南四湖表层沉积物中砷赋存特征及污染评价

为了解南四湖表层沉积物中砷（As）的赋存与分布特征及污染状况,分别采用王水消解-原子荧光法和Tessier修正连续提取法分析59个表层沉积物样品中As含量及其赋存形态,并利用次生相与原生相比值法和风险评价编码法进行As污染与生态风险评价。结果表明：南四湖表层沉积物中总砷（TAs）含量为8.81~25.14 mg/kg,平均值为（18.06±5.26）mg/kg,高于山东省土壤As背景值和黄河干流沉积物As背景值;各形态As平均含量依次为残渣态（17.30 mg/kg）>腐殖酸结合态（0.31 mg/kg）>铁锰氧化态（0.30 mg/kg）>离子交换态（0.05 mg/kg）=水溶态（0.05 mg/kg）>碳酸盐结合态（0.04 mg/kg）>强有机质结合态（0.004 mg/kg）;各湖区均以残渣态As为主,可提取态As仅占TAs的4.46%。次生相与原生相比值法评价结果表明,南四湖沉积物中As均为清洁水平;风险评价编码法评价结果表明,南四湖沉积物整体上无生态风险,但约有28.8%的采样点沉积物中As处于轻度生态风险。

     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了南四湖及其主要河流人湖口18个表层沉积物对磷的吸附能力、吸附动力学及其吸附等温线,并对湖区沉积物对磷吸附特征及其理化特征之间的关系进行了探讨.结果表明,对于处于不同营养水平的沉积物,对磷酸盐的吸附具有一致的特征.在前10h沉积物对磷酸盐的吸附量基本达到或超过平衡吸附量的80%,并且在0～1.0 h内吸附反应迅速.在本研究条件下,表层沉积物的cEPC的变化范围为0.010～0.157mg·L-1, Qmax的变化范围是86.74～118.32 mg·kg-1, TQmax的变化范围是99.97～281.11 mg·kg-1·cEPC、NAP、m、Qmax和TQmax与Ads-P都具有显著的正相关关系,沉积物Ads-P含量可以作为指导南四湖水体污染程度的一项指标. m与TQmax之间具有显著的正相关性,吸附效率不仅体现的是对外来磷的吸附效率,还应当包含对本身释放磷的再吸附的效率.对于南四湖沉积物TQmax、NAP和Qmax起到同样的贡献.沉积物的NAP与cEPC之间呈显著正相关性,总的趋势就是,当上覆水中磷含量相等时,具有高的NAP的沉积物易于向上覆水体释磷,反之具有较低NAP的沉积物易从水中吸附磷.     

南四湖及主要入湖河流河口区表层沉积物磷的形态与分布特征研究

利用化学连续提取法对南四湖湖区及主要入湖河流河口区的表层沉积物样品中的磷的化学形态进行了提取.分析结果表明:南阳湖、独山湖和位于湖西的入湖河流沉积物中总磷含量较高,变化范围为571.67～1113.55mg·kg-1;不同形态磷的含量差异较大,排序为:钙磷(Ca-P)>有机磷(OP)>弱吸附态磷(Ads-P)>铁磷(Fe-P)>铝磷(Al-P);TP与Ca-P、Ads-P、OP之间存在正相关关系,相关系数r分别为0.85(p<0.01)、0.85(p<0.01)和0.63(p<0.01);Ads-P与Ca-P、Ads-P与OP之间也存在正相关关系,r分别为0.74(p<0.01)和0.60(p<0.05);Fe-P与Ca-P之间存在负相关关系(r=-0.62,p<0.05);BAP只与OP之间显著正相关(r=0.82,p<0.01),由OP可以粗略地估算出沉积物中潜在的可释放磷,即有效的内源磷负荷;南四湖沉积物中有机磷的含量很大程度上取决于有机质含量的多少.     

黄河口表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

为了探讨多重环境因素变化下黄河口沉积物中重金属的环境地球化学行为,研究了2011年7～8月黄河口14个表层沉积物样品中Cu、Pb、Zn、Cr、As和Hg等6种重金属的分布特征、环境影响因素及其生态风险.结果表明,黄河口表层沉积物中6种重金属平均含量分别为Cu:(16.5±2.7)mg.kg-1,Pb:(16.0±3.4)mg.kg-1,Zn:(21.0±3.3)mg.kg-1,Cr:(17.4±3.1)mg.kg-1,As:(6.5±1.2)mg.kg-1,Hg:(0.044 4±0.030 7)mg.kg-1.与我国近海其它区域比较,研究区域重金属含量均处于较低水平.表层沉积物中河口南侧沉积物中重金属含量比北侧高,并随河口向外沉积物中重金属含量逐渐降低,此分布趋势在莱州湾西南部尤为明显.重金属间无显著相关关系,重金属含量与细颗粒物、总有机碳(total organic carbon,TOC)之间亦无显著相关关系,表明黄河口表层沉积物中重金属受到汛期黄河上游复杂来源的影响,且粒度、TOC皆非主控因素;TOC与黏土的相关系数达0.724(P<0.05),显示TOC更易富集于黏土中.与多种背景值及一致性沉积物质量基准比较,黄河口部分站位Pb含量超出背景值,但该含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属含量偏低,生态风险较小,但近年来Hg、Pb的风险有升高的趋势.     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

大窑湾表层沉积物地球化学特征的研究

本文对大窑湾表层沉积物中的ＰＨ，Ｅｈ，硫化物，氮，磷，有机质，铜，铅，锌，镉地球化学特征进行了分析研究，并讨论了如下几个关系：①与沉积类型之间；②其相关性与环境的关系；③与矿物的关系；④与风和水动力等作用的关系；⑤与海水化学的关系；⑥沉积化学要素与生物的相互关系；从而进一步为该湾的污染治理，生物养殖区开发和港口泊位建设等提供科学依据。     

巢湖表层沉积物中有机氯农药的残留与风险

利用GC-MS分析了巢湖14个样点表层沉积物中有机氯农药(OCPs)残留水平,研究了其分布与组成特征、与TOC的关系以及生态风险.结果表明:巢湖表层沉积物中OCPs总含量范围为0.58～32.91ng.g-1(干重),其中六六六类(HCHs)农药含量在0.23～1.81ng.g-1之间,滴滴涕类农药(DDTs)含量在0.34～31.01ng.g-1之间.表层沉积物中HCHs和DDTs平均含量的空间分布特点为:西部湖心>东部水源区>东部湖区(不包括水源区)>河流,狄氏剂和异狄氏剂则主要为巢湖东部湖区和水源区的局部污染.HCHs和DDTs的组成成分分析表明其主要来源于历史残留.OCPs含量与TOC含量之间不存在显著相关关系,说明OCPs在沉积物中的含量还受到其他因素的影响.与共识沉积物质量基准(CB-SQG)相比较,巢湖局部地区表层沉积物存在较大生态风险.     

琼州海峡表层沉积物重金属元素分布特征与生态风险评价

利用ICP-Ms等仪器对琼州海峡391件表层沉积物中重金属元素进行检测,研究了琼州海峡表层沉积物中重金属元素的分布特征,并进行了生态风险评价,结果表明:重金属元素含量高值分布于琼州海峡南北两岸人类活动影响较大的黏土质海湾区域;重金属元素主要以低潜在生态风险状态为主,部分近岸海域存在As、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的偏中度污染;人类活动影响程度、黏土质沉积物类型、海流方向是造成重金属元素分布不均的主要因素;琼州海峡表层沉积物重金属元素含量在国内外海区属于较低水平。     

海州湾表层沉积物中氮的赋存形态及其生态意义

于2014年10月在海州湾采集表层沉积物,利用分级浸取分离的方法,对其中的离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)及强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)4种可转化态氮(TTN)的含量进行了分析测定,结合沉积物的有机质含量(TOC)、粒度分布,讨论了各形态氮的生态意义.结果表明:IEF-N、WAEF-N、SAEF-N、SOEF-N、非转化态氮(NTN)、总氮(TN)的平均含量分别为12.63、5.78、8.93、85.32、568.93和681.59 mg·kg-1;各形态氮在TTN中所占的比例大小顺序为SOEF-N(75.73%)IEF-N(11.21%)SAEF-N(7.93%)WAEF-N(5.13%).研究还表明,沉积物中TN与TOC和粒径具有显著的相关性(p0.01);WAEF-N与TOC具有显著的相关性(p0.01),与粒径也具有显著相关性(p0.05),其他形态氮与TOC、粒度分布均有一定程度的相关关系;各形态氮与水体中的溶解态无机氮(DIN)、叶绿素a具有相关性,说明沉积物中的氮对海洋生态环境有着重要意义.     

黄海表层沉积物中总磷的地球化学特征

对黄海陆架区的 7条测线的表层沉积物样品进行了总磷 (TP)的分析测定 ,阐述了调查海区TP的平面分布特征 ,通过分析水动力条件、粒度及磷的自生作用等因素 ,探讨了TP聚集区和分散区的成因 ,发现沉积物的粒径与TP含量的相关性较差 ,与其他区域P的丰度进行比较后 ,认为黄海表层沉积物中P为非陆源性的 ,并处于“弱贫化”状态。     

南四湖表层底泥重金属和营养元素的多元分析

对南四湖不同湖区的20个表层底泥样品的重金属和营养元素浓度做了实验分析,并采用主成分分析等数理统计的方法对底泥重金属和营养元素进行了研究,揭示出南四湖不同湖区重金属和营养元素空间分布的特征.结果表明,整个南四湖的上级湖已经受到金属和营养元素的污染.其中南阳湖的汞和营养元素污染严重,铅、砷等次之;独山湖的营养元素污染最重;昭阳湖污染较轻.     

南四湖沉积物对上覆水氮磷负荷的时空响应

利用SWAT模型模拟结合水质监测对南四湖水体总氮、总磷负荷在2010年9月的空间分布和1960-2010年的时间分布特征进行了分析同时,测定了 2010年9月获取的表层底泥和柱状岩芯样品的TOC、总氮、总磷含量,结合相关测年结果,分析了南四湖沉积物中总氮、总磷含量在2010年9月的空间分布和近50年来的时间分布特征,并对沉积物和上覆水中总氮、总磷负荷在时空分布上的响应关系进行了分析.结果表明:在空间分布上,南四湖沉积物对上覆水中的总磷负荷有很好的响应关系,相关系数达0.895(p＜0.01),都以无机磷为主;而由于沉积物中的氮多为有机氮,水体中氮以无机氮为主,因此,两者之间的响应关系不明显.在时间分布上,近50年来,南四湖沉积物对上覆水的氮、磷负荷有很好的响应关系,其变化大致可分为低含量、急剧增长、有所下降3个阶段,但沉积物的响应在时间上有所滞后.该变化与占南四湖流域面积最大的济宁市近50年的GDP变化有很好的一致性,说明人类活动与湖泊污染密切相关.     

南四湖底泥污染及其变化过程

为研究南四湖形成以来的污染变化过程,对微山湖、独山湖两湖底泥剖面的同位素测年、沉积速率进行了测定并作了有机地球化学指标和重金属指标的测试分析．研究结果表明,自湖泊形成以来2000余年的污染变化,可分为4个阶段,历史上污染变化受到黄河泛滥、开挖运河等事件的影响,近20年受现代工业污染影响显著．     

松花江表层沉积物重金属分布特征及风险评价

以2016年9月松花江干流16个采样点表层沉积物为对象,研究重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As的分布特征,采用因子分析法对其污染来源进行解析,采用地积累指数法及潜在生态危害指数法对不同干流段的重金属污染程度和生态风险进行评价。结果表明:松花江干流表层沉积物中6种重金属浓度总和为43.46~311.23 mg/kg,不同干流段6种重金属来源具有一定相似性,均来自工业、农业及生活混合源。嫩江干流和松花江主干流重金属污染程度表现为As>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn,二松干流重金属污染程度表现为As>Pb>Cd>Cr=Zn>Cu,不同干流段重金属污染程度均表现为As>Pb>Cd>Cr。在嫩江干流、二松干流和松花江主干流,重金属潜在生态风险均表现为As>Cd>Pb>Cu>Cr>Zn;3个干流的风险指数(RI)分别为46.5~209.2、144.9~221.3和132.4~591.9,分属于低生态风险、中生态风险和中生态风险。     

南四湖及主要入湖河流沉积物金属空间分布特征与污染评价

对南四湖湖区及其主要入湖河流表层沉积物中金属元素质量分数进行了测试分析. 结果表明,14种金属元素可分为3类组合:Ca和Sr为第Ⅰ组元素;Al,Fe,Na,K,Mg,Ni,V和Ti为第Ⅱ组元素;第Ⅲ组元素包括Zn,Cr,Cu和Pb. 其中,第Ⅰ组元素在独山湖区及微山湖区质量分数较高,与第Ⅱ组元素变化趋势相反,这2组元素主要为流域自然来源;第Ⅲ组元素在老运河、白马河上游、洸府河下游及入湖口沉积物中质量分数较高,可能受到人为污染的影响. 此外,其他表层沉积物中第Ⅱ组元素与第Ⅲ组元素质量分数具有相似的变化规律. 选取流域非耕作土壤样品作为背景,采用参比元素校正及沉积物富集系数法,对Zn,Cr,Cu和Pb等重金属元素的人为污染特征进行了定量评价. 结果显示:老运河沉积物中Cr和Pb的富集系数为3.7和3.9,具有中等程度的人为污染特征.Cu和Zn的富集系数达到16.6和22.0,具备重或严重的人为污染特征.Zn和Cu在洸府河下游及入湖口、白马河上游沉积物中的富集系数为2.0～7.1,具有中等或较重的人为污染特征.其余表层沉积物中Zn,Cr,Cu和Pb的富集系数均低于2.0,基本未受到人为污染的影响.      

南四湖微山湖区沉积物磷形态分布特征

为了解南四湖污染底泥磷形态分布规律,对南四湖微山湖区0～25 cm沉积物分层进行了磷形态连续提取.结果表明,湖区沉积物中Ex-P、Al-P、Fe-P、Oc-P、Ca-P、De-P和Org-P平均含量分别为5.62、 4.08、 12.25、 13.34、 116.67、 232.36和396.79 mg/kg,不同形态磷含量次序为：Al-P＜Ex-P＜Fe-P＜Oc-P＜Ca-P＜De-P＜Org-P.沉积物中各形态磷含量在垂直方向上呈现明显的规律性,易交换态磷（Ex-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（Oc-P）、有机磷（Org-P）含量随深度增加而逐渐降低,而铝结合态磷（Al-P）、钙结合态磷（Ca-P）、碎屑磷（De-P）含量则呈逐渐增加趋势.Sum1（Ex-P、Al-P、Fe-P之和）与上覆水PO^3-₄浓度呈显著正相关,其中Fe-P与水体磷酸盐含量关系相对比较密切,其相关系数高达0.72.沉积物磷形态在空间分布上,Oc-P、Ca-P、De-P 等惰性磷的差异性小于Ex-P、Al-P、Fe-P等潜在活性磷,Org-P介于二者之间.     

剑湖沉积物中有机氯农药的分布特征与风险评估

以典型断陷式高原湖泊剑湖为采样点,采集剑湖表层沉积物样品31个,入湖河流表层沉积物样品23个和潜在污染源地表土样品24个,分析OCPs(有机氯农药)的空间分布特征、污染源及迁移途径,评估其生态风险.研究表明:①剑湖表层沉积物中检测出5种OCPs,含量为异狄氏剂酮异狄氏剂醛狄氏剂七氯δ-HCH,总OCPs含量为0～1.92×10~3 ng·g~(-1)(干重),均值为(340±400) ng·g~(-1).②七氯、异狄氏剂醛和异狄氏剂酮的检出率高,含量最高值分别为17.9、50.6和1.85×10~3 ng·g~(-1).三者分布均呈现西南湖湾区北部湖湾区湖心区的特征,其中七氯和异狄氏剂醛的分布具有显著相关性(R~2=0.760).③工厂类潜在污染源的污染贡献大于农田和居民区.七氯的主要潜在污染源为金龙河支流中上游的煤矿开采区(624 ng·g~(-1));异狄氏剂醛为狮河下游的木雕加工区(4.32×10~3 ng·g~(-1));异狄氏剂酮为流域南部的采石场(3.07×10~3 ng·g~(-1)).3种OCPs的主要迁移途径为入湖河流输入,大气沉降可能为其另一迁移途径.④采用U.S.EPA(美国环保署)临时沉积物基准和NOAA(美国国家海洋和大气管理局)沉积物质量基准分别对上述3种OCPs进行风险评估,结果表明生态风险异狄氏剂酮七氯异狄氏剂醛,异狄氏剂酮可能会对剑湖的生态环境造成严重危害.     

南黄海海洋表层沉积物中重金属的分布特征及潜在生态风险评价

对南黄海海域表层沉积物中重金属含量进行了测定,分析了重金属元素的分布特征,采用地累积指数法和生态风险指数法评价了沉积物中重金属的污染水平及其对环境的潜在生态危害程度.结果显示,Cu,Pb,Cd,Zn,Hg,As的平均含量分别为17.1×10-6,19.6×10-6,0.092×10-6,77.3×10-6,0.021 ...     

锦州湾沉积物中重金属形态特征及其潜在生态风险

用5步提取法分析了锦州湾14个样点沉积物中6种重金属的地球化学形态.结果表明,Cd主要分布在可交换态和碳酸盐结合态; Zn和Pb主要分布于碳酸盐结合态和铁锰氧化态;Cu主要分布在有机硫化物结合态;Cr、Ni主要结合于残渣态中.对Hakanson潜在生态危害指数法作了改进,结合了地球化学形态对生物毒性的影响,得出的生态风险评价结果和次生相与原生相比值法的污染评价结果类似.锦州湾西南角海域生态危害极高,产生生态危害的主要重金属污染物依次为Cd＞Zn＞Pb＞Cu.按风险等级和区域分布将锦州湾划分为4个生态风险功能分区,沿东北方向生态风险随距离增加而减弱.