太湖湖心区的痕量金属历史沉积过程研究

以太湖湖心区的沉积物为研究对象,解析了湖心区痕量金属的沉积通量年变化,探明了湖心区痕量金属的历史沉积情况.结果表明:湖心区各样点沉积物的沉积速率从1950年以前的(0.032±0.023)g·cm-2·a-1缓慢递增到1980前后的(0.076±0.030)g·cm-2·a-1,1980年后突增明显,在2000年后达到(0.185±0.132)g·cm-2·a-1.湖心区沉积物中8种痕量金属(钒、铬、镍、铜、锌、砷、镉和铅)的含量年变化没有明显递增趋势,在20世纪80年代(对应沉积柱4~9 cm深度处)前后相差不大(变幅小于20%).但8种金属元素的沉积通量随时间推进而递增,与1980年前相比,金属沉积通量在1980年后突增倍数达到11倍以上.金属沉积通量与沉积物的沉积速率显著正相关,并与20世纪20年代以来太湖流域社会经济发展形势相一致.1980年后8种痕量金属沉积总量在湖心区西部最大,而沉积物沉积速率对湖心区南部的痕量金属沉积总量贡献最大.通过金属沉积通量可以更全面地研究太湖重金属的历史沉积过程和人为活动的干扰效应.     

长江口邻近海域痕量金属黄铁矿化度研究

采用三步逐级提取方法,对长江口沉积物中痕量金属(Fe、Mn、U、Mo、Cr、Ni、Cu、Pb和Zn)的黄铁矿化程度进行分析。结果表明,痕量金属的化学形式主要以活性态为主,黄铁矿态组份含量较低。Fe、Mn、V、Cr、Ni、Cu、Pb、Zn和Mo的黄铁矿化程度分别介于4.3%～15.9%、0.1%～0.7%、0.7%～4.3%、2.4%～7.3%、3.5%～6.6%、18.4%～47.4%、0.7%～2.6%、2.1%～9.6%和47.2%～82.1%,并且按以下顺序(均值)递减:MoCuFePbCrNiZnMnU。U的黄铁矿态组分末被检出。这些差异与每一种痕量金属的地球化学行为有关。在剖面上,DOP随深度增加而增大。河口的水动力条件、总硫及有机碳含量是影响痕量金属黄铁矿化程度的主要因素。细粒、富硫及有机质的沉积物中痕量金属的黄铁矿化程度较高。与其它沉积环境相比,长江河口沉积物中铁及痕量金属的黄铁矿化程度都较低。这可能代表了一种端元模式。高沉积速率、低有机质含量、贫硫的河口沉积物中,黄铁矿并不是痕量金属重要的捕获器及载体。     

长江南京段沉积物中铜、镉形态对水生生物富集的影响

为了全面定量地考察沉积物中各种金属结合形态对不同水生生物富集的影响,运用重金属逐级提取法及采用人工半合成方法,对长江南京段沉积物中铜、镉形态分布不同的情况下鲤鱼和螺蛳对这两种重金属的富集进行了研究。结果表明,沉积物通过对溶解态的贡献间接影响鲤鱼对铜、镉的富集,对螺蛳富集铜、镉同时有直接和间接影响,大小顺序为：阳离子可交换态≥碳酸盐结合态＞有机物和硫化物结合态＞铁锰氧化物结合态＞残渣态。并得出了溶解态和沉积物各态对螺蛳富集铜、镉影响的贡献方程式,指出离子可交换态对富集的贡献比残渣态大10⁵倍。据此可以认为,为了减少受重金属污染河流中水生生物体内的富集量,对生活在水上、中层的鱼类来说,主要应控制水中的重金属浓度;对底栖生物来说,水和沉积物中重金属浓度都应受到控制。     

基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

颤蚓扰动作用对铅镉在沉积物-水相中迁移的影响

采用实验室模拟的方法,研究颤蚓的扰动对松花江上游沉积物中Pb、Cd迁移过程的影响,并分析了Pb、Cd在生物体内的富集过程.结果表明,生物扰动带来的悬浮作用造成沉积物中Pb和Cd的释放,被释放的Pb和Cd主要吸附在悬浮颗粒中,在颤蚓体内的富集并不明显;而添加Pb后,颤蚓体内Pb浓度随时间延长明显增加,主要与颤蚓的新陈代谢方式有关.在没有生物扰动的处理中,显著增加的Pb主要集中在表层,而有生物扰动的处理中,在不同深度沉积物中均有增加.生物的扰动不仅显著增加了水中Pb和Cd浓度,而且促进水相中的Pb向沉积物深层的扩散.     

水动力扰动作用对太湖水体胶体相痕量金属浓度影响的模拟

在水槽中模拟研究了太湖中动力扰动作用引发底泥再悬浮对水体Cd、Cu、Pb、Fe、Mn、Zn等痕量金属的胶体相浓度的影响.结果表明,上覆水各元素的胶体相浓度在模拟扰动22h后均达最高值,其中,胶体相Cd、Fe、Cu、Mn浓度均与水动力扰动强度显著正相关(r=0.799、0.709、0.820、0.788,P=0.001、0.007、0.001、0.001),胶体Pb、Zn浓度均与水动力扰动作用不相关(r=0.542、0.523,P=0.056、0.067);水动力作用主要通过改变上覆水各痕量金属总量和胶体有机碳(COC)浓度而影响胶体相痕量金属的浓度,而且,其影响存在一定的滞后效应;由于上覆水中COC浓度低于太湖水体,使得其对胶体相痕量金属浓度的影响比在太湖中显著.     

北三河水系沉积物中金属的污染状况研究

北三河水系包括接纳了北京、天津大量再生水和污水的温榆河、凉水河和北运河等河流,其沉积物中金属的污染状况是水环境质量的重要指标之一.本研究调查分析了北三河水系8条河流沉积物中金属的污染状况及存在形态,采用地累积指数评价了金属的污染级别,利用相关性分析和主成分分析简要分析了金属的主要来源.研究结果表明,北三河水系沉积物中Fe、Mn、Zn、Cr、Cu、Ni、Pb、Co和Cd的平均浓度分别为24207、538、303、57、48、29、15.2、14和0.27 mg·kg-1.牛牧屯河部分沉积物中Fe、Zn、Cu、Cr和Ni的浓度高于沉积物质量基准(SQG)中的极有可能产生危害的浓度(PEC)值,很有可能对生物产生危害;而温榆河、还乡河、北运河、凉水河和潮白河中大部分金属浓度高于产生危害的阈值(TEC)而低于PEC水平,也应列入防控对象.河流沉积物中金属积累级别较高的河段多位于郊区和乡镇,可能因为这些区域污水处理率较低.Fe、Cr、Ni、Cu、Mn和Zn在沉积物中主要以残渣态存在,其比例分别可达92.5％、85.2％、87.9％、71.0％、63.4％和57.3％;Pb则主要以可提取态存在,其比例为62.6％.沉积物中Cu、Pb、Ni和Cd元素的存在主要受人类活动的影响,其在北三河水系沉积物中的分布主要受有机碳的控制;Cr和Co的存在则主要受自然因素的影响,其分布主要受铁锰氧化物或矿物质的影响.     

溶出伏安法测定海水中铜、铅、锌、镉存在形态的研究进展

海水中痕量金属的存在形态决定其生物毒性及可利用性,直接影响其迁移及归宿,因此备受关注。然而海水基体复杂、痕量金属浓度极低、采样和分析过程易引入污染,所以针对海水中痕量金属及其存在形态的研究对采样以及测试分析技术要求较高。在众多的形态分析方法中,溶出伏安法将有效的富集手段和先进的测量技术结合在一起,具有灵敏度高、选择性好等优点,目前被广泛使用。国际上,针对痕量金属存在形态分析的溶出伏安法一直在不断更新发展,但目前我国在该领域的研究,无论在近岸还是大洋,还较为匮乏。本文将介绍目前国际上应用溶出伏安法测定海水中几种痕量金属(Cu,Pb,Zn,Cd)存在形态及其最新研究进展,以推动我国海洋科学界在该领域的认识和发展。     

黄海鳀鱼中痕量金属浓度与体长的关系

测定了在黄海采集的各种体长的鳀鱼(Engraulis japonicus)中6种痕量金属(Zn、Cu、Fe、Al、Mn和Sr)和3种主要元素(C、N和P)的浓度.除Zn浓度在4～5倍内变动外,其余5种痕量金属浓度的变动范围均接近或超过一个数量级;并且,这6种金属均显示出了浓度随体长增长而下降的趋势.对于3种主要元素,N和P的含量也与体长存在负相关关系,而C却显示出了强烈的正相关关系.聚类分析表明,Zn和Cu在鳀鱼内的浓度变化较为接近,可能验证了这两种金属与生物体内新陈代谢活动较为密切的性质;而其余4种金属的浓度变化规律更为接近,可能反映了陆源输入的影响.     

APCS-MLR结合PMF模型解析厦门杏林湾近郊流域沉积物金属来源

城市化、工业化和农业集约化的快速发展,导致排入近郊流域水体中的金属不断增多.为了及时阻断污染源头,制定有针对性的风险缓解措施,准确识别和量化复杂环境内沉积物中金属的污染来源显得尤其重要.对厦门杏林湾近郊流域水系表层沉积物中14个金属元素(Cd、 Cu、 Sr、 Zn、 U、 Pb、 Th、 Ni、 Be、 Co、 Cr、 Rb、 V和Mo)含量进行分析测定.综合运用相关性分析、聚类分析、绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解法(PMF)等多种方法,识别和定量解析污染源及贡献.近郊流域水系沉积物中大部分金属元素含量超过厦门市C层土壤环境背景值,各金属在不同区域(许溪、苎溪、后溪和杏林湾)分布存在差异,平水期和丰水期的苎溪区域样点的表层沉积物中,变异系数大的Cr、 Cu、 Zn、 Mo和Cd元素含量比其他区域的含量高,其中,Cu和Cd污染较为严重;丰水期的整体区域沉积物中金属的富集程度相比于平水期有所下降,Cu和Cd在两个时期均为显著富集;相关性分析、聚类分析和主成分分析表明,杏林湾近郊流域水系表层沉积物中金属污染来源较为复杂. Ni、 Cu、 Zn和Pb主要来源于...     

贵阳市道路灰尘和土壤重金属来源识别比较

通过对89个城市土壤样和78个道路灰尘样中重金属含量的对比,利用多元统计方法识别研究区的元素来源.结果显示道路灰尘元素含量一般高于土壤.就均值而言,灰尘中Hg、Cd、Pb、Cu、Cr含量超过土壤中相应元素含量,灰尘中Zn含量与土壤中Zn含量相当,只有灰尘中As含量略低于土壤.灰尘中元素含量都高于中国和贵州表层土壤背景值,土壤中元素含量除Pb外都高于中国和贵州表层土壤背景值.Cd,Cr,Pb,Hg,Cu和Zn含量较高主要是受人为因素的影响.贵阳市道路灰尘和土壤中8种元素有着不同的来源.相关分析、主成分分析表明交通排放等人为因素是重金属主要来源,外来客土也是重金属重要来源;灰尘Pb主要来源于交通排放和钢铁厂;而土壤Cr具有复合污染的特征,主要来源于外来客土.     

珠三角某高校室内灰尘重金属含量水平、来源及其健康风险评价

以佛山一高校为研究对象,采集教工区和学习区共30个样点的室内灰尘,测定灰尘中8种重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量,采用Spearman相关系数、主成分分析、美国EPA风险评价模型,探析了室内灰尘重金属污染程度、来源,并评估了重金属对人体可能的健康风险.结果表明,相对于广东省土壤背景值,室内灰尘8种重金属污染严重;与国内其他城市相比,室内灰尘金属含量处于较高水平,Hg除外;8种金属含量在教工区和学习区无显著性差异.室内灰尘8种金属存在相似的来源,Hg主要来源于室外人为源,其余金属主要来源于室内人为源.非致癌日均暴露量为手-口接触摄入量皮肤吸收量呼吸摄入量,手-口摄入是室内灰尘重金属暴露的主要途径;除个别样点Cr非致癌风险1、致癌风险值达10-6外,多数样点8种重金属非致癌风险1,4种致癌重金属呼吸途径致癌风险未达10-6,对人体不会造成健康危害.打印机/复印机、仪器设备等是室内重金属的重要污染源和风险源,应采取一定的防护措施降低人体暴露风险.     

洞庭湖南缘农田土壤重金属特征及源解析

基于网格布点法于2020年4～8月在洞庭湖南缘农田中采集了1 589件表层土壤样品,采用ICP-MS、 ICP-OES、 HG-AFS和ISE方法测定土壤中As、 Cd、 Pb、 Cu、 Zn、 Ni、 Cr、 Hg元素含量及pH,重点研究了区内土壤重金属含量、潜在生态风险、空间分布特征及其来源解析.结果表明,土壤重金属ω(Zn)、ω(Cr)、ω(Pb)、ω(Cu)、ω(Ni)、ω(As)、ω(Cd)和ω(Hg)平均值依次为：118.18、 82.21、 52.1、 33.76、 32.81、 18.25、 0.42和0.13 mg·kg^-1.各重金属均处于中、高度变异,土壤以弱酸性为主,pH介于3.96～7.90之间,Hg和Cd存在较高的生态风险.各重金属元素空间分布规律均呈西南高东北低的趋势.采用PMF和PCA方法对8种重金属元素进行来源解析及贡献率计算,PMF结果表明,研究区土壤重金属来源贡献率依次为：农业活动源(36.98%)、自然源(32.94%)、水土交换源(17.05%)和大气干湿沉降源(13.03%),而PCA结果表明研究区土壤重金属主要来源于农业...     

福州市公交枢纽站地表灰尘重金属含量、来源及其健康风险评价

城市地表灰尘中的重金属已成为城市环境和人类健康最重要的威胁之一. 为评价地表灰尘重金属的污染水平,研究了福州市公交枢纽站地表灰尘中的重金属质量分数、来源及其可能产生的健康风险. 结果表明:福州市公交枢纽站地表灰尘中w(Cr)、w(Cu)、w(Zn)和w(Cd)分别是福州市城区土壤的2.74、4.21、4.01和4.68倍. 灰尘中重金属Co、Ni和Mn主要来源于城市土壤,Cd、Pb和Cu来源于交通运输过程,Cr来源于城市土壤和交通运输,Zn主要来源于交通运输、城市生活污染和工业活动等复合污染源. 不同暴露途径的重金属暴露剂量和非致癌风险大小排序为消化道>皮肤接触>呼吸吸入. 地表灰尘中重金属非致癌总风险为儿童高于成人. 致癌重金属的暴露风险为Cd>Ni>Cr. 城市公交枢纽站地表灰尘中重金属污染受交通运输影响较大.      

克拉玛依市地表灰尘重金属空间分布特征与来源解析

从新疆典型石油城市-克拉玛依市采集52个地表灰尘样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg等6种重金属元素的含量,采用污染负荷指数法（PLI）评价地表灰尘中重金属元素污染水平,基于GIS技术与地统学理论,分析重金属元素含量空间分布格局,利用多元统计分析法,讨论地表灰尘中重金属元素的主要来源。结果表明：克拉玛依市地表灰尘中As、Cd、Cu、Pb和Hg等元素平均含量分别为新疆土壤背景值的1.61、1.75、1.50、1.23和2.94倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,As、Cu、Cr和Pb呈现轻度污染,Cd呈现轻微污染。从空间分布结果来看,克拉玛依市地表灰尘重金属元素含量及污染高值区主要分布于研究区西北部。从污染来源来看,研究区地表灰尘中Hg、As、Pb和Cd等元素主要受到人为污染源的影响,Cu与Cr主要受到土壤地球化学特征的控制。     

基于地质统计及随机模拟技术的天津武清区土壤重金属源解析

为了解天津市武清区重金属污染状况及污染来源情况,在研究区共采集了578个表层土壤样品并分析了Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As(类金属)、Ni、Cr等8项重金属含量.综合应用描述性统计、主成分分析、地质统计学及随机森林回归技术对研究区表层土壤重金属含量时空变化特征及人为及自然源污染贡献性进行了探讨.结果表明,除Cr以外,研究区其余重金属平均含量均高于区域背景值,土壤As、Ni、Cr主要来自于自然源即土壤类型的差异性,Cu、Zn的变异性一是受土壤类型差异性的影响,二是受污灌的影响,Pb、Cd的变异主要受面源污染的影响,局部存在点源污染.Hg变异性主要受污灌的影响.实践证明多技术联合应用是土壤重金属来源解析的有效方法.     

滁州市表层土壤重金属含量特征、源解析及污染评价

为全面系统了解滁州市表层土壤重金属污染水平和生态风险,采集滁州市4 360个表层土壤样品,并分析Cr、 Zn、 Pb、 Cu、 Ni、 Cd、 As和Hg这8种重金属元素含量特征,利用相关分析、聚类分析和主成分分析解析重金属来源,采用富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数、地累积指数法和潜在生态风险指数法对该地区表层土壤重金属进行环境风险评价.结果表明：(1)滁州市表层土壤8种重金属元素含量平均值均大于安徽省江淮流域土壤背景值,其中Cd、 Ni、 As和Hg空间变异较大,受外界干扰显著;(2)综合相关分析、聚类分析和主成分分析表明8种重金属污染来源可划分为4类,其中Cr、 Zn、 Cu和Ni来源于自然背景源,As和Hg主要来源于工农业污染源,Pb主要来自交通运输和工农业污染,Cd主要来源于交通源、自然源和工农业污染源;(3)富集因子法、单因子污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法都表明该区域表层土壤Cd污染较为严重,Cd污染点位空间分布较多;(4)污染负荷指数法和潜在生态风险综合指数法表明,研究区内重金属污染程度较小、生态风险水平较低,但Cd和Hg的生态风险总...     

长江下游不同源沉积物中重金属特征及生态风险

不同来源沉积物中重金属的污染特性差异明显,影响了它们的危害程度.采集长江下游市政、矿山、工业及港口来源的沉积物,并用ICP-AES测定常量元素.原子吸收光谱测定Cu、Zn、Pb,Cd、Cr 5种重金属.结果表明,重金属在市政来源中含量中等且分布相对均匀,矿山来源的以Cu、Pb为主.工业来源的金属含量均较高,港口来源Cd的含量最高.重金属均有一定的富集,尤其是Cd的富集系数,最高达到7.3.通过重金属与常量元素的主成分分析研究了沉积物中重金属的来源,发现市政来源的重金属主要来自雨水冲刷城市下垫面及管道内壁,矿山来源重金属的特点由矿山开采及尾矿淋滤决定,工业来源重金属大多由机械碎屑和金属溶解产生,港口来源重金属主要是密集的运输船与车辆气体排放引起.采用Hakanson的生态风险指数法对不同来源沉积物中重金属进行风险评价,其单因子生态危害程度为Cd>Cu>Pb>Cr>Zn,综合潜在生态风险指数表明,不同来源重金属的危害程度依次为港口源>工业源>矿山源>市政源.     

基于总量和形态的表层沉积物重金属污染及来源——以马鞍列岛海域为例

为了解马鞍列岛海域沉积物特征及重金属污染状况,于2017年6月采集了该海域表层沉积物样品,并对表层沉积物pH值、氧化还原电位（Eh）、粒度（D_[3,2]）等地球化学指标进行了同步原位调查,采用改进后的沉积物重金属形态分析的连续提取法（European Community Bureau of Reference （BCR））分析了7种重金属（Cr、As、Ni、Zn、Pb、Cu、Cd）各形态含量,并结合富集因子系数（EF）、地累积指数法（I_geo）等方法初步探索了马鞍列岛海域沉积物中重金属的污染特征及其来源.结果显示,马鞍列岛海域沉积物呈中性-弱碱性,属还原环境;近岛礁区以粉砾和粘粒为主,而远岛礁区以砂砾和粉砾为主;7种重金属总量均满足我国海洋沉积物质量I类标准;Cr、As、Ni以原生相为主,而Zn、Pb、Cu、Cd均以次生相为主;Cd以可交换态及碳酸盐结合态（F1）以及有机物及硫化物结合态（F3）为主要赋存形态,Zn、Pb、Cu以铁锰氧化物结合态（F2）为主要赋存形态,而Cr、As、Ni以残渣态为主要赋存形态;以Fe作为参比,7种重金属的富集程度顺序为Cd > Cu > Ni > Zn > Pb > Cr > As;通过空间污染状况分析发现,Cu、Cd在受人为活动影响较大的近岛礁区存在富集污染现象,其他重金属则主要表现为天然来源,除Ni外,Cu、Pb、Cd、As、Cr、Zn含量均呈近岛礁区>远岛礁区的空间分布特征.总体上,马鞍列岛国家级特别海洋保护区沉积物重金属污染程度较低,生态环境保护与底质修复效果较好.     

兰州市采暖期和非采暖期大气降尘重金属的分布特征及来源

在兰州市设置6个采样点,于2010年4月至2018年3月每月采集大气降尘样品,测定其中的重金属(Fe、 Mn、 Zn、 Pb、 Cr、 Cu、 Ni和Cd)含量,探究重金属的时空变化规律,并综合运用偏相关分析、富集因子法和主成分分析法判别大气降尘中重金属的来源.结果表明,兰州市大气降尘中重金属的平均含量依次为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>Cd,其中Cd、 Zn和Pb都存在一定的污染.从时间角度来看,除地壳元素Fe和Mn外,其他元素的含量大都表现为采暖期>非采暖期,其中2011年和2013年中各元素在非采暖期和采暖期的含量差异较大.从空间角度来看,各区域的非采暖期和采暖期存在一定的差异,但除Zn和Cd外,其他元素在各区域之间的差异不大.源解析结果表明,兰州市大气降尘重金属在非采暖期主要来源于工业源,其次是交通源和扬尘源;在采暖期主要来源于燃煤、交通和工业活动,其次是二次扬尘和自然源.