近岸海域沉积物中重金属污染及研究概况

随着我国城市化和工业化的迅速推进,海洋沉积物中重金属污染已成为人们关注的全球性环境问题之一,尤其近岸海洋环境受人类活动影响严重。重金属不易被自然界生物降解,可通过食物链或食物网被生物所富集,对人类健康构成潜在性威胁。而沉积物是众多水生生物的栖息地,被认为是重金属重要的汇和潜在污染源,对海洋环境质量举足轻重。本文综述了近岸沉积物重金属污染概况及目前研究进展,旨在为今后海洋环境质量的监测及评估提供一定的思路。     

水体沉积物重金属污染的实验研究与评价

应用地质积累指数法和HaKanson生态风险指数法对月牙河9个监测点表层水体沉积物中重金属污染程度进行了连续多年的监测与实验研究。结果表明:水体沉积物中重金属的污染排列顺序是Cu>Ni>Zn>Pb,当水体沉积物大于60cm深度时其重金属污染物风险处于警戒线以下(即安全范围),检测出一个点位水体沉积物中重金属含量出现峰值现象,其中Cu污染程度为重度污染,以两种背景值为参比得出的重金属污染程度顺序相近.Cu对月牙河水体生态环境具有潜在影响的主要重金属元素。     

深圳湾沉积物中重金属污染累积过程

通过测定深圳湾沉积物柱样中重金属的含量,分析重金属浓度的剖面分布情况,并结合²¹⁰Pb的测年资料,高分辨率地研究重金属的污染历史,并分析其污染的累积过程结果表明:深圳湾沉积物中重金属的浓度相对较低,但Pb、Cu、Zn等已明显受到人类污染源的影响;近20年深圳经济的快速发展,以及20世纪60～70年代香港经济的崛起时期,对深圳湾沉积物重金属污染累积有显著的贡献.     

红枫湖沉积物中重金属污染特征与生态危害风险评价

调查了红枫湖沉积物中重金属的含量、分布特征与富集情况. 分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和红枫湖周边环境土壤的背景值为参比值,对红枫湖沉积物中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了探讨,并结合瑞典学者Lars Hkanson潜在生态危害指数法对红枫湖沉积物中重金属的生态危害进行了评价. 结果表明:该湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,北湖湖区重金属平均含量高于南湖湖区;以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参比值,重金属的富集顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Zn＞Pb,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn;以红枫湖周边环境土壤平均值为参比值,重金属的富集顺序为Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb＞Hg,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn.       

重庆长寿湖沉积物中重金属污染及潜在生态风险评价

为全面了解长寿湖底泥沉积物中重金属含量及其潜在生态危害程度,采用Hakanson潜在生态风险指数法对长寿湖流域各采样点典型重金属污染物Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的潜在生态风险进行评价。结果表明,长寿湖区域沉积物5种重金属单因子污染程度顺序为：Cd〉Cu〉Pb〉Zn〉Cr。从综合污染程度分析,各种重金属的污染潜在生态风...     

辽河水系沉积物重金属的分布特征及污染评价

采用ICP-MS方法测定了辽河流域19个采样点位枯水期以及丰水期表层沉积物中6种重金属(Cr、Ba、Ni、Cu、Zn、Pb)的含量。用地累计指数法对污染程度进行了评价,并通过主成分分析法确定了重金属污染来源。结果显示,辽河水系表层沉积物各重金属含量明显低于2008年的调查结果,与中国其它水系相比重金属含量处于低等水平,枯水期重金属含量和污染程度高于丰水期数据。重金属Ba、Zn污染程度较大,Cr、Ni污染较轻,Cu、Pb属于无污染,各重金属污染程度排序为:ZnBaNiCrCuPb。浑河抚顺段L3点位的污染最为严重。通过主成分分析进一步对重金属污染来源的确定,发现前2个主成分的贡献率分别为57.49%和17.22%,污染来源主要是工业和生活污水。     

中国主要淡水湖泊沉积物中重金属生态风险研究

根据我国主要湖泊表层沉积物中重金属Cr、Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu的污染情况,对沉积物中的重金属分别采用潜在生态风险指数法与地积累指数法进行评价。结果表明:两种方法评价结果基本一致。滇池、红枫湖重金属污染最严重,鄱阳湖、洞庭湖与洪泽湖次之。严重的生态风险不存在,但是Cd在鄱阳湖、滇池和太湖中具有一定的潜在威胁;太湖、巢湖、南四湖重金属潜在生态风险较低。     

福建省兴化湾表层沉积物中重金属污染与评价

文章分析了兴化湾表层沉积物中8种重金属的含量与分布。结果显示:兴化湾沉积物中重金属污染程度较轻。污染程度顺序大致为内外湾海水交汇处>河流入口>内湾>外湾。与往年重金属含量相比,Pb、Zn的含量已明显的下降,表明兴化湾的大部分重金属污染得到一定程度的控制。根据潜在生态风险评价,兴化湾表层沉积物重金属的生态危害程度都较小。     

黄浦江表层沉积物重金属污染研究

用加拿大沉积物质量导则对黄浦江表层沉积物重金属污染进行评价,并对重金属、总有机碳、有机质和硫化物含量进行了相关性分析、主成分分析和聚类分析。结果表明,黄浦江表层沉积物重金属污染水平较低,工农业布局与重金属分布关系密切,苏州河对黄浦江下游重金属存在一定输入贡献,重金属之间有一定的相关性,重金属与总有机碳及硫化物的相关性较差,表明除受人类活动影响外,还受自然沉积过程的影响。     

三门峡库区河流湿地沉积物重金属赋存形态和风险评价

调查三门峡库区河流型湿地沉积物中重金属含量和赋存形态,通过污染指数评价沉积物生态潜在风险、表层重金属可交换态与碳酸盐结合态的质量分数评价其释放风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量分别为25.8～68.5、12.1～36.7、3.25～48.74、33.5～472.4、0.16～0.69和9.04～90.74 mg.kg-1.从三门峡库区上游至大坝坝前,沉积物重金属含量呈显著增加趋势.库区最大支流渭河入黄口下游沉积物中重金属Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量高于上游.典型污染支流宏农涧河河口沉积物重金属累积明显,极有可能是该区域矿业发展的工业废水排放所致.沉积物污染指数(SPI)平均值为3.11,介于1.83～7.39之间,渭河入黄口下游沉积物重金属污染程度明显增加,宏农涧河河口沉积物SPI=6.33,处于中度风险.污染河口表层沉积物重金属碳酸盐结合态和交换态所占金属总量的质量分数分别为Cd 63.8%～85.7%,Cu 6.58%～22.62%,Pb 10.6%～28.9%,Ni 1.56%～3.02%.支流污染物排放引起重金属累积,三门峡流域下游沉积物生态风险增加,河口表层重金属释放风险由大到小为Cd>Pb>Cu>Ni.此调查可为河流沉积物污染治理和原位修复提供了参考和依据.     

丹江口水库沉积物重金属背景值的确定及潜在生态风险评估

为研究丹江口水库表层沉积物中重金属的污染水平及潜在的生态风险,利用参考元素法,对丹江口水库表层沉积物重金属的背景值进行了确定,结果显示Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的背景值分别为41.18、34、32.13、76.84、10.46、0.70、0.07和27.11 mg·kg~(-1).利用Hakanson潜在生态危害指数法对丹江口沉积物中重金属进行生态风险评估,结果表明,丹江口表层沉积物中8种重金属的潜在生态风险指数(RI)值在29.49~214.11,平均值为118.91,总体处于低风险水平;8种重金属污染系数排序为:CdHgZnCrPbNiAs=Cu,污染系数变化范围在0.22~2.96之间,平均值在1.05~1.31之间,处于中等偏低的污染状态,其中,Cd和Hg这两种危害性极大的元素污染系数稍高,平均值分别为1.31和1.24,值得进一步关注.     

鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征分析

为揭示鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征,对水库代表性区域柱状沉积物样品营养盐及重金属含量进行测定,在此基础上综合分析了水库沉积物营养盐及重金属空间分布特征、磷形态组成及其对水质的潜在影响,并对表层沉积物重金属进行了潜在生态危害评价.鹤地水库3个样点沉积物总氮(TN)含量在2.314～2.427 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:湖泊区>过渡区>河流区,总磷(TP)含量在0.591～0.760 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:过渡区>湖泊区>河流区;重金属(Cu、Cr、Pb、Zn、Cd和Hg)平均含量分别为31.094、46.85、75.615、385.739、0.624和0.171 mg.kg-1,除Cr外,湖泊区重金属含量均高于过渡区.垂直剖面上,沉积物营养盐及重金属含量总体上均表现出表层富集的特征.鹤地水库沉积物磷形态以无机磷(IP)为主,IP又以铁铝结合态的NaOH-P为主,NaOH-P含量占到IP含量的80%以上,磷组成特点表明其具有较强的潜在释放能力.潜在生态危害评价中,以工业化前沉积物最高背景值为参比的评价结果表明单种重金属基本属于轻微到中度污染,综合生态危害指数(RI)表明鹤地水库沉积物尚处于轻微生态危害程度;而以广东省土壤元素背景值为参比的评价表明重金属Cd和Hg均已达到强到极强污染程度,其余重金属则处于轻微污染水平,沉积物重金属综合RI值达到强到较强危害程度,这与该地区红壤中Cd和Hg的环境背景值较低有关,尽管2种参比评价结果有所不同,但均表明重金属Cd和Hg污染较其他重金属严重,对RI值的贡献最大.     

高州水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为全面了解高州水库(石骨库区和良德库区)表层沉积物重金属污染水平及其潜在的生态风险,在高州水库及其入库支流采集沉积物样品15个,分析Cu,Pb,Zn,Cr,Ni,Cd,Mn和As共8种重金属的含量水平及其分布特征.采用地累积指数(I_geo)、潜在生态危害指数(RI)及基于生物效应浓度的评价法,对高州水库及其支流表层沉积物重金属污染进行分析和评价.结果表明:高州水库及入库支流沉积物中重金属含量水平变动趋势基本一致,顺序依次为w(Zn)>w(Cr)>w(Pb)>w(Mn)>w(Ni)>w(Cu)>w(As)>w(Cd),w(Cd)和w(Cr)空间分布不均匀;地累积指数显示,8种重金属污染程度处于无污染至中度污染,污染程度强弱顺序为Zn>Cd>Cr>Ni>Pb≈Cu>Mn≈As;潜在生态风险指数显示,高州水库及其入库支流表层沉积物重金属污染处于中等生态危害程度;基于沉积物质量基准的评价结果显示,高州水库沉积物重金属对生物的急性毒性效应不明显.水库上游支流沉积物中重金属的毒性应引起有关部门重视.      

黑河金盘水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价

西安市黑河金盘水库是西安市的重要供水水源地,为了解重金属污染状况,对黑河金盘水库沉积物中重金属Cd、Zn、Cr和Pb的污染特征和潜在生态风险进行了研究。用EDTA铵盐溶液单一提取法和BCR连续提取法分别研究了黑河金盘水库沉积物中Cd、Zn、Cr和Pb的生物有效性和形态分布特征。结果表明:黑河金盘水库沉积物中Cd和Cr含量分别为1.68±0.81 mg/kg和87.05±9.33 mg/kg,高于中国水库底泥重金属含量背景值。沉积物中Cd的单项潜在生态风险系数远大于其它重金属,高达100.8,具有较强的生态危害性;而其它三种重金属只显示出轻微的生态危害性,因此Cd是黑河金盘水库沉积物中重金属的潜在生态风险的主要贡献者。沉积物中Pb主要以可还原态形式存在,Cd的赋存形态除残渣态外,主要以更易从沉积物孔隙水向上覆水体释放的水溶态、可交换态形式存在。各采样点沉积物中Zn和Cr的生物有效态含量与总量之比B/T值均小于5%,潜在环境效应微弱;而Pb的B/T值在50%~60%范围内,Cd的B/T值均大于10%,最高可达76.2%。上述数据表明沉积物中Pb和Cd的生物可利用性程度较高,具有较强的潜在环境危害性。     

乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价

对１９８７－１９９５年期间所采集的乐安江表层沉积物中的重金属含量进行了统计分析和生态风险性评价。结果表明,德兴铜矿的矿山酸性废水和洎水河河水,使乐安江沉积物受到重金属的严重污染。     

清水塘工业区池塘底泥典型重金属污染特征及其风险评价

为查明株洲清水塘工业区池塘底泥重金属污染现状及其变化趋势,揭示池塘底泥重金属对霞湾港与老霞湾港水体及底泥的潜在影响。将区域内25口池塘分别划属S1、S2、S3区,于2017年12月11日在25口池塘采集32份底泥样品,并进行了Pb、Cd、As含量的测定,采用地累积指数(Igeo)与Hakanson潜在生态危害指数(Eir)对底泥中Cd、Pb、As污染与生态风险进行了评价。结果表明:S1、S2、S3区池塘底泥中Cd、Pb、As含量均超过湖南土壤背景值,分别为土壤背景值的657、44、12倍,表明Cd是清水塘工业区池塘底泥中的主要污染物。变异系数结果显示,各采样点底泥中Cd、Pb、As含量分布离散,受点源输入影响大。底泥中Pb、Cd、As的Igeo均值分别为4. 87、8. 78、2. 95,分别处重度、严重、中度污染等级,不同区底泥中重金属Igeo呈S3>S1>S2的分布特征。潜在生态风险评价结果表明,底泥中重金属Eir呈Cd>Pb>As的分布特征,3个区底泥中Cd的Eir为9396～24 617,污染等级均为生态危害很强; Pb的Eir为101～309,S1、S3区污染等级为生态危害强,S2区则为生态危害较强; As的Eir为74～138,S1、S3区污染等级为生态危害较强,S2区则为生态危害中等。清水塘霞湾港和老霞湾港周边区域池塘底泥中Cd、Pb、As污染严重,呈S3>S1>S2分布,应依据3个区域池塘底泥重金属污染程度顺序,采取挖掘底泥、稳定固化、填埋处理等措施。     

山美水库沉积物重金属污染状况及风险评价

为了解泉州市山美水库沉积物重金属空间分布及污染水平,采用电离子耦合法(ICP-MS)测定了库区20个采样点不同分层的67个沉积物样品的w(As)、w(Zn)、w(Cd)、w(Pb)、w(Cu)、w(Cr),并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法进行了库区重金属污染程度及生态风险的评价. 结果表明,Cd是山美水库最主要的重金属污染物,不同分区分层w(Cd)平均值为0.24~0.49 mg/kg,受人为活动影响较大.不同分区w(Cd)存在差异,污染层的Ⅰ区、Ⅱ区显著高于Ⅲ区(P<0.05). Pb和Cu虽有累积但污染情况较轻. 重金属污染来源主要为入库河流承接的沿程生活、工业及农业污染物,部分来源为周边村庄的生活及农业污染物. 地累积指数法评价结果显示,山美水库各重金属元素的平均污染程度由强到弱依次为Cd(轻度污染)>Cu(清洁)>Pb(清洁)>As(清洁)>Zn(清洁)>Cr(清洁). 潜在生态风险结果显示,6种元素中,Cd的生态风险为“强”,其他重金属则是低或无生态风险. 研究显示,在开展底泥疏浚工作中,疏浚深度的确定应综合考虑沉积物氮、磷及重金属污染状况,并需在底泥堆场采取防渗措施避免重金属对土壤及地下水产生二次污染.      

丹江口水库调水前后表层沉积物营养盐和重金属时空变化

旨在探明中线工程调水前后(2011~2016年)丹江口水库表层沉积物中营养盐和重金属的时空分布特征和环境风险,对丹江口水库5个典型生态位点表层沉积物中p H值、有机质(OM)、总磷(TP)、总氮(TN)及铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)和铅(Pb)这6种金属元素的含量及时空变化特征进行研究,同时采用加拿大淡水水生环境沉积物质量指导值(CCME)为标准来进行潜在生态风险评价.结果表明,丹江口水库表层沉积物中OM、TP和TN含量分别为25.85、0.57和1.34 g·kg~(-1);Cr、Mn、Cu、Zn、Cd和Pb这6种重金属的含量分别为57.96、521.78、13.91、195.74、0.37和12.92 mg·kg~(-1),6种重金属的含量除Zn和Cd处于土壤环境质量二级标准,其他重金属元素含量均低于土壤环境质量一级标准.TN、Mn和Zn在调水后呈上升趋势,TP及其余重金属元素在调水后呈下降趋势.除p H值外,丹江口水库表层沉积物营养盐和所测重金属含量在生态空间上分布差异均达到极显著水平(P0.01).沉积物中OM除与TN和Pb呈负相关外,与其他指标均呈正相关性.潜在生态风险评价结果显示,丹江口水库表层沉积物中Cd、Cu和Pb均不会对生物产生不良效应;OM、TN、Cr和Zn为低生态风险;TP介于无生态风险与低生态风险之间;但库心和黑鸡嘴点位Cr、Zn和TN在部分时间有较高生态风险,需引起重视.     

草海湖沉积物中重金属污染现状及生态风险评价

贵州草海湖是典型的高原天然淡水湖泊,属于长江上游金沙江支流的上源湖泊,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对该区域及下游的水质监控与污染防治具有重要意义. 2017年7月采集贵州草海湖柱状沉积物,采用电感耦合等离子发射光谱仪法和双道原子荧光光度计法分析沉积物中Zn、Cd、Ni、Fe、V、Cr、Pb、Cu、As等9种重金属元素的质量分数,并利用地累积指数法、富集系数法和潜在生态风险指数法进行重金属污染评价.结果表明:草海湖表层沉积物各重金属质量分数平均值表现为w（Fe）（31 400.00 mg/kg）> w（Zn）（219.18 mg/kg）> w（V）（59.76 mg/kg）> w（Cr）（56.16 mg/kg）> w（Pb）（54.01 mg/kg）> w（Ni）（33.58 mg/kg）> w（Cu）（20.35 mg/kg）> w（As）（15.41 mg/kg）> w（Cd）（0.84 mg/kg）.表层（0~10 cm）沉积物中w（Fe）、w（Cr）、w（V）、w（As）、w（Cu）、w（Ni）分布较均匀,其元素主要来源于岩石风化、土壤侵蚀等自然源;w（Zn）、w（Cd）、w（Pb）分布相对离散,主要来源于农业、炼锌业和交通运输等人为源;在垂直（0~25 cm）方向上,w（Pb）、w（Cu）、w（V）、w（Ni）以波动型为主,w（Zn）、w（Cd）、w（As）主要为稳定型,w（Cr）和w（Fe）为富集型.重金属污染评价结果显示,草海湖沉积物中元素Zn、Pb均为偏中度污染、Cd为中度污染,其潜在生态风险高低表现为下游 > 上游 > 中游.研究显示,草海湖下游区域为中等潜在生态风险,Cd为主要的潜在生态风险因子,重金属的质量分数主要受土法炼锌和农业施肥等人为活动的影响.