Seasonal variation of potential denitrification rates of surface sediment from Meiliang Bay, Taihu Lake, China

The regulatory effects of environmental factors on denitrification were studied in the sediments of Meiliang Bay, Taihu Lake, in a monthly sampling campaign over a one-year period. Denitrification rates were measured in slurries of field samples and enrichment experiments using the acetylene inhibition technique. Sediment denitrification rates in inner bay and outer bay ranged from 2.8 to 51.5 nmol N2/(g dw (dry weight)·hr) and from 1.5 to 81.1 nmol N2/(g dw·hr), respectively. Sediment denitrification rates were greatest in the spring and lowest in the summer and early autumn, due primarily to seasonal differences in nitrate concentration and water temperature. For each site, positive and linear relationships were regularly observed between denitrification rate and water columnn itrate concentration. Of various environmental factors on denitrification that we assessed, nitrate was determined to be the key factor limiting denitrification rates in the sediments of Meiliang Bay. In addition, at the two sites denitrification rates were also regulated by temperature. The addition of organic substrates had no significant effect on denitrification rate, indicating that sediment denitrification was not limited by organic carbon availability in the sediments. Nitrate in the water column was depleted during summer and early autumn, and this suppressed effective removal of nitrogen from Taihu Lake by denitrification.     

硝酸钙对河流底泥中含硫化合物嗅味原位控制

以硝酸钙作为氧化剂,对深圳河污染底泥典型嗅味物质AVS（酸挥发性硫化物）和GEM（土臭素）及2 MIB（2 甲基异莰醇）进行原位控制. 结果表明,当硝酸钙投加量（以单位质量AVS所需NO3- N质量计）为1.68 g/g,AVS去除率达到92%,且可有效避免硝酸钙向上覆水释放,适合工程应用. 但是,硝酸钙对河流底泥GEM和2 MIB等典型嗅味物质的原位控制效果较差. 硝酸钙能够引起底泥中微生物多样性增加,16S rDNA指纹图谱显示,优势菌株包括去除AVS的脱氮硫杆菌(Thiobacillus thioparus),反硝化细菌(Simplicispira sp.和Rhodanobacter sp).以及降解有机物的菌株(Simplicispira sp.、Lysobacter sp.、Pseudoxanthomonas sp.)等.      

沱江流域水系沉积物重金属的潜在生态风险评价

通过对沱江流域水系沉积物的系统研究,查明了重金属元素含量的空间分布特征,进行了潜在生态风险质量评价。研究结果显示,在两支流交汇之前,沉积物中重金属的污染水平从上游到下游呈上升趋势,矿业活动是水环境中重金属的主要来源,两支流交汇之后元素含量有较明显升高,显示两河汇流叠加对沱江下游水系沉积物有较大的影响;与前人研究相比,各元素含量有较明显的增加;沱江水系沉积物中重金属的潜在生态风险水平较低,大多属于轻微生态风险,Cd的潜在生态危害程度最严重;多种重金属的潜在生态风险指数(R1)表明河流重金属污染属于轻微生态危害,其受危害程度由大到小的顺序为:沱江>石亭江>绵远河。     

黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物重金属空间分布及生态风险评价

为了解黄河三角洲滨海滩涂湿地沉积物中重金属的污染程度,对黄河三角洲位于渤海湾、黄河口附近、莱州湾等滨海滩涂样地的表层沉积物中4种重金属（Cd、As、Cu、Pb）的含量及其空间分布进行研究,分析其含量与环境因子的相关性,并采用地累积指数和潜在生态风险指数评价其污染程度及生态风险.结果表明:表层沉积物中Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为14.36、7.92、0.20、16.24 mg/kg.不同样地间除Pb以外,其他3种重金属含量均差异显著,黄河口附近滩涂Cu含量高于非河口滨海滩涂,Cd含量呈南高北低的分布特征,As含量在渤海湾东侧滨海滩涂中较高.相关性分析显示,Cu、As、Pb来源相同或相近,Cd与Cu来源相同或相近,Cd与As来源不同;粒径 < 4 μm的沉积物含量与Cu、Pb、As含量均呈显著正相关,粒径为4~63 μm的沉积物含量与Cu、As含量均呈显著负相关.地累积指数评价表明,研究区Cd为轻度污染,其他重金属无污染;综合潜在生态风险指数分析表明,研究区重金属潜在生态风险指数（RI）介于59.21~158.63之间,平均值为107.71,属于低风险,黄河口附近及莱州湾滨海滩涂沉积物中重金属潜在生态风险高于渤海湾滨海滩涂.研究显示,黄河三角洲位于莱州湾及黄河口附近的滨海滩涂湿地沉积物中重金属的潜在生态风险需要重点防控.      

天津滨海新区黑潴河沉积物中重金属污染特征及地区性重金属污染指标选择

测定了天津滨海新区境内黑潴河沉积物中8种重金属(Cu,Cd,As,Pb,Cr,Zn,Ni和Hg)的质量分数,用富集因子法和潜在生态危害法进行了风险评价表明,黑潴河表层沉积物中w(Hg)和w(Cd)偏高,存在较高的生态风险,其余重金属的生态风险较低. 采用相关性分析和主成分分析法对重金属的来源进行分析表明,Zn,Cr和Ni主要受控于自然因素,来源于自然环境中的母岩侵蚀;As和Cu主要受控于人为的农业生产活动;Cd和Hg来源于污水灌溉、周围地区化石燃料的燃烧以及生活废物的排放等;Pb的来源同时受控于自然因素和人为活动因素,但以人为因素为主. 此外,对文献报道的天津地区各类水体沉积物和土壤中的重金属的污染程度进行比较分析,并与区域内植物和鱼类体内重金属富集程度相联系, 结果表明,Cd和Hg的富集倍数显著偏高,是天津地区重金属污染的指示指标.      

沁河上游硝酸盐的定量源解析及其季节性差异

沁河流域人为源硝酸盐输入增加了河流富营养化的风险.为识别沁河上游硝酸盐来源,分别于2017年10月、2018年3月和2018年6月在沁河上游采集了28个河流表层水样,联合稳定同位素（δ15N-NO₃-和δ18O-NO₃-、δD-H₂O和δ18O-H₂O）和水化学参数（Cl-、NO₃--N、NH₄+-N）评估了沁河上游河流硝酸盐源与关键过程,并基于贝叶斯混合模型量化了不同硝酸盐来源的贡献.结果表明:①沁河上游溶解无机氮以NO₃--N为主,秋季[（2.40±1.17）mg/L]高于春季[（2.11±1.03）mg/L]和夏季[（1.50±0.61）mg/L];受积雪融化的影响,春季δ18O-NO₃-（13.0‰±3.13‰）显著高于夏季（2.90‰±3.12‰）和秋季（6.62‰±1.30‰）.②SIAR同位素模型结果表明,沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥.在春、夏、秋3个季节,土壤氮的硝化对沁河上游硝酸盐的贡献比例分别为27.8%、39.5%和39.3%,化肥贡献比例分别为29.1%、40.2%和41.9%.春季（24.7%）大气沉降的贡献比例高于夏季（2.4%）和秋季（10.6%）.③沁河上游硝酸盐主要受硝化过程的影响,没有发生明显的反硝化过程.研究显示,春季、夏季和秋季沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥的硝化,硝酸盐污染防治应考虑化肥的使用效率和抑制硝化过程的发生.      

南方丘陵区河流表层沉积物重金属污染评价

采样分析南方丘陵山区瓯江、钱塘江、闽江、九龙江沉积物中重金属含量,并对其来源及生态风险进行研究.结果显示,沉积物中Mn、Zn、As、Cd、Pb、V在九龙江有较高浓度,Ni、Cu在钱塘江浓度最高,Cr、Sb在瓯江浓度最高,而Al、Co和V的最高浓度分布在闽江.但重金属含量空间差异不显著.SQGs、Igeo和EF评价显示,Cd在研究区沉积物中污染最为严重,呈中度至重度污染,其次是Mn、Zn、Pb,其在研究区部分地区存在轻度污染,其他重金属处于无污染状态.RI评价显示,研究区河流沉积物存在极高重金属潜在生态风险,尤其是Cd.相关分析和PCA分析显示,Zn、As、Cd、Pb来自于自然过程、矿业开采及农业生产过程,Cr、Ni、Sb来自于工业生产过程产生废水,Al、Co和V来自于自然过程,而Cu则来源于混合源.pH值、TP、TN和LOI是影响水体中重金属含量的重要因子.本研究为河流生态系统的健康和保护提供重要依据.     

桃江河沉积物中重金属污染特征及风险评价

以赣江上游桃江河沉积物为研究对象,通过采集45个平水期表层沉积物样品,分析Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb和W 7种元素含量,查明沉积物中重金属污染特征,结合主成分分析和相关性分析方法探讨表层沉积物中重金属的来源,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属进行了评价.结果表明,桃江河沉积物中Cu、Zn、As、Cd、Pb和W的平均含量均超过赣州市土壤环境背景值;主成分提取的两个主成分的累积贡献率为58.22%,结合Pearson相关性分析结果,表明Cu、Zn、As、Cd、Pb、W主要来源于矿业活动和城市生活排放等人为活动的影响,Cr主要来源于自然源的影响;地累积指数法评价结果表明,桃江河沉积物Cd为主要污染元素,表现为偏重污染程度,Cu呈偏中污染程度,Zn、As和W这3种元素则表现为轻度污染程度,而Cr和Pb则无污染;潜在生态指数评价结果表明,Cr、Cu、Zn、As、Pb、W均属于低生态风险等级;Cd为严重生态风险等级.潜在生态风险指数(RI)为53.60～7379.35,其中低级、中度、重度生态风险的样点分别占13.33%、17.78%、17.78%,而严重生态风险的样点占51.11%,中度生态风险及以上的点位占据85%以上,可见桃江河沉积物中重金属存在极为严重生态风险.     

黄河入海口沉积物脂肪烃的分布特征及源解析

为探讨黄河流域生态环境变化对莱州湾生态环境的影响,本研究分析测试了黄河入海口70 cm沉积物柱状样的总有机质参数、脂肪烃组成及含量。结果表明：1968年前,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,陆源高等植物源有机质和人类活动源石油烃在沉积物有机质中的占比都较低,藻类、细菌源有机质为沉积物有机质的主要来源;1968-2001年,黄河入海口沉积物中有机质含量逐年增高,沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量都呈增长趋势;2001-2010年,黄河入海口沉积物中有机质含量较低,其中,藻类、细菌源有机质占比增大,人类活动源的石油烃污染仍然明显;2010年后,黄河入海口沉积物中有机质含量又呈增高趋势,且沉积物中陆源有机质和人类活动源石油烃含量也呈增长趋势。综上所述,黄河入海口区域有机质污染程度较轻,沉积物有机质呈自然源和人类活动源混合输入特征,其中,人类活动源石油烃是该区域有机质污染的主要来源。     

金沙江上游底泥重金属污染及潜在生态风险评价

对金沙江上游河段4个监测断面底泥中Cr、Pb、Zn、As、Hg、Cu和Cd 7种重金属含量进行分析研究,并进行潜在生态风险评价。结果表明,除Cd和As外,其他重金属的含量均符合GB15618-1995一级标准。Cd的富集程度最高,各采样点底泥中Cd含量均超过三级标准。臧曲河和相古底泥中的As含量高于三级标准。各监测断面的潜在生态风险都很高,Cd的潜在危害指数远大于其他金属,Cd是导致金沙江上游底泥中重金属潜在生态风险增加的主要原因。不同底泥的潜在生态风险依次为:臧曲河>相古>奔子栏>河坡。     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

岩溶地下河反硝化作用的有限性——一个碳酸盐岩管道的实验研究

反硝化作用是公认的去除水体中硝酸盐的路径,但相比于多孔介质,岩溶地下河中反硝化效果具有不确定性.为更好地认识岩溶地下河中反硝化效果,本研究利用天然碳酸盐岩管道几何模型,以乙醇为可利用电子供体(碳源),示踪了控制流速条件下管道流中反硝化作用,并辅以多孔介质流实验进行对比.反应示踪、地球化学印迹和微生物检测结果表明:当碳源缺乏时,反硝化作用没有明显启动的迹象;一旦补充了碳源,溶解氧、硝酸盐浓度和质量都出现了明显衰减,并且有中间产物亚硝酸盐产生,水体碱度增加.然而,即使在碳源充足情况下,管道流中反硝化强度却明显比多孔介质流中强度低,两者硝酸盐生物去除率分别为39.4%和大于99%,生物降解速率分别为0.113和10.8 mg·L~(-1)·h~(-1).推测其原因,一是碳酸盐岩管道内固体表面积与水体积比值低,固体吸着条件不利于微生物生长与发育,降低了硝酸盐去除率;二是管道富含的溶解氧可能延迟了反硝化作用启动,溶解氧降至3.0 mg·L~(-1)左右时硝酸盐浓度才有明显衰减.相比之下,其它环境因素如p H值和温度没有出现明显变化.该研究意义在于:岩溶管道流反硝化去除硝酸盐的潜能是存在的,但即使可利用碳源充足仍具有明显的局限性,这可能意味着岩溶地下河一旦遭受硝酸盐污染,其作为饮用水源的安全风险更大.     

红枫湖入库河流沉积物中重金属污染状况分析

采用综合污染指数法和Hakanson生态风险指数法,对红枫湖几条主要入湖河流入湖处以及原后五养殖区沉积物中8种重金属(Cd、Pb、Cu、Co、Ni、Cr、V、Zn)含量进行了分析。研究结果表明桃花源河污染最严重,达到了中等污染水平(P=2.70,RI=171.02);后六河尽管Zn污染较严重,但其生态危害性低;其余河流的污染程度都较低。几条入湖河流的潜在生态危害性由高到低的顺序为:桃花源河>后六河>羊昌河>麻线河。所研究的8种重金属中只有Cd(Eir均≥40)具有较高的潜在生态风险,桃花源河的Cd的Eir最高(Eir=82)。其余重金属由于毒性系数小,尽管部分重金属含量达到了背景值的许多倍,但都无显著的潜在生态风险。但是后六河的Zn含量高过了生态效应必然浓度值(PEL),需引起重视。通过对桃花源河沉积物重金属含量垂向变化的研究发现,在早期成岩过程中沉积物中Cd、Pb、Ni、Co、Cr、Cu、V的沉降主要受有机质的控制;Cr不仅受有机质的影响,还受氧化还原条件的影响;而Zn则明显受粒度的控制。     

漓江段地表水体旱季硝酸盐动态变化特征及其来源

2016年9月28日至12月28日期间对漓江段13个断面地表水进行取样,取样频率为半月1次,分析硝酸盐在旱季期间漓江段的时空变化特征,并利用¹⁵ N和¹⁸ O同位素技术分析漓江段硝酸盐的来源.结果表明：①漓江水体中硝酸盐浓度范围为0.46~18.48 mg·L^-1,平均值为6.18 mg·L^-1,对比中国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中规定的硝酸盐浓度（10 mg·L^-1）,旱季漓江水体中硝酸盐污染程度处于较低水平.②9~12月期间漓江各断面处硝酸盐浓度呈现缓慢递增趋势,主要受旱季降雨量、径流量及人类活动强度而变化;硝酸盐浓度自漓江上游至下游表现出"增-减-增"的变化趋势,主要是污染物逐段汇入且汇入量不断增加的结果.③旱季漓江水体中硝酸盐的主要来源为土壤有机氮、人畜粪便和污水排放的混合源,主要来源于居民生活污水、人畜粪便等.④为了更好地保护漓江水质,建议加大城市排污管网的建设、修建小型污水处理设施、提高污水处理率及污水排放标准,加强旅游环境管理和环境保护宣传,提高游客环境保护意识.     

沉积物中多环芳烃对反硝化功能基因垂直分布的影响

研究了沉积物中PAHs对特定反硝化功能基因垂直分布的影响,以建立反硝化条件下PAHs和各阶段反硝化反应之间的关系.2011年3月,对珠江广州河段珠江大桥、黄沙码头和二沙岛三处具有代表性的区域沉积物进行采集,对沉积物PAHs污染和特定反硝化功能基因(narG、nirS、nosZ和nrfA)的垂直分布特征进行了研究,并通过多变量技术建立了反硝化条件下PAHs和特定反硝化功能基因之间的关系.典范对应分析(CCA)表明,硝酸盐异化还原反应和高环PAHs之间联系密切.PAHs对nosZ编码基因影响最为明显,即对反硝化作用氧化亚氮还原阶段抑制作用最强.除氧化亚氮还原阶段外,其他各阶段反硝化细菌普遍体现出对高环PAHs的适应性,特别是含有异化亚硝酸盐还原酶编码基因(nrfA)的微生物可能具有潜在的高环PAHs厌氧降解能力.亚硝态氮还原酶编码基因(nirS)表现出特异性,需要进一步深入研究.     

滴水湖水系中氮的污染特征及其影响因子

为探讨滴水湖水系各形态氮的污染特征、不同水体间的各形态氮对比特征、滴水湖水体各形态氮与环境因子的关系, 2013年春季,在上海市最大人工湖水系采集表层水样品28个、沉积物样品22个,测定各形态氮及总氮含量,并通过模拟实验着重探讨滴水湖水体盐度对沉积物向上覆水体释放NH3-N、NO3--N的影响.结果显示,滴水湖水体各氮污染水平较高,表层水体氮的空间差异性相对沉积物中氮的差异性较小.滴水湖水体无机氮以NO3--N为主,沉积物中氮以有机氮为主.周围水系含氮量较高,其中引入水源氮是滴水湖水体中氮的主要来源之一.盐度模拟实验显示,随着上覆水体盐度的增大,底泥中NO3--N的释放量会增加并趋于平衡,NH3-N的释放量则有降低并趋于稳定的趋势.     

黄河三角洲湿地淡水恢复区重金属分布特征及潜在风险

为评估黄河三角洲国家级自然保护区湿地淡水恢复工程的重金属生态恢复效果,对研究区表层沉积物重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg)进行监测,并开展了空间分布特征分析、生态风险评估和溯源分析。结果表明：恢复区表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu和Pb的平均含量分别为10.22,0.17,40.78,17.75,18.12 mg/kg, Hg未检出。恢复区重金属的RI值<60,呈低生态风险;Cd的E_r值为30～60,是主要的潜在生态风险因子。各类恢复湿地生境潜在风险差异显著,其中南部藨草区风险最低,北部生态岛最高。与未恢复区相比,恢复区内重金属含量的空间差异性及聚集效应减弱,且生态风险明显降低,表明恢复工程实施后,湿地水文功能的提升有助于降低重金属的生态风险。此外,沉积物中As、Cd、Cr、Cu和Pb具有高度同源性,其潜在来源主要是油田开采及工农业活动排放污染物。该研究结果可为黄河三角洲生态修复及重金属风险防控提供参考。     

中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析

本文简要综述了中国主要水系沉积物中重金属(Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg、Cr)的分布特征,系统讨论了区域城市化进程对水环境的影响,分析了重金属污染特征及其来源,并采用潜在生态风险指数法评价了中国主要水系沉积物中重金属的潜在生态危害系数和危害指数。结果显示,中国主要水系表层沉积物中重金属的复合污染状况评价结果是:Cd>Hg>Pb>As>Zn>Cr>Cu。其中,Cd元素的Eir值介于41.25～1755.00之间,属于轻微到极强生态危害,其中大部分样点属于强至极强生态危害。Hg元素的Eir值介于115.29～470.83之间,属于强到极强生态危害,其中大部分样点属于很强至极强生态危害。地区对比而言,综合污染状况以海河和珠江较为显著,长江污染最轻。就其来源来讲,海河流域和珠江流域污染来源主要为工业污染,长江和黄河主要是流域岩石风化和土壤侵蚀。     

海河沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

采用单因子指数法和Hakanson生态风险指数法 ,通过分析海河 5个断面沉积物中典型重金属污染物Cu、Pb、Zn、Cd、Cr的含量 ,定量确定了海河沉积物中重金属的污染程度和潜在生态风险。     

长江口沉积物重金属的分布、来源及潜在生态风险评价

为了解长江口潮滩沉积物中重金属的污染特征,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)分析了长江口北支、南支和杭州湾27个表层沉积物中Cu、Pb、Ni、Ag、As、Cd、Zn、Sn、Sb和Hg 10种重金属的含量,并对其分布、来源及生态风险进行了评价.结果表明,沉积物中10种重金属的含量和介于102.9 ～ 326.4 mg· kg-1之间,北支、南支和杭州湾的平均值分别为180.9、244.7和155.6 mg·kg-1.方差分析结果表明,南支与北支、杭州湾平均含量之间均存在显著性差异(p＜0.01),南支因受沿岸工业污水和生活污水的影响污染加重.来源分析表明,沉积物中大多数重金属的来源具有一定的相似性,主要来源于各种工农业废水、船舶运输、农药和化肥污染,而Ag和Hg具有不同的来源.地积累指数评价结果表明,10种重金属的平均污染程度由高到低依次为:Cd＞ Hg＞ Sb＞ Ag＞ As＞ Cu ＞Zn＞ Ni＞ Sn＞ Pb,Hg和Cd在多数采样点分别为中度污染和偏重污染,南支Cd和Ag的污染程度高于北支和杭州湾,而在杭州湾Hg的污染程度高于北支和南支.潜在生态风险系数评价结果表明,长江口沉积物7种重金属潜在生态风险系数从高到低依次为:Cd＞Hg＞As＞Cu ＞Ni＞Pb ＞Zn,长江口沉积物的潜在生态风险主要由Cd和Hg引起,两者的贡献分别为62.6％和34.0％,各采样点7种重金属的潜在生态风险指数(RI)介于565.9～1601之间,均达到极强生态风险.