重金属对水生生物的生态毒理效应及生物耐受机制研究进展

近年来,随着国民经济的快速发展,重金属以其特有的性质而被大量的应用于生产生活当中,同时也由于各种原因造成了水体重金属污染现象。水体重金属污染不仅对水生生物的生长和繁殖造成了严重的威胁,同时也威胁到人类的健康。因此,重金属污染具有潜在的生态与健康风险。本文主要概括介绍了重金属对水生植物、动物、微生物的生态毒理效应以及水生生物对重金属的各种耐受机制,展望了重金属对水生生物生态毒理效应的未来研究重点和方向。     

不同季节垃圾填埋场周围重金属污染特征及评价

采集漳州市某生活垃圾填埋场周围冬夏两季的地表水(包括渗滤液)、土壤以及植物样品,分析9种重金属总量的季节性变化.结果表明,冬季地表水中Zn和As,土壤和植物中的Cd和As的含量均大于夏季,而夏季波动性强于冬季;夏季渗滤液中总Hg的含量明显高于冬季,其余变化不明显.地表水重金属含量均低于地表水环境质量Ⅴ类标准限值,渗滤液中所有重金属含量均低于污水排放二级标准限值.土壤中重金属Cd、As和Pb的污染最重,已达到重度污染,冬季的污染明显高于夏季.冬季植物富集能力强于夏季,细叶芒对Cd的富集能力较强,可作为重金属污染修复的先锋植物.     

COVID-19对太湖重金属污染及水生生态风险的影响

自COVID-19爆发以来,人类生活和经济受到很大负面影响,但同时疫情期间自然环境得到一定改善.为探究COVID-19管控对太湖重金属污染和水生生态风险的影响,将疫情期间（2021.6—2021.7）和爆发前（2019.9—2020.1）太湖重金属污染和水生生态风险进行对比分析,并通过PCAAPCS-MLR（主成分-绝对主因子分析-多元线性回归受体模型）对重金属进行定量源解析.结果表明,疫情期间太湖重金属污染水平和对水生生物的生态风险皆显著降低,降幅分别为39.9%—92.8%和0.19%—87.66%.整体水质优良比例提升了33.65%.重金属中受影响最大的元素为铜和铬.定量源解析结果表明,工业源对铜和铬的贡献率分别为79.75%和84.26%,疫情期间工业活动的减少是太湖重金属污染和生态风险降低的主要原因.为更好地管控太湖重金属污染和保护太湖水生生物,建议优先监管太湖周边电镀、冶炼和化学三大工业企业铜和铬的排放.     

太湖典型河网区地表水与沉积物氮、磷和重金属含量空间分异

将无锡城乡交错区河网分为城镇生活区水巷、工业区主河道、农业区主河道、农业区支流和鱼塘5种类型区.通过秋季(旱季)和夏季(雨季)2次采样,研究氮、磷和Cu、Zn、Pb、Cr、Cd在地表水和沉积物中的含量及其空间变化.结果表明:(1)城乡交错区地表水氮、磷来源于生活污染和工业污染的比例大于农田,同时具有来源分散、污染面广的特征.(2)由于城镇地表径流和工业活动影响,各类型区地表水重金属含量均有不同程度提高.但地表水重金属主要沿主河道迁移,旱季和雨季主河道重金属含量均大于农业区支流,而且随着与城镇距离增加,主河道沉积物重金属含量迅速降低,重金属污染影响范围较小.(3)与重金属相比,地表水氮、磷污染仍是太湖水网区主要的环境问题.但城镇及其周围河流沉积物中富集的重金属含量很高,其潜在环境风险不容忽视.     

乐安河-鄱阳湖段湿地表土重金属污染风险及水生植物群落多样性评价

以鄱阳湖重要支流饶河-乐安河段及其入鄱阳湖口的典型湿地作为研究区,采用单因子污染指数法、地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法评价湿地表土重金属Cu、Pb和Cd的污染风险,分析比较不同评价方法的优缺点,并结合各样地水生植物群落的调查结果,分析水生植物群落物种多样性与底质重金属污染的相关性.结果表明,乐安河-鄱阳湖段湿地表土重金属污染以Cu污染为主,Pb和Cd污染程度相对较弱,Cu污染的主要来源为铜矿开采区汇入大坞河的酸性重金属废水.4种评价方法对乐安河段上游受矿区酸性废水污染较严重的6个样点的评价结果表现出一致性,均为极度污染;而对重金属污染相对较弱区域的评价结果则出现微弱差异,总体表现为自乐安河中游至下游,各样点重金属污染的生态风险等级逐渐降低.4种评价方法中潜在生态危害法的评价结果较为客观.各样点水生植物群落物种多样性与综合潜在生态危害指数、Cu的单项潜在生态危害指数呈显著负相关.     

粤北星子河水生生物体内重金属污染特征及健康风险

本文分析了粤北星子河12种水生生物样品中Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn等6种金属元素的含量水平。利用综合污染指数法和目标危害系数法对水生生物中重金属的污染特征及其健康风险进行评价。结果表明:不同水生生物对重金属的富集程度存在明显差异,重金属的含量水平从低到高顺序依次为:CdNiPbCrCuZn;鱼类富集重金属明显低于贝类。在贝类样品中,Cr、Pb和Zn的含量均出现超标现象。鱼类重金属综合污染指数低于1,属于微污染;而田螺重金属综合污染指数大于1,属于轻度污染水平。不同鱼类中重金属的复合健康危害系数(TTHQ)均小于1,且每周评估摄入量(EDI)均远低于暂定每周允许摄入量(PTWI),居民通过鱼类摄入重金属的健康风险较低;田螺中重金属对人的复合健康危害系数大于1,长期食用田螺存在较高的健康风险,风险较高的重金属元素为Cr、Pb和Zn。     

洞庭湖表层沉积物重金属污染状况评估

基于2010—2015年连续对洞庭湖3个主要湖区10个采样点的表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb和Cr等重金属含量分析,对洞庭湖湖区表层沉积物中重金属的时空分布特征进行了探讨,并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法和对数衰减模型评价洞庭湖沉积物重金属的污染状况.结果表明,洞庭湖沉积物中重金属平均含量大小顺序为CrPbCuAsCdHg,Cd、Cr和Pb的含量年际变化变幅较大,Hg、Cu和As则较小.地积累指数值(I_(geo))和单因子生态风险值(E_i~r)表明Cd和Hg是洞庭湖沉积物重金属主要污染物;从产生可以观察到毒性效果的最大可能性(P_(max))来看,Cd是洞庭湖沉积物重金属首要潜在水生生物风险毒性因子.综合地累积指数值(I_(tot))、总潜在生态风险值(RI)和预测的水生生物毒性比率(Y)的评价结果表明,在2010—2015年期间全湖重金属呈重度污染,面临重度潜在生态风险并可能具有产生水生生物毒性的风险,其各子湖区重金属的污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平排序为南洞庭湖东洞庭湖西洞庭湖;从随时间的变化趋势来看,在2014—2015年期间全湖及其东洞庭湖和南洞庭湖两个湖区的重金属污染程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平都要比2010—2013年降低,西洞庭湖区的重金属潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平没有变化.     

嘉陵江入江河段沉积物重金属污染状况评估

为了解三峡水库175 m蓄水前典型支流沉积物中重金属污染程度及其对水生生物的风险状况,在对嘉陵江入江断面10余年连续监测的基础上,利用地积累指数法对金属污染程度进行了评价,采用对数衰减模型对金属污染产生水生生物毒害的风险进行了评估,使用对数衰减模型进行毒性评估在国内尚属首次.评价结果表明,嘉陵江入江断面沉积物污染程度较轻,对水生生物风险较小,各污染物的污染程度大小排列次序为:Hg＞Zn＞Pb＞Cd＞As＞Cu;各污染物对嘉陵江水生生物构成风险的排列次序为:Hg＞Zn＞Pb＞As＞Cd＞Cu.     

有色金属冶炼厂周边地表水和农业土壤中重金属污染特征与评价

于2014年11月对黄石市大冶有色冶炼厂周边地表水和农业土壤分别采集15和18个样品,并用火焰原子吸收分光光度法分析6种重金属含量(Cr、Ni、Cd、Cu、Pb、Zn),探讨周边地表水和农业土壤中重金属污染特征,并进行健康风险评价.结果表明,Cr、Ni、Cd、Cu、Pb、Zn的平均含量分别为4.76、70.27、10.63、63.11、59.86、90.65μg·L~(-1)(地表水);52.12、45.54、81.34、781.76、303.69、403.23 mg·kg~(-1)(农业土壤),且变异系数较大,污染分布较不均匀;环境中重金属污染来源主要受冶炼厂冶炼生产活动影响,自然环境因素和其本身的理化特征主导含量空间分布;主成分1解释了冶炼厂周边环境中重金属主要的污染来源,即主要受有色金属冶炼活动的影响;致癌风险主要来自Cr,而Pb非致癌风险相对较高.     

沙颍河流域水环境重金属污染特征及生态风险评价

为了研究沙颍河流域水环境重金属污染分布特征,于2018年7月采集了沙颍河流域40个样点的水样和表层底泥的样品,测定9种重金属(Cu、Zn、As、Hg、Cd、Cr、Pb、Mn和Ni)的含量.结果表明,沙颍河流域水体中9种重金属的平均含量分别为1.30、9.09、2.87、0.24、0.14、0.38、0.96、56.82、0.95μg·L~(-1),其中Hg和Mn超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,超标率分别为17.5%和5.0%.表层底泥中9种重金属的平均含量分别为23.38、86.62、10.72、0.14、0.34、55.26、24.01、536.99、30.79μg·g~(-1),均超过了河南省土壤背景值,其中Hg和Cd的超标率高达90%和97%.内梅罗综合污染指数法表明沙颍河地表水各重金属污染程度为HgMnAsNiCdZn=Pb=CrCu,地表水有18%达到重度污染水平,主要污染物是Hg,其次是Mn.潜在生态风险指数法表明,沙颍河表层底泥各金属污染程度为HgCdNiAsCuPbCrZnMn,其中Hg和Cd是最主要的生态风险贡献因子.总体而言,表层底泥的污染较地表水污染更为严重.聚类分析方法把沙颍河流域水体污染源大致分为3类.地表水中,Hg和Mn相关的污染源主要为金属矿山冶炼、塑料电池、电子工业等行业的废水排放,底泥中与Cd相关的污染源主要为冶炼、加工排放的废水.与Hg相关的污染源主要为金属矿山冶炼、电力、化学原料及化学品制造、机械制造、造纸等行业.     

渭河浮游生物群落结构特征及其与环境因子的关系

渭河是黄河第一大支流,是黄河流域生态保护与高质量发展的重要研究区域.为了掌握渭河浮游生物组成结构及生态环境现状,于2018—2019年分两个季节在渭河开展4次水生态调查,研究分析了渭河浮游生物群落结构特征及其影响因子.调查结果显示,浮游植物有8门53种,以绿藻门和硅藻门为主,占比分别为43.4％、33.9％;浮游动物4...     

东莞市某地区地表水中重金属健康风险不确定性评价

为了解东莞市西南地区(麻涌镇、沙田镇、虎门镇和长安镇)地表水中重金属污染现状与健康风险水平,对研究区域内29个地表水样中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等重金属元素进行测定,并运用不确定性健康风险评价模型对研究区地表水中的重金属进行健康风险评估。结果表明:该研究区域地表水中重金属引起的致癌风险较高,人均年健康风险都在Ⅴ级风险及以上。化学致癌性重金属引起的人均年健康风险中,以Cr最大,As次之,然后是Cd。非化学致癌性重金属引起的人均年健康风险中,Pb的风险最大,Ni次之,风险均远小于化学致癌性重金属引起的人均年健康风险。因此,该研究区域地表水中重金属健康风险管理应以化学致癌风险为主,重金属污染物的优先控制顺序为CrAsCd。     

Analysis and assessment of heavy metal contamination in surface water and sediments: a case study from Luan River,Northern China

Concentrations of the heavy metals Cu, Ni, Pb, Zn, Cd, and Cr were examined in surface water and sediment from the Luan River inChina,. With a decline in Cu and Ni concentration found in surface water at downstream stations. This finding suggests that water currents are a major explanatory factor in heavy metal contamination. The abundance of Cr, Pb, and Cd observed in the middle reaches of the river indicates heavy metal contamination in local areas, although there was an obvious decrease in concentrations in the water downstream of the Daheiting Reservoir. The significant rising trend in Cu, Pb, and Ni seen the sediment farther away from the river also suggests that anthropogenic activities contribute to heavy metal pollution Sediments were therefore used as environmental indicators, with sediment assessment was conducted using the geo-accumulation index (I_geo) and the potential ecological risk index (RI). The I_geo values revealed that Cd (3.13) and Cr (2.39) had accumulated significantly in the Luan River. The RI values for most (89%) of the sampling stations were higher than 300, suggesting that sediment from the Luan River poses a severe ecological risk, with the potential ecological risks downstream higher than that in the upper and middle streams. Good correlations among Pb/Ni, Pb/Cd, Cu/Pb, and Cu/Cd in the water and Cr/Ni in the sediment were observed. Cluster analysis suggested that Cd may have various origins, being derived from anthropogenic sources.     

梵净山不同森林植被生物量、净生产量、碳储量及空间分布特征

为做好梵净山国家级自然保护区森林植被保护,摸清自然保护区森林植被资源家底,采用2016年第四次森林资源规划设计调查数据及变更至2019年的森林资源数据,计算和分析保护区内森林植被生物量、净生产量、碳储量.梵净山8种森林类型的总生物量为443.72×104 t,总碳储量为219.80×104 t,总生长量为29.75×1...     

珠江磨刀门河口表层沉积物中重金属含量及其分布特征

分析了在珠江磨刀门河口采集的37个表层沉积物样品重金属(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Hg、As、Ni)的含量及分布特征。采用原子吸收法分析了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、Ni的含量,采用冷原子吸收法分析了Hg、As含量。结果表明,口门处及其两侧和拦门沙内坡重金属的含量最高;外海区域重金属含量普遍较低;由口内河床至口门处,Cu、Cr、Hg、As的含量减小,Pb、Cd、Zn、Ni的含量逐渐增大;大部分重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、As、Ni)的含量由口门处至拦门沙地区是先减小再增大的;由拦门沙至外海,Cu、Pb、Cd、As的含量减小,Zn和Ni的含量先减小后增大;由口门处至外海,Cr和Hg含量的总体趋势是增大的。磨刀门河口表层沉积物中重金属元素含量与CEC、小于0.001mm粘粒以及沉积物有机质含量的相关性均达到显著或极显著水平;重金属含量与沉积物pH值的相关性不显著;重金属元素的含量变化和分布规律还表明磨刀门表层沉积物的重金属主要受陆源污染物的影响。     

珠江三角洲养殖鱼塘水体中重金属污染特征和评估

为了解珠江三角洲主要养殖环境中重金属含量及潜在生态危害程度,用电感藕合等离子质谱法和原子荧光法测定了肇庆、广州、惠州和茂名4市14个样点沉积物中7种元素的水体及底泥总量,并对底泥中主要重金属污染状况及潜在生态风险进行了评价。结果表明：养殖鱼塘水体中Cr质量浓度范围是nd-0.1011 mg·L-1,超标率为7.1%,Cu质量浓度范围为nd-0.1438 mg·L-1,超标率为64.3%,As质量浓度范围是0.0112-0.0812 mg·L-1,超标率为24.1%,Hg质量浓度范围是0.00004-0.00458 mg·L^-1,超标率为35.7%,Pb质量浓度范围为nd-0.0973 mg·L^-1,超标率为6.8%,其余Ni、Zn和Cd质量浓度范围分别为nd-0.0218、nd-0.0232和nd-0.00319 mg·L^-1,均未超渔业水质标准;底泥中重金属元素Cr、Cu、Zn、As、Hg、Cd和Pb的平均值分别为83.86、46.19、242.16、32.38、0.64、1.00和60.06 mg·kg^-1,地积累指数评价结果显示,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cd＞Hg＞Zn＞Pb＞As＞Cu＞Cr,其中,Cd污染程度为中-强,是底泥污染最严重的元素。潜在生态风险指数分析,单项潜在生态风险指数生态风险均值排列顺序为 Hg＞As＞Cd＞Pb＞Cu＞Zn＞Cr。对区域综合潜在生态风险指数RI的贡献率最大的元素为Hg、As和Cd。4个市底泥潜在生态风险综合指数（RI）比较,惠州（290.13）＞广州（240.54）＞茂名（193.23）＞肇庆（116.40）。Hg和Cd是该水域污染和潜在生态风险最大的元素。     

Exposure to Selected Heavy Metals Through Water Ingestion in an Area Under the Influence of Tanneries

This study evaluated the potential toxicological risk posed to human health due to the exposure to heavy metals by water ingestion in an area affected by tanneries – the Cadeia-Feitoria hydrographic basin (Brazil). River water was collected at 10 sites, every 3 months, from July 1999 to April 2000. After acid digestion, total metal concentration was determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (Cd, Cu, Cr, Ni, Zn), flame atomic absorption (Al, Fe, Pb, Mn), or cold vapor atomic absorption spectrometry (Hg). Cr(VI) was complexed with diphenyl-carbazide and detected by UV–vis spectrometry. In order to quantify the risk of exposure, the risk assessment methodology employed by the Environmental Protection Agency of the United States was applied at a screening level. The assumed scenarios included extreme exposure patterns (ingestion of untreated water, conversion of Cr(III) to Cr(VI), temporal peaks of pollution). Fe, Al, Cd, Hg, and Pb were not included in the risk analysis, since they showed a low toxicity potential or were undetected in the samples. The selected metals presented Hazard Quotients < 1, in the following order of increasing risk: Cu < Cr(III) < Zn < Ni < Mn < Cr(VI). Hazard indexes, representing the additive effect of contaminants, were also low in the basin (< 1), but comparatively increased in the lower reach of Feitoria and Cadeia Rivers. Although noncarcinogenic risk levels did not suggest possible adverse toxicological effects to the human population, a considerable deviation from background conditions was observed downstream the area where tanneries are mainly located.     

厦门市水体表层沉积物重金属污染生态风险分析

沉积物是水环境的基本组成部分,其重金属含量常被作为水环境质量的重要指标之一。以厦门市为例探讨了不同城市化区域水体表层沉积物中重金属的分布特征,并采用沉积物地累积指数、Hakanson潜在生态风险指数等方法对重金属Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、As、Hg进行环境风险评估。研究结果表明,厦门水体表层沉积物中Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、As、Hg的含量分别为182.2、63.7、31.3、0.19、67.9、10.4、0.11 mg/kg,空间分布呈现出从城市远郊区到中心城区显著增加的趋势;依照地累积指数评价结果显示：7种重金属的污染程度顺序依次为：Hg（Pb（Zn（Cu（Cd（As（Cr;采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法,获得厦门市主要水库重金属生态风险构成危害的顺序：Hg（Cd（Pb（As（Cu（Zn（Cr;水体表层沉积物中重金属污染水平与区域城市化水平在一定时期内呈正相关关系,这为我国快速城市化发展过程中水环境恶化问题的改善提出了警示。     

拉萨巴嘎雪湿地土壤重金属分布及生态风险评价

巴嘎雪湿地是西藏拉萨河流域的代表性湿地之一.文章为了解巴嘎雪湿地的重金属分布特征,在2018年10月采集了巴嘎雪湿地的表层土壤样品,对土壤中的Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As、Hg重金属的含量进行了检测.巴嘎雪湿地表层土壤的重金属污染评价采用的方法主要包括内梅罗综合污染指数法、地积累指数法和潜在生态风险指数法....     

Assessment of heavy metals in water,sediment, Anabas testudineus and Eichhornia crassipes in a former mining pond in Perak,Malaysia

The concentrations of Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Ni, Pb, Sn and Zn were analysed in water, sediment, muscle of climbing perch fish (Anabas testudineus), and tissue of water hyacinth plants (Eichhornia crassipes) collected from a former tin-mining pond in Perak, Malaysia. The monitoring was performed during the minimum and maximum rainfall periods. The concentrations of As, Cr, Fe, Ni, Pb and Zn in water exceeded the permissible limits set by the Interim National Water Quality Standards for Malaysia (INWQS). The risk index (RI) values determined for As, Cd, Cr, Cu, Hg, Pb and Zn in sediment presented a low degree of ecological risk. The order of the top three heavy metals measured in fish muscle was Zn?>?Fe?>?Al. The estimated daily intake (EDI) of As and Cr exceeded the allowable limits in both rainfall periods. The bioconcentration factor (BCF) and translocation factor (TF) values of Zn in water hyacinth were 24.865 and 3.214, respectively. The concentrations of Cu and Zn in the plant tissue were significantly correlated (p?<?.05) with the concentrations of heavy metals in water. Overall, climbing perch and water hyacinth are excellent bioindicators of environmental impacts on water bodies.