数分别为84.34%和92.13%。水泥路面和沥青路面径流中重金属含量与颗粒物总量均在0.05水平上显著相关;柏林公园和中华坊径流中重金属(除Cr和Pb外)与颗粒物不存在显著相关性。不同粒径段颗粒物与重金属之间的相关性差异明显,重金属主要是与<52μm粒径段的颗粒物总量极显著相关(Pearson相关系数>0.758),表明重金属主要与细小的颗粒物结合,山地城市降雨径流中重金属的污染控制关键是去除下垫面累积的细颗粒。     

天津农田重金属污染特征分析及降雨沥浸影响

降雨过程对农田土壤重金属的淋洗效应是影响重金属在土壤中迁移与转化的重要过程.本文不仅考察了天津市污灌区农田表层土壤中7种重金属的含量水平和空间分布特征,还结合之前发表的地表径流中重金属含量数据,探讨了自然界降雨对土壤重金属的淋洗作用.多元分析结果表明,农田土壤中各种金属含量差异较大.其中Zn含量最高[(106.61±56.24)mg·kg-1],Cd含量最低[(0.31±0.31)mg·kg-1],但Cd含量4倍于当地土壤背景值(0.090 mg·kg-1).7种土壤重金属综合污染指数排序为CdCuNiZnAs≈CrPb.土壤Cd、Cu、Ni和Zn分别属于中度污染、轻度污染和警戒水平,而As、Cr和Pb均属于安全等级.多元分析结果还表明,研究区内土壤Cd主要来源于人为活动,包括工业及机动车排放、污水灌溉等,Zn、Cu、Cr、Ni和Pb受人为源和自然源的综合影响,而As则主要为自然源.降雨过程对土壤中7种重金属的浸出情况排序为CdAsCu≈PbNiCr≈Zn.综上,天津市土壤Cd污染较为突出,需要进行重点监测及专项治理.     

黄河兰州段城市河道表层沉积物重金属空间分布特征及来源解析

为研究黄河流域城市河道表层沉积物重金属污染特征和来源,以黄河兰州段为研究区,采集46个表层沉积物样品并测定了重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的含量.分别采用单因子污染指数(P_i)、地累积指数(I_geo)和沉积物污染指数(SPI)对这8种重金属污染特征和生态风险进行了评估,并利用相关性分析方法(CA)、正定矩阵因子分解法(PMF)和主成分分析/绝对主成分分数法(PCA/APCS)相结合的手段解析了表层沉积物中重金属的来源.结果表明,表层沉积物重金属平均含量除As之外,其余7种重金属的平均含量均高于兰州市和甘肃省土壤元素背景值;空间上,各重金属元素含量高值集中于河道拐弯处;单因子污染指数和地累积指数结果均表明,表层沉积物以Cr污染为主,Cd和Ni污染次之;沉积物污染指数结果表明,重金属生态风险等级为自然-低风险级别.研究区表层沉积物中Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb等重金属的主要来源为工农业混合源、自然源以及工业和交通活动复合源,贡献率分别为77.6%、11.4%和11%.     

城市功能对贵阳市城区土壤重金属分布的影响

将贵阳市城区土壤按照不同功能区取样分析,研究贵阳市城区多种土地利用功能下土壤重金属累积(污染)程度及分异特征。结果表明:贵阳市城区校园土壤As(21.8mg/kg)、Ni(47.1mg/kg)和Pb(139mg/kg)含量最高,工业区土壤Cd(1.48mg/kg)和Zn(314mg/kg)含量最高,垃圾中转站土壤Cu(115mg/kg)含量最高,工业区、学校、垃圾中转站和交通十字路口土壤重金属累积较重,并已达到轻度污染,住宅、公园和广场土壤重金属累积程度较轻,处于清洁水平。工业区土壤主要污染金属为Cd、Zn和Pb,学校、交通路口土壤主要污染元素是Pb和Cd,垃圾中转站土壤主要污染元素是Cd和Zn。贵阳市城区土壤Cd、Zn和Pb受人类活动影响较大,其中土地利用功能导致贵阳市城区土壤Pb的分异程度最大。     

中国北方某市城市绿地土壤重金属空间分布特征、污染评价及来源解析

为掌握北方某市城市中心区绿地土壤环境状况,对其中心区城市绿地土壤重金属(Cd、Hg、As、Pb、Cu、Cr、Zn和Ni)的空间分布、来源及污染现状进行分析和评价.结果表明,该市中心区的城市绿地土壤环境质量整体良好.土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn和Ni的含量均值分别为:0.172、0.202、9.02、34.7、57.0、31.2、85.7以及26.3 mg·kg^-1.Cd、Hg、Pb和Zn平均含量均超过同为北方地区的京津唐土壤背景值.所有点位各项重金属含量均不超过国家建设用地土壤污染风险管控标准的污染风险筛选值.空间上,As、Cr和Ni含量高值出现于西北部; Cd和Zn含量高值出现于东北部; Hg、Pb和Cu的高值区集中在城市核心区.对于不同土地利用类型土壤,Cd、Zn和Ni在企业绿地土壤中含量显著高于其他元素,Hg、Pb和Cu等在公园绿地和居民绿地土壤中含量较高.土壤污染评价结果表明,97.2%的样点内梅罗综合污染指数小于1,为清洁土壤;所有样点潜在生态风险指数均小于80,属轻微生态风险水平.多元统计分析表明,Cu、Pb和Hg为人为源,与古建...