典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险

以北京市凉水河为研究对象,研究了典型城市河流表层沉积物中汞污染特征与生态风险.采用王水水浴消解法和BCR三步提取法分析沉积物中汞总量及其赋存形态特征,并利用潜在生态风险指数法和风险评估指数法评价汞的生态风险.结果表明,凉水河表层沉积物中总汞含量范围是0.018~3.48 mg·kg~(-1),平均值是0.974 mg·kg~(-1),多数样点高于北京市土壤背景值;表层沉积物中汞主要以残渣态(B4态)存在,平均含量为0.841 mg·kg~(-1),各形态汞所占比例顺序为:残渣态(B4态)可氧化态(B3态)可还原态(B2态)弱酸可溶解态(B1态),其中生物有效态汞占总汞的比例为23.21%.基于汞总量的潜在生态风险评价可知,凉水河各个河段表层沉积物中汞的潜在生态风险程度都处于很高水平(Ei平均值为565);但基于汞形态的生态风险评价可知,汞的生态风险都处于较低水平(B1所占比例平均值为4.80%).     

典型城市河流(凉水河)表层沉积物中重金属赋存形态特征

采集海河流域典型城市河流(凉水河)表层沉积物,利用BCR三步提取法分析沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的赋存形态特征,分析环境因子与重金属形态的相关性,并利用风险评估指数法(RAC)评价重金属的生态风险.结果表明,Cd以弱酸溶解态(B_1态)为主,平均含量为0.27 mg·kg~(-1);Cr、Ni和Zn以残渣态(B4态)为主,平均含量分别为55.50、17.41和51.84 mg·kg~(-1);Cu以可还原态(B_2态)和B_4态为主,平均含量分别为19.73和19.25 mg·kg~(-1);Pb以B_2态为主,平均含量为14.96 mg·kg~(-1).此外,在凉水河表层沉积物中,B_1态Cr与粒径中值呈正相关(p≤0.05),而B_1态Zn与有机质呈显著正相关(p≤0.01),且Cd为高风险(B_1态占总量比例为40.51%).     

赣南桃江河表层沉积物钨赋存特征及风险分析

选择赣南桃江河表层沉积物为研究对象,采用改进的BCR提取法分析桃江上、中、下游及支流表层沉积物中钨的含量及赋存形态,并利用富集系数法（EF）和风险指数编码法（RAC）对桃江河表层沉积物中钨的富集程度与环境风险进行评价.结果表明,桃江河表层沉积物钨的总量范围为1.21~39.73mg/kg,均值为18.21mg/kg.研究区域58%的采样点沉积物中钨总量高于江西省土壤重金属背景值;桃江河沉积物中钨的主要赋存形态是残渣态（B4态）,沉积物中各形态钨占总钨的比例大小顺序为残渣态 > 可氧化态 > 可还原态 > 弱酸提取态,空间上有效态钨占总钨的比例大小为支流 > 下游 > 上游 > 中游,平均比例分别为22.44%、21.03%、14.45%及10.91%.相关性分析显示,pH值和阳离子交换与钨的各形态及总量呈正相关.EF法分析表明桃江河上游与支流沉积物中钨富集严重;RAC法分析结果显示采样点沉积物中钨含量呈低、中、高生态风险占比分别为33.33%、46.67%、17.78%.上述结果表明,桃江河表层沉积物钨富集程度及环境风险较严重,应引起重视并开展深入研究.     

东寨港海水及沉积物中Hg和As形态分布研究

文章调查了东寨港红树林湿地近岸海水及潮间带表层沉积物汞(Hg)和砷(As)化学形态组成及分布。采用改进BCR逐级提取法分析沉积物中2种元素的化学形态。结果表明,海水中Hg和As主要以溶解态存在,夏季2种元素悬浮颗粒态的比例明显高于冬季,海水中ρ(Hg)明显超过国家一类海水水质标准,且夏季污染水平高于冬季。潮间带沉积物中w(Hg)为0.141~0.331 mg/kg,w(As)为10.226~27.020 mg/kg,采样点S6沉积物中w(Hg)和w(As)较其他采样点高,表现出受陆源输入影响;沉积物中Hg和As的化学形态组成存在差异,Hg主要以残渣态和酸可提取态存在,酸可提取态Hg的比例为21.0%~47.6%,存在一定的潜在环境风险。As主要以残渣态存在,环境风险相对较小。     

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

非常规水源补给城市河流表层沉积物重金属污染及风险评价

非常规水源补给城市河流水环境问题日益严重.因此,本文采集了凉水河水系表层沉积物,分析了6种重金属元素的污染特征,并采用富集系数法和潜在生态危害指数法,分别进行了重金属的来源解析和风险评价,以期为非常规水源补给河流的治理提供参考.结果表明,凉水河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的均值分别为0.65、65.68、49.73、24.23、24.63和120.36 mg·kg-1,大部分元素超过了背景值.其中,Cd和Cu在整个区域沉积物中的富集系数均值分别高达10.45和2.59,Zn在凉水河上游和中游沉积物中的富集系数分别达到2.54和2.27,Pb在凉水河中游沉积物中的富集系数为1.64,均存在明显的人为输入过程,可能主要来自污水处理厂出水及周边城市生活污水和农田退水.潜在生态危害指数表明,凉水河水系沉积物整体上达到了强生态危害(RI=302.46),尤其是干流中游河段(RI=395.66);而沉积物质量基准结果表明,除个别样点外,凉水河水系沉积物基本无毒性.     

太湖不同营养水平湖区表层沉积物的砷分布特征及其生态风险

以太湖不同营养水平湖区为研究对象,采用改进的砷(As)形态连续提取法对表层沉积物中As的化学形态进行分析研究,探讨了沉积物中总砷(TAs)和As形态的分布特征及其与沉积物中营养盐和总有机碳(TOC)的相关性,并利用潜在生态风险评价(Eir)和风险指数编码法(RAC)评估了各湖区沉积物中As的生态风险水平.结果表明,各湖区表层沉积物中TAs的平均含量约为14.23~16.59 mg·kg~(-1),其中,竺山湾的TAs平均含量相对最高.As形态表现出明显的空间分布特征,其中,北部富营养湖区(竺山湾、梅梁湾、贡湖湾)中的有效态As(非专性吸附态和专性吸附态)与潜在有效态As(无定形氧化铁结合态、晶体形氧化铁结合态、有机结合态)的含量与百分比均高于中营养水平的南太湖,而北部湖区的残渣态As含量则低于南太湖.Pearson相关分析结果显示,除晶体形氧化铁结合态As和残渣态As外,沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和TOC与其他As形态均存在显著的正相关关系.潜在生态风险评价结果表明,各湖区沉积物TAs均处于低风险;而RAC评价结果表明,各湖区沉积物的有效态As基本处于中等风险水平,且北部湖区的RAC指数均明显高于南太湖.     

山东南四湖沉积物中汞的污染现状及迁移研究

通过测定南四湖及其入湖河流沉积物中总汞和形态含量,研究南四湖沉积物中汞的污染现状及空间迁移特征.南四湖表层沉积物中总汞含量为0.046 mg·kg-1,明显高于其环境背景值,表明南四湖受到一定程度的汞污染;沉积物中汞的形态主要以残渣态为主,占总汞含量的65.15%,非残渣态占总汞比例相对较小,依次为有机结合态(30.61%)、可提取态(2.93%)、铁锰氧化态(1.31%),其空间变化为独山湖区和昭阳湖区非残渣态汞含量较低,南阳湖区和微山湖区相对较高,具有一定的潜在生态危害;从水平方向来看,南四湖表层沉积物中汞含量具有明显差异,各湖区污染程度不同,汞在水平方向迁移较明显;垂直方向来看,从柱状沉积物底部到顶部汞的含量呈增加趋势,这可能与不同时期社会经济状况有关.     

太湖西部河网中沉积物氮的空间分布特征

选取太湖主要入湖水系(西苕溪水系和宜溧-洮滆水系)为研究对象,于2014年1月完成水体及表层沉积物各102个样品的采集,分析了沉积物中氮(N)不同形态的空间分布特征及其影响因素.结果表明,西苕溪水系表层沉积物总氮(TN)含量高于宜溧-洮滆水系,均值分别为2164.91 mg·kg~(-1)和983.52 mg·kg~(-1),两个水系间沉积物TN含量存在显著差异.西苕溪和宜溧-洮滆两个水系沉积物中无机氮(IN)以氨氮(NH+4-N)为主,平均含量分别为120.90 mg·kg~(-1)和49.85 mg·kg~(-1),而硝态氮(NO_3~--N)平均含量仅为9.60 mg·kg~(-1)和13.95 mg·kg~(-1).沉积物中有机氮(ON)含量及分布与TN相似,西苕溪和宜溧-洮滆水系ON均值分别为2034.41 mg·kg~(-1)和917.77 mg·kg~(-1),占各自TN的百分比分别为93.90%和92.99%.表层沉积物各形态N之间及与上覆水体之间均具有显著的相关性,表明沉积物与上覆水之间的浓度梯度可能会驱动IN向上覆水体进行释放.     

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（0.004mg/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。     

西藏湖泊沉积物重金属元素特征及生态风险评估

为了探究青藏高原湖泊沉积物中重金属的来源以及对生态环境的危害,本文分析了青藏高原共18个湖泊的表层沉积物样品.微量元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As含量采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS,X-7series)测定,全氮全碳分析仪(Vario Max CN,Elementar,Germany)测定了湖泊沉积物中的总碳氮含量.18个湖泊沉积物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Co、Ni、As这8种重金属平均含量分别为24.61、70.14、0.26、25.43、74.12、7.93、33.85、77.69 mg·kg-1.西藏湖泊沉积物中元素含量都要高于南极,但与人类活动频繁地区的湖泊沉积物重金属含量相比却较低,并且除了Cd、Ni和As之外都要低于西藏土壤背景值.运用Pearson相关性分析和主成分分析法分析了湖泊沉积物中重金属元素的来源,结果表明Cu、Zn、Cd、Pb、Co、Ni、As受流域内土壤及大气沉降影响较大,而Cr主要受人类活动的影响.用Hakanson潜在生态风险指数进行生态风险评估并聚类分析的结果显示只有普莫雍错、龙木错和班公错的综合生态污染程度低,其他湖泊生态系统均有不同程度的潜在生态风险,别若则错具有最强的生态风险.     

东营市北部海域沉积物中重金属的分布、来源及生态风险评价

2016年5月在东营市北部海域采集沉积物样品并测定7种重金属含量,分析其空间分布特征和来源,并采用沉积物质量基准(SQGs)和潜在生态风险指数(PERI)两种方法评价其生态风险.结果表明,该海域沉积物中Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn含量分别为0.005~0.092、3.44~10.41、6.59~19.00、0.50~1.10、32.42~60.25、1.72~23.78、31.13~69.96mg·kg~(-1);重金属含量最高值、次高值多出现在靠近挑河入海口且有机质、粉砂和黏土含量较高的S10站位.沉积物中的As、Pb主要来自岩石风化,其它金属则来自地表径流输送的陆源污染物.某些站位的As、Cd、Cr、Cu含量超出临界效应浓度(TEL),会偶尔产生不利生物毒性效应.除S10、S3、S9站位(属于高生态风险)外,该海域沉积物中的重金属处于中等生态风险,且风险主要来自Cd、Hg.为降低该海域的重金属生态风险水平,必须采取措施控制挑河等河流的重金属入海通量.     

于桥水库水源地水体沉积物重金属空间分异与景观格局的关系

以于桥水库上游河流33个子流域采样点的重金属的监测数据为基础,分析了河流水体沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn等重金属的含量及空间分异特征,探讨了重金属与子流域土地利用类型等景观格局的关系,解析了重金属的来源.结果表明,于桥水库上游三条河流水体悬浮颗粒物中Cd、As、Cu、Cr的平均含量高于土壤环境质量一级标准,存在一定的生态风险.表层沉积物中Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn的平均含量分别为0.32、30.39、33.49、58.20、90.16和94.80 mg·kg-1,Cd、As、Cu的平均含量和部分样品中Pb、Cr、Zn的含量超过土壤环境质量一级标准.三条河流表层沉积物中Cd、Cr、Zn的平均含量是淋河沙河黎河,Cu的平均含量是淋河沙河黎河,As、Pb的平均含量是沙河淋河黎河.于桥水库流域内土地利用类型对河流表层沉积物重金属的分布产生一定影响,主要表现为林地和灌草地的分布决定了河流沉积物中重金属的自然分布趋势,园地和工矿用地对Cd、As、Pb、Cr等的分布产生影响,村镇居民用地和耕地对河流沉积物中重金属的总体分布未产生负面影响.     

硫素对水稻吸收砷的生物有效性及其在土壤中形态影响

采用外源砷污染水稻土进行水稻盆栽实验,研究不同形态硫肥(单质硫和石膏)对水稻吸收砷的有效性及其在土壤中赋存形态的影响.结果表明,在水稻不同生育期内,土壤溶液pH平均值范围为7.38~7.45,且AsS0和AsS1处理的高于AsS2处理;土壤溶液氧化还原电位Eh值变化在200 mV左右,且AsS0处理高于AsS1和AsS2处理;从不同生育期水稻根系、地上部茎叶及籽粒干物重来看,施用S肥(单质硫及石膏)能提高水稻的干物质质量,单质硫和石膏处理的差异不显著;水稻根表胶膜以Fe膜为主,含量达到10~30 g·kg-1,Mn膜相对较少,含量仅为0.1~1.3 g·kg-1,根系吸附的铁锰胶膜含量的差异主要表现在分蘖期,单质硫处理能比石膏硫处理的能促进水稻根系表面铁锰胶膜的形成;水稻根表胶膜吸附As量分蘖期为583~719 mg·kg-1,孕穗期为466~621 mg·kg-1,扬花期和成熟期为310~384 mg·kg-1,这与铁锰胶膜形成厚度一致;施用S肥能明显降低水稻根系、地上部茎叶以及籽粒中As的含量,且施用石膏硫效果更好,这可能与孕穗期铁锰胶膜吸附As有关.根据土壤砷的赋存形态,非专性吸附态和专性吸附态As是最有活性的,在分蘖期AsS1处理它们之和显著低于AsS2处理的As含量2.85 mg·kg-1,而在扬花期AsS1处理Asnea+Asea之和高于AsS2处理的As含量0.77 mg·kg-1,或许有更多的As溶解于土壤溶液中,造成处理AsS1的生物有效性高于处理AsS2.     

闽江口鳝鱼滩芦苇湿地沉积物甲烷产生与氧化潜力对外源物质输入的响应

研究河口湿地沉积物甲烷(CH4)产生和氧化对外源物质输入的响应,对环境保护及温室气体减排具有重要意义.本研究基于室内培养-气相色谱法,探讨了闽江河口半咸水芦苇(Phragmites australis)沼泽湿地沉积物CH4产生与氧化对不同外源物质(底物、电子受体和营养物质)输入的响应.结果表明:CH3OH(500 mg·kg-1)、C3H9N(500 mg·kg-1)和Fe2+(0~500 mg·kg-1)对CH4产生潜力起促进作用(p0.05);NO-3(0~500 mg·kg-1)、NO-2(0~500 mg·kg-1)、Fe3+(50 mg·kg-1)和NH+4(50~500 mg·kg-1)表现为抑制CH4产生潜力(p0.05);而0~50 mg·kg-1的CH3OH和C3H9N、0~500 mg·kg-1的CH3COOH、SO2-4、Mn4+、PO3-4和低剂量的NH+4(0~5 mg·kg-1)对CH4产生的影响不显著(p0.05).实验剂量内(0~500 mg·kg-1),Fe3+和Mn4+的添加可促进CH4氧化(p0.05);CH3COOH、CH3OH、C3H9N、NO-3、NO-2、SO2-4、NH+4和低剂量的PO3-4(0~50 mg·kg-1)对沉积物CH4氧化潜力均有显著的抑制作用(p0.05);而Fe2+对CH4氧化没有显著影响(p0.05).综合分析表明,CH3COOH、CH3OH、C3H9N、NO-3、NO-2、SO2-4、PO3-4、NH+4和Fe2+的输入对沉积物CH4产生和氧化的综合作用为增加CH4排放通量,而Fe3+和Mn4+输入的综合作用则与之相反.     

三峡库区表层沉积物重金属含量时空变化特征及潜在生态风险变化趋势研究

三峡工程建设以来,三峡水库干支流水文形势已发生了重大变化,造成水体悬浮物沉降条件改变,可能导致库区表层沉积物性状发生变化.通过对2000~2015年三峡水库干流江津至坝址段和嘉陵江、御临河、乌江、小江、大宁河、香溪河等主要支流表层沉积物中重金属污染物含量水平、时空变化及潜在生态风险变化趋势分析,结果表明,三峡库区在2000~2015年长江干流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素各断面含量平均值区间分别为46.5~85.7、43.8~65.1、784.2~910.6、8.44~11.91、0.193~0.236 mg·kg~(-1);支流沉积物中铜、铅、锰、砷、汞元素含量平均值区间分别为16.5~85.6、25.8~74.8、573.7~996.3、6.96~13.31、0.160~0.232 mg·kg~(-1).三峡水库干流局部河段左右岸表层沉积物中重金属含量存在较明显差异;铜、铅、锰、砷、汞元素在表层沉积物中含量变化趋势各异,不同水期干支流表层沉积物中重金属含量存在一定程度波动,其中汞元素变化最为明显.不同元素在不同断面随时间变化趋势不完全一致.库区沉积物中铜、铅、锰、砷等元素含量呈现显著的正相关,但砷与其他元素相关性低;汞元素与其他重金属之间无明显相关性.地累积指数法评价表明,三峡库区表层沉积物重金属总体处于较低富集水平,但汞元素污染值得注意;长江干流及除乌江外主要支流大部分时段表层沉积物重金属潜在生态风险指数变化较小,只在部分时段出现升高的情形;乌江表层沉积物重金属潜在生态风险指数2008年前处于相对较高水平,但2008年后下降并趋于稳定.     

闽江福州段沉积物中重金属的分布特征及其毒性和生态风险评价

研究了闽江福州段表层沉积物中Cr、Zn、As、Cd、Cu和Pb等6种有毒重金属的含量及其空间分布特征,并采用基于共识的沉积物质量基准(CBSQGs)和潜在生态风险指数法(RI)对沉积物中重金属的毒性和潜在生态风险进行了评价.结果表明,6种重金属平均含量大小顺序为Zn(195.57 mg·kg~(-1))Pb(79.41 mg·kg~(-1))Cr(66.62 mg·kg~(-1))Cu(42.33 mg·kg~(-1))As(10.02 mg·kg~(-1))Cd(0.90 mg·kg~(-1)).Zn、Cd、Pb含量从河段上游到下游呈递减趋势,Cr、As呈递增趋势,Cu含量分布均匀.平均可能效应浓度商Q值对沉积物中重金属毒性判定结果表明,有18%的沉积物样品具有毒性,说明闽江福州段沉积物整体毒性效应低.从RI值来看,闽江福州段沉积物的生态风险属于中低等级;风险等级为中的样品占55.3%,主要分布在河段上游和中游(福州市区的南港和北港段),风险主要来自Cd的污染.