黄河干流表层沉积物中重金属形态分析与风险评价

对黄河全流域表层沉积物样品中重金属元素 (As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、V、Co) 的赋存形态进行分析,发现Cd的可利用态占比较高,其余重金属以残渣态为主。基于可利用态重金属含量计算重金属风险评价标准、次生相和原生相分布比值,从而对表层沉积物中重金属的生态风险进行评估。结果表明,整个流域中Cd的生态风险最高。此外,Cd和Pb等重金属在M6点位迁移性较高,存在一定的生态风险。对可利用态重金属进行人体健康风险评价,发现M6点位儿童的致癌 (8.76×10⁻⁶) 和非致癌风险总值 (0.32) 最高。成人与儿童非致癌健康风险总值中As的贡献率最大 (61.28%和62.71%) ,致癌健康风险总值中As的贡献率也最大 (75.91%和75.98%) ,但总体均未超过美国环境总署推荐的人体最大可接受范围。本研究可为识别黄河干流表层沉积物中重金属风险及制定相应污染防控策略提供参考。     

珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征

研究了广州市珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征,并对各形态氮中氨氮含量进行探讨。采用连续分级浸取法将沉积物中的氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)。结果表明,沉积物中总氮(TN)的质量浓度为3 469.15～8 358.56 mg/kg,各形态氮含量为IEF-NSOEF-N≈SAEF-NWAEF-N。IEF-N是4种形态氮中对水体影响最大的,且IEF-N中氨氮含量较高。氮是影响水体水质的重要因素,其中氨氮是判定水体是否黑臭的重要指标。珠江涌沉积物中的氮对水体水质的威胁不可忽视。     

水源水库沉积物磷的赋存形态及其与间隙水磷的关系

为了探明水源水库沉积物磷的赋存形态及其对水体磷的影响,采用连续提取方法,研究了周村水库沉积物中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物各形态磷与总磷、烧失量及间隙水中磷的相关性。结果表明,周村水库内源磷负荷较高,沉积物中TP表现出表层富集的现象,表层沉积物中TP空间分布存在较大差异,上游浅水区为554~563 mg·kg-1,库心附近为424~1 161 mg·kg-1,而坝前深水区高达812~2 969 mg·kg-1。无机磷（IP）是总磷（TP）的主要成分,占TP的79.26%~89.12%,IP主要由铝/铁磷（Al/Fe-P）构成。沉积物中的Al/Fe-P含量很高,具有很大的磷释放潜能。沉积物中各形态磷的浓度垂向分布随深度增加而逐渐降低,其中B、C两点变化最为明显。相关性分析结果表明,间隙水PO43--P与Fe-P存在较好的相关性,说明Fe-P对周村水库沉积物间隙水中PO43--P浓度分布有着重要的影响,周村水库水体季节性分层导致恒温层厌氧情况的发生,Fe-P在厌氧还原条件下释放进入间隙水并向上覆水扩散,进而可能对水体水质产生影响。     

巢湖表层沉积物中重金属的分布特征及其污染评价

以巢湖表层沉积物为研究对象,利用BCR连续提取法研究了沉积物中Cr、Co、Ni、Cu、Cd、Zn、V和Pb等8种重金属元素的分布特征,同时运用潜在风险指数法和地累积指数法综合评价了巢湖沉积物中重金属的生态风险。结果表明,巢湖沉积物中的重金属含量在空间上表现出东西高、中间低的分布特征。巢湖表层沉积物中Cr、Co、Ni、V和Cu 5种重金属都主要以残渣态为主,Zn和Cd主要以弱酸提取态为主,Pb以可还原态为主,同时,Co和Cu 2种元素的可交换态及可还原态含量占有较高比例,具有潜在危害性。相关性分析显示,Cr、Cu、Pb、Ni、Zn和Cd 6种重金属元素的来源和分布可能具有相似性,Co和V 2种重金属元素具有相似的地球化学行为且其主要来源可能与其他几种重金属不同。潜在生态风险指数评价结果表明,巢湖表层沉积物中8种重金属元素构成的生态危害顺序为:Cd>Pb>Co>Cu>Ni>Zn>V>Cr,Cd具有高的生态危害等级,其他7种重金属元素均为低生态危害等级。地累积指数法评价结果表明:巢湖沉积物重金属元素的富集程度为Cd>Zn>Pb>Co>Cu>V>Ni>Cr,Cr属于清洁级别,Co、Cu、V和Ni处于轻度污染水平,Zn和Pb处于偏中度污染,Cd达到了重污染水平。     

望虞河表层沉积物中氮的分布与形态变化特征

为了揭示望虞河沉积物中氮的分布与形态变化特征及环境影响因素,于2011年5月、8月、11月和12月采集沿线10个监测断面的表层沉积物。利用逐级分离浸取法(BCR)测定沉积物中各形态氮的含量,并观测其主要理化指标。结果表明,(1)沉积物中总氮(TN)含量为347.85~2 733.56 mg/kg并沿程上升,其中排水期8月TN含量最高且沿程变化较大,调水期TN分布与变化趋势相近。以沉积物中TN含量为污染评价标准,沉积物在5月和12月较清洁,在11月为轻度污染,而在8月为重度污染状态。(2)望虞河上河段和贡湖湾表层沉积物中TN及各形态氮的含量较低,氮在5月、8月和11月以非转化态氮(NEF-N)为主,而在12月以可转化态氮(TF-N)为主,其中离子交换态氮(IEF-N)和有机态与硫化物结合态(OSF-N)受水环境变化影响较大。(3)在调水期,IEF-N和OSF-N含量较大且沿程变化较大,CF-N和IMOF-N显示出明显季节差异性;在排水期8月,IEF-N和OSF-N含量较低且变化平缓。(4)望虞河表层沉积物中氮的含量分布与形态变化主要受到总有机碳(TOC)含量、温度、氧化还原电位(ORP)和粒度的影响。     

土地处理系统表层土壤中磷赋存形态及其转化过程

以在江淮地区典型经济欠发达村镇(忠庙)构建的化粪池-土地处理系统为对象,研究了土地处理系统表层土壤中磷赋存形态及其转化过程。结果表明,土地处理系统表层土壤中TP含量在149.2～159.4 mg/kg之间,且在运行实验后其含量有所增加。在磷赋存形态方面,Ca-P占TP含量的百分比最高,达到33.1%,随后依次为Ex-P、Org-P、Fe-P和Oc-P,分别为26.1%、19.6%、14.2%和7.0%;在磷活性方面,活性磷(Ex-P和Fe-P)占TP含量的百分比较大,在运行实验后由38.0%增至40.3%,可能是由于惰性磷(Oc-P、Ca-P和Org-P)转化所致,而Org-P矿化速率大于其累积速率。相关性分析表明,除Ca-P外,其他各形态磷均与土壤pH不相关,而Org-P与OM、TP、Ex-P和Ca-P均呈正相关。     

南淝河沉积物可转化态氮赋存形态及其对上覆水水质的影响

为了探讨黑臭河道沉积物可转化态氮（TF-N）的赋存对上覆水的影响,以典型黑臭水体——南淝河为研究对象,采用连续提取的方法将沉积物中可转化态氮分为离子交换态氮（IEF-N）、弱酸浸提态氮（WAEF-N）、强碱浸提态氮（SAEF-N）和强氧化剂浸提态氮（SOEF-N）,研究南淝河沉积物中可转化态氮形态受排口类型和沉积物理化性质的影响规律,及其与上覆水氮素含量之间的关系。结果表明：南淝河沉积物可转化态氮以TF-NO3--N为主,占TF-N的88.57%±6.13%,而TF-NH4+-N仅占TF-N的11.43%±6.13%;从赋存形态的角度看,南淝河沉积物中SOEF-N相对含量最高（57.48%±3.67%）,WAEF-N次之（26.16%±3.10%）,SAEF-N和IEF-N较少,其相对含量分别为10.30%±4.85%和6.05%±1.73%;沉积物中TF-NH4+-N含量受排口类型的影响较为敏感,且4种赋存形态氮含量受排口类型影响的规律各不相同。另外,pH值和有机质含量对IEF-N影响较大,而CEC影响着WAEF-N含量。上覆水中溶解有机氮（dissolved organic nitrogen,DON）含量与沉积物IEF-N含量之间的显著相关（P4+-N赋存含量越多,释放到上覆水体的可能性越大。研究结果表明黑臭水体是一个复杂的生态系统,调控沉积物可转化态氮形态给黑臭水体内源污染控制提供新思路。     

城市浅水型湖泊底泥污染物释放过程模拟试验研究

通过对城市浅水型湖泊(以宁波东钱湖为例)疏浚后上层底泥污染物释放过程模拟试验研究,分析了环境因子对底泥污染物释放特性的影响及其原因,得出了上覆水营养盐水平、水温和扰动对底泥污染物释放的影响曲线.同时,说明了湖泊内源性有机污染源对湖泊水质存在着潜在的危险性,提出了疏浚施工期间的规避措施,为城市浅水型湖泊底泥疏浚和富营养化治理提供依据.     

合肥市南淝河不同排口表层沉积物磷形态分布特征

对合肥市南淝河不同排口处表层沉积物进行了采样,并采用修正后的标准测试程序SMT和钼锑抗紫外分光光度法测定了其中的总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)和钙磷(Ca-P),同时分析了各形态磷之间以及与沉积物有机质之间的相关性。结果表明,由于各排口附近不同的水动力条件,污染状况以及沉积环境,各排口表层沉积物总磷(TP)的质量分数存在显著差异,其值在771.23~3 065.36 mg/kg之间,除二里河排口(S15)沉积物磷以钙磷(CaP)为主外,其他采样点表层沉积物磷均以铁/铝磷(Fe/Al-P)为主,各形态P的最低值均在位于南淝河上游的S4点,TP、IP、Fe/Al-P的最大值均出现在位于望塘污水厂排口下游60 m处的S6点,潜在释放磷比例最大值在南淝河上游受农业面源污染影响较大的S3点。沉积物各形态磷之间存在着不同程度的相关性,各形态磷与有机质存在着显著的正相关。以上结果表明,南淝河沉积物磷形态分布特征受排口类型影响显著,其中城市污水处理厂尾水可能是受纳水体沉积物重要的磷源。     

钱塘江富阳-杭州段沉积物磷的赋存形态分析

研究了钱塘江富阳一杭州段10个采样点表层沉积物中TP、各组分磷的含量分布以及沉积物有机质和粒径对磷分布情况的影响.结果表明,钱塘江富阳一杭州段表层沉积物中的TP为594.76～1 463.06 mg/kg,平均为940.24 mg/kg.NaOH提取态磷(NaOH-P)是污染河段无机磷(IP)的主要赋存状态.除个别采样点外,有机磷(OP)在TP中所占的比例相对较低.钱塘江富阳一杭州段沉积物TP以及赋存状态与沉积物粒度组成及有机质含量有显著的相关关系,沉积物中细颗粒越多,有机质含量越高,其TP也就越高,污染河段磷素增加主要造成NaOH-P升高,因此可以判断河段释磷潜力与污染有关.     

EDTA对土壤中Pb的赋存形态分布的影响及其环境意义

研究了 EDTA淋洗重金属污染土壤前后 Pb的赋存形态的分布变化。结果表明 ,EDTA淋洗后的土壤中 Pb主要以残渣态和酸可提取态存在。酸可提取态 Pb含量的增加对于运用植物提取技术修复 Pb污染的土壤是有利的     

典型城市湖泊沉积物污染特征与清淤深度

城市湖泊外源污染阻断后,沉积物污染物向上覆水体扩散成为水质主要威胁,探明城市湖泊沉积物污染分布特征和来源是实现湖泊清淤的前提。以龙亭湖和包公湖沉积物为对象,分析了沉积物OM、TN和TP分布特征并进行源解析,基于有机指数和有机氮指数探讨了其清淤深度。结果表明,龙亭湖和包公湖表层 (深度20~30 cm) 沉积物污染严重且分布差异显著,OM (93.08~8.67 mg·g⁻¹,120 cm深度变化) 和TN (5.42~0.26 mg·g⁻¹,40 cm深度变化) 随深度显著降低,TP (1.04~0.55 mg·g⁻¹,110 cm深度变化) 纵向分布变化不显著。龙亭湖沉积物OM来源与取样位置相关,且沉积物形成早期存在大量外源OM输入 (C/N>14) ;包公湖取样点OM以陆源输入占主导 (C/N=5.008~52.808) 。基于此,提出有机指数≥0.5或有机氮指数≥0.133的沉积物层及以上部分应清除,龙亭湖和包公湖所选点位最大清淤深度分别为100和70 cm,湖泊取样点底泥清淤削减量分别达到33.33%~100%和33.33%~53.84%。该研究结果对城市湖泊水质长效保持提供实践参考。     

兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr含量及其赋存形态分布研究

利用原子吸收光谱仪测定了兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr含量,并采用Tessier连续提取法分析了其赋存形态分布.结果表明:(1)地表灰尘中Pb质量浓度以居民小区最高,Cr质量浓度以商业中心最高,分别达到120.36、108.10mg/kg.(2)兰州城关区地表灰尘中Pb、Cr平均值分别是甘肃省土壤背景值(17.9、69.3mg/kg)的5.34、1.35倍.总体来说,兰州城关区地表灰尘Pb、Cr含量处于国内中等偏下水平.(3)Pb、Cr在地表灰尘中主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,各采样点平均值中Pb、Cr残渣态分别占75.33％、79.01％.(4)地表灰尘中Cr赋存形态分布规律与土壤中一致,因受工业污染影响较小,推测Cr主要来自土壤源,各采样点含量相近且略高于背景值的分布特点是由于甘肃省土壤Cr背景值本身较高造成的.(5)地表灰尘中Pb除公园绿地为轻度污染外,其他采样点均已达到中度污染水平;Cr总体处于无实际污染水平.结合Pb、Cr主要以残渣态为主的特点,总体来说,兰州城关区地表灰尘中Pb累积污染程度严重,Cr无污染.     

古运河(镇江段)沉积物酶活性及其与氮磷阴离子的相关性

以古运河镇江段为研究对象,研究了表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性的时空变化以及3种酶活性与河流表层沉积物中氮磷阴离子浓度及上覆水水质的相关性。结果表明,镇江古运河表层沉积物中碱性磷酸酶活性、硝酸还原酶活性和亚硝酸还原酶活性具有显著的时间和区域性差异,枯水期(12月)各酶活性较高,分别介于0.29~0.32 mg/(g·24 h)、0.13~0.19 mg/(g·24 h)、3.05~5.21 mg/(g·24 h);丰水期(5月)各酶活性较低,变化范围分别为0.18~0.29 mg/(g·24 h)、0.08~0.14 mg/(g·24 h)、2.95~3.64 mg/(g·24 h)。冗余分析结果显示,古运河表层沉积物酶活性在枯水期差异较大,丰水期差异较小,各酶活性与其相关离子浓度呈显著正相关(P0.05),硝酸还原酶和亚硝酸还原酶与上覆水的水质呈正相关。3种酶活性可被作为判断古运河镇江段沉积物富营养化负荷的参考性指标,硝酸还原酶和亚硝酸还原酶还可作为评价古运河镇江段水质的参考性指标。     

顶盖驱动流胁迫浅水湖泊沉积物释放溶解性有机磷的水槽实验

为模拟自然生境下风生流对浅水湖泊沉积物的扰动并研究沉积物释放溶解性有机磷的特征,选取了某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽的顶盖驱动流模拟湖泊风生流,考察静态和模拟风生流条件下,沉积物中溶解性有机磷释放特征。实验结果表明,静态条件下,沉积物中溶解性有机磷在实验初始释放量较大,0~10 h内释放浓度由0 mg·L-1达到0.12 mg·L-1,其后释放量缓慢增加,在152 h达到最大释放浓度0.35 mg·L-1后保持动态平衡。相对静态条件,模拟风生流作用下沉积物中溶解性有机磷释放速率明显增大,驱动流速为20 cm·s-1和38 cm·s-1的实验在起始时间段内,有机磷释放量是静态的2倍和3倍,释放达到平衡所需时间约是静态的1/10和1/24。但静态和动态条件下沉积物溶解性有机磷最终的释放平衡浓度相差不大,三者上覆水释放平衡浓度分别为：0.350、0.350和0.375 mg·L-1。暗示顶盖驱动流促进沉积物溶解性有机磷释放速率增大,并不能显著增加释放总量。动态实验条件下,不同驱动流速时,黏性层和紊流的上覆水中溶解性有机磷浓度变化不同。0~5 h实验期间,黏性层溶解性有机磷浓度与近底流速呈正相关性,中层紊流区域的浓度则与近底流速呈负相关性。     

HTM铜矿尾矿库浅层剖面重金属赋存形态及污染特征

在HTM铜矿尾矿库不同位置进行剖面分层取样,取样深度200 cm,测定了不同深度层次尾矿的pH、重金属Cu、Zn、Cd全量及各化学形态含量;为了估算尾矿库表层污染物流失量,采用荷兰产大型取土器,以50 m×50 m网格法对尾矿库表层0~120 cm剖面间隔20 cm分层取样,测定尾矿中重金属Cu、Zn、Cd的全量.结果显示,各层尾矿pH值在3.01~7.79之间,表层0~40 cm pH最低,且随深度增加而升高;尾矿中Cu、Zn、Cd主要以相对稳定的有机结合态和残余态2种形式存在,0~60 cm尾矿中可交换态和碳酸盐结合态Cu、Zn、Cd含量较高.尾矿库浅层剖面可以划分为3个明显的层次:氧化层、胶结层和未氧化层,该尾矿库尾矿重金属的淋失主要发生在0~40 cm氧化层.据测定结果估算,尾矿库表层尾矿在闭库20年间持续释放的Cd为516.38 kg,Zn为42.24 t,S总量为762.75 t.研究结果为改进尾矿库现行治理措施与模式提供了依据.     

基于表层沉积物的鸭绿江口环境质量状况分析

对鸭绿江口不同地区表层沉积物的生源要素和重金属元素分布特征进行了分析;评价了河口地区生源要素与重金属的污染情况。结果表明,鸭绿江河口地区表层沉积物中生源要素污染情况比较严重。相比之下,重金属污染程度较轻,重金属中Cu的污染状况相对较重;最大混浊带的细颗粒物对生源要素和重金属都有较强的吸附作用。生源要素和重金属元素的分布特征和评价结果表明,河流断面的污染程度大于潮滩断面和毗邻浅海断面,河口地区的生源要素主要来源于河流输送和近岸生活、生产活动,重金属元素主要来源于鸭绿江的径流输送。