污染河口区沉积物-水界面营养盐交换通量的实验研究

采集青岛市李村河口下游沉积物柱状样品,通过实验室培养实验,研究了溶解氧、温度、盐度、生物扰动等环境因素对沉积物-水界面营养盐交换通量的影响。结果表明,NO3-N、NH4-N、PO4-P在贫氧环境下的交换通量要高于富氧条件下,NO2-N受溶解氧含量的影响较小;随着温度的升高,NO3-N、NH4-N、PO4-P的交换通量增大,而NO2-N的交换通量减小;NO2-N和NH4-N的交换通量随盐度增大而增大,NO3-N减小,而PO4-P受盐度的影响较小;生物扰动对营养盐在沉积物-水界面的交换通量的影响显著。     

香溪河沉积物-水界面的营养盐交换特征

为研究香溪河库湾沉积物-水界面的营养盐交换特征,于2016年6月采集香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水样品,分析不同形态氮、磷的空间分布特征并进行相关性分析,计算沉积物-水界面氮、磷的释放通量.结果表明:香溪河库湾上覆水和沉积物间隙水中ρ（TP）的变化范围分别为0.484~0.927和0.511~2.220 mg/L,ρ（TN）的变化范围分别为0.739~4.302和3.571~14.011 mg/L;上覆水和沉积物间隙水中氮、磷质量浓度在沿程和垂向上具有一定的变化规律,上游区域沉积物间隙水中氮、磷质量浓度大于下游区域,沉积物间隙水中氮、磷质量浓度明显大于上覆水;香溪河沉积物总体上表现为PO₄3--P和NH₄+-N的"源",中下游区域沉积物表现为NO₃--N的"源",而中上游区域表现为NO₃--N的"汇";PO₄3--P的释放通量范围为0.129~0.339 mg/（m2·d）,NH₄+-N的释放通量范围为0.213~1.415 mg/（m2·d）,NO₃--N的释放通量范围为-1.109~3.446 mg/（m2·d）.研究显示,上覆水的环境条件对于沉积物-水界面营养盐交换存在一定的影响,但影响程度各有不同.      

春季珠江口内营养盐剖面分布和沉积物-水界面交换通量的研究

2005年春季(4月)对珠江口内6个站位的营养盐剖面分布及沉积物-水界面的交换通量进行了全面研究。在获取该海域沉积物间隙水营养盐剖面资料的基础上,估算了沉积物-水界面营养盐的交换通量,并且与实验测定的沉积物-水界面交换通量进行了对比。研究结果表明,珠江口内间隙水营养盐在不同站位间含量差异明显,呈现出由河口向外海逐渐降低的分布趋势。对于大多数站位营养盐,交换实验得到的通量大于利用间隙水浓度梯度法估算的结果,交换实验具有更高的分辨率。应用交换实验测定的沉积物-水界面交换通量,体现了营养盐扩散和界面反应的综合作用结果。研究区域的NH4+,NO3-,NO2-,SiO44-和PO43-的交换通量分别为-1.318 4~0.985 4,-0.558 3~0.469 2,-1.518 8~0.143 8,-1.967 3~3.883 1和-0.246 4~0.093 9 mmol.d-1.m-2。     

闸控河流潜流带沉积物-水界面营养盐分布及交换通量研究

为揭示闸控河流潜流带营养盐“源/汇”特征,本研究以淮河流域沙颍河槐店闸河道为研究对象,于2021年1月中旬实施了蓄水调控背景下的原位沉积物采集实验,通过分析氮磷营养盐在沉积物-水界面的分布与扩散通量,识别了潜流带营养盐“源/汇”角色,探明了闸控河道内源风险。结果表明：1)间隙水NH⁺₄-N与TP浓度分别是上覆水体的6.5与1.1倍,表明沉积物-水界面营养盐存在显著浓度梯度,极易造成潜流带NH⁺₄-N、TP向上覆水迁移;2)经综合污染指数评价得出,上覆水与间隙水水质处于重污染或严重污染状态,且闸下污染程度显著大于闸上,表明蓄水调控对闸下水域产生了负面影响;3)沉积物-水界面的NH⁺₄-N、NO^-₃-N、TP交换通量分别为0.39～10.07、-3.45～-2.04、-0.09～0.17 mg/(m²·d),表明沉积物为NH⁺₄-N的“源”,NO     

沉积物-水界面营养盐交换通量的研究进展

沉积物-水界面是水环境中水相和沉积物相之间的转换区,对水环境中物质的循环、转移、贮存有重要的作用。本文总结了国内外的主要研究成果,概述了沉积物-水界面营养盐交换研究的时空分布情况;分析了营养盐交换通量的研究方法、沉积物-水界面营养盐的迁移转化过程、沉积物中营养盐的赋存形态及累积规律和沉积物-水界面营养物质的生态效应等方面的研究进展和发展趋势。对在这一领域的进一步研究具有参考意义。     

渤海湾沉积物和水界面间营养盐交换通量及影响因素

通过2006年5～10月对渤海湾的6个采样站位进行沉积物和水界面间营养盐交换通量的测定,以及相关影响因素的实验室培养实验,得出了渤海湾交换通量的实测值以及不同海水环境下交换通量的实验值.实验结果显示,测定期间渤海湾沉积物大部分时间内是营养盐的源;SiO2-3界面交换通量值较大,且具有较强的季节变化;NO-3在含氧量较高、pH值较低和水温较低、以及存在生物扰动的条件下呈现较大的交换通量,而NH+4、SiO2-3和PO3-4呈相反变化趋势.     

桑沟湾和胶州湾夏季的沉积物-水界面营养盐通量研究

1999年8月通过原样培养研究了黄海的桑沟湾和胶州湾潮下带沉积物-海水界面的营养盐通量.结果表明,两个湾的沉积物均向水层释放NH4-N,通量为0.76(桑沟湾)和0.67 mmol/m2·d(胶州湾),对水层初级生产所需无机氮的贡献为14%(桑沟湾)和12%(胶州湾);桑沟湾的沉积物对PO4-P有净吸收,通量为-1.17mmol/m2·d,而胶州湾的沉积物释放PO4-P,通量为0.01 mmol/m2·d.与其他近岸浅海环境相比,桑沟湾和胶州湾的沉积物-水界面营养盐通量及对水层初级生产的贡献率均处于较低水平.回归统计分析表明,桑沟湾和胶州湾沉积物-水界面的NH4-N通量与沉积物表层的C、N含量正相关,PO4-P通量与沉积物耗氧率和上覆水PO4-P浓度相关.     

澜沧江流域沉积物间隙水-上覆水营养盐特征与交换通量分析

为分析澜沧江梯级水库建设对澜沧江流域沉积物-水界面交换过程的影响,于2016年2~3月对澜沧江云南段间隙水-上覆水氮、磷营养盐进行了调查与分析.结果表明,澜沧江自然河道沉积物间隙水总氮(TN)均值为15.254 mg·L~(-1),显著高于水库均值6.577 mg·L~(-1);但其总磷(TP)均值为0.654 mg·L~(-1),低于水库区域的1.432 mg·L~(-1).澜沧江流域沉积物间隙水氮、磷浓度均高于上覆水浓度,上覆水-间隙水垂向TN浓度在表层沉积物处达到最大值,且自然河道总溶解氮(DTN)扩散通量均值为2.117 mg·(m~2·d)~(-1),高于水库的均值0.785 mg·(m~2·d)~(-1);但其总溶解磷(DTP)扩散通量为0.044 mg·(m~2·d)~(-1),低于水库的均值0.053 mg·(m~2·d)~(-1),上覆水氮盐主要来源于沉积物间隙水.澜沧江梯级水库建设导致的沉积物组成差异与水体扰动差异是间隙水-上覆水界面交换差异的主要原因.     

烟台四十里湾海域营养盐和沉积物-水界面交换通量

利用2009年5月、7月、10月和2010年1月4个航次对烟台四十里湾养殖海域的调查资料,分析了该海域营养盐分布、季节变化、主要控制过程以及沉积物-水界面交换通量。结果表明,四十里湾海域营养盐的分布整体趋势是近岸高,由近岸向外部海域递减;受到陆源输入的影响,高值区出现在调查海域东部。DIN的季节变化表现出冬高、秋低、春夏居中的趋势,整体上变化不大;SiO3-Si和PO4-P浓度均为春季最低。在春秋季P为四十里湾浮游植物生长的限制性因素,在夏季,N/P>30,P也是一个潜在的限制因素。四个季度培养结果表明DIN总体上由上覆水交换到沉积物中;近岸区沉积物是PO4-P的汇;调查区域SiO3-Si的扩散方向均是从沉积物到上覆水中。四十里湾沉积物释放的SiO3-Si对初级生产力的贡献较小;与其他浅海环境相比,四十里湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低水平。     

乌梁素海表层沉积物中营养盐和重金属分布特征以及风险评价

为了解乌梁素海表层沉积物中营养盐和重金属污染情况,于2021年7月对乌梁素海16个采样点位表层沉积物中总氮、总磷和9种重金属的含量进行了测定分析.结果表明,表层沉积物中ω（TN）和ω（TP）均值为7.91 g·kg^-1和1.89 g·kg^-1,变异系数分别达到了27.96%和43.51%,具有一定的空间差异;营养盐污染指数表明,乌梁素海表层沉积物中TN和TP均处于严重污染程度.表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Hg等重金属均已超过了背景值,其中Cd和Hg超标最严重,重金属地累积指数（I_geo）也显示Cd和Hg生态风险严重.乌梁素海表层沉积物中重金属潜在生态风险指数值RI值介于337.82~681.88之间,均值为504.39,处于强的潜在生态风险,其中Cd和Hg两种重金属对RI贡献最高,贡献率分别达到了47.83%和43.99%.     

襄阳入江中小河流表层沉积物重金属污染特征及其潜在的生态风险评价

入江中小河流重金属污染状况对中小河流自身及其汇入的大江大河生态系统的健康发展均具有重要意义.通过采集襄阳入江6条河流的表层沉积物和上覆水,分析沉积物粒径、有机质、总氮、总磷及6种重金属含量.同时,采用沉积物质量基准系数和潜在生态危害指数法对重金属污染进行评价,并通过相关分析和冗余分析方法对沉积物中重金属来源进行解析.结果表明,襄阳入江中小河流水体中的重金属均处于较低水平,优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅱ类水标准.表层沉积物中Hg、Cd、Cr、Pb、Zn和Cu的平均含量分别为0.23、1.75、48.4、135.8、173.2和44.7 mg·kg~(-1),除Cr外,其他5种重金属含量远超湖北省土壤元素背景值.6种重金属元素的平均含量均处于临界效应浓度和可能效应浓度之间,为中等污染水平.襄阳入江中小河流表层沉积物重金属的综合潜在生态风险指数(RI)的平均值为461.2,整体处于高风险水平,其中,小清河处于很高生态风险水平,其他河流处于高生态风险水平.冗余分析表明,随着沉积物OM、TN和TP含量的增加、粒径的降低,表层沉积物中的各重金属含量相应增加;Hg、Cd、Pb和Zn的富集系数大于1.5,表明在一定程度上受到了人为活动的影响;Hg、Cd和Pb的污染源可能来自于汽车及其相关产业,Cu和Zn的污染源可能来自于农业生产和养殖业.     

抚河南昌段重金属空间分布特征及来源分析

为分析抚河南昌段流域水体中重金属空间分布特征及可能来源,2019年08月在抚河南昌段共采集了23个地表水样及8个地下水样,对水体中的重金属V、Mn、Ba、Fe、Sr、Zn及类金属元素As进行了测定.结果表明,水体中不同重金属空间分布特征总体趋势一致,即中下游地区高于上游地区,污染特征空间差异性为中等及以上.地表水中V、Fe、Mn的平均浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）集中式生活饮用水特定项目标准限值;地下水中类金属元素As平均浓度超过《地下水质量标准》（GBT14848-2017）Ⅲ类水质标准.多元统计分析表明Sr、Ba、Mn可能主要来源于人类生产、生活污染物的排放,Fe、V、Zn可能主要来源于农业渔业及交通污染,类金属元素As主要来源于沿岸及河流底部淤泥及岩石碎屑.     

抚河南昌段重金属空间分布特征及来源分析

为分析抚河南昌段流域水体中重金属空间分布特征及可能来源,2019年08月在抚河南昌段共采集了23个地表水样及8个地下水样,对水体中的重金属V、Mn、Ba、Fe、Sr、Zn及类金属元素As进行了测定.结果表明,水体中不同重金属空间分布特征总体趋势一致,即中下游地区高于上游地区,污染特征空间差异性为中等及以上.地表水中V、Fe、Mn的平均浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）集中式生活饮用水特定项目标准限值;地下水中类金属元素As平均浓度超过《地下水质量标准》（GBT14848-2017）Ⅲ类水质标准.多元统计分析表明Sr、Ba、Mn可能主要来源于人类生产、生活污染物的排放,Fe、V、Zn可能主要来源于农业渔业及交通污染,类金属元素As主要来源于沿岸及河流底部淤泥及岩石碎屑.     

鸭绿江口重金属沉积记录的环境意义

对采自鸭绿江主汊道的3根柱状样进行了放射性测年、粒度和重金属含量等指标的测试.通过放射性元素测年,得出其沉积速率分别为1.88、1.60和1.48 cm·a~(-1),由此建立年代框架.重金属垂向分布、R型聚类、地累积指数及沉积通量的分析结果表明,鸭绿江主汊道沉积的8种重金属的垂向分布具有阶段性,1981年前后(3个柱状样分别对应62、58和44 cm处)是重要的时间节点.R型聚类显示出3类物源,元素Zn主要来源于人类活动,Cr、Cu和Pb具有人为和自然双重来源,Cd、Hg、As和Ni主要来源于陆源物质的风化.主汊道重金属的含量总体上在逐年缓慢增加,但由于主汊道受到强大水动力的稀释作用,使其对鸭绿江口生态环境的影响很小,绝大多数重金属元素的地累积指数为-1.15~1.01,为无污染和偶有轻微污染的状态.受区域物源供给的限制,各重金属元素沉积通量在多数时段接近或低于背景值,总体上人类活动对鸭绿江主汊道重金属的沉积影响不大.鸭绿江的不同区域重金属的沉积记录并不同步,主汊道的重金属污染程度显著小于西汊道.     

黄河口湿地表层沉积物中重金属的分布特征及其影响因素

在黄河口湿地的枯水期(2009年4月)和丰水期(2009年6月)分别采集表层沉积物样品,分析了Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的含量与分布特征.结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、As、Hg的平均含量分别为(22.1±5.2), (53.8±7.6), (78.4±13.2), (60.5±8.9), (0.250±0.099), (7.7±2.7), (0.055±0.039)μg/g.黄河口湿地表层沉积物中重金属含量处于国内河口湿地中等水平,低于欧美发达国家河口湿地的含量.有机质的含量影响了枯水期黄河口湿地表层沉积物中重金属的含量.Cu、Zn在枯水期以及As、Hg在丰水期与细粒径颗粒物显著正相关,<16μm的细颗粒物能吸持较多的重金属.     

湘江水系沉积物重金属元素分布特征及风险评价

对湘江流域水系沉积物中9种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Zn）含量进行统计分析,以地累积指数（I_geo）为参数分析了1982年以来湘江流域重金属污染程度的变化趋势,采用富集因子法和对数回归模型评价了重金属污染程度和潜在水生生物风险,并采用主成分分析法判别了重金属的可能污染来源.结果表明：湘江流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,近30a以来重金属元素的I_geo大体呈缓慢上升的趋势,长株潭地区和衡阳地区大部分重金属元素的I_geo逐渐降低.湘江流域污染程度最高的重金属元素为Cd,其次为As和Hg,郴州地区呈现出以Cd为主,多种重金属复合污染特征,具有很强的潜在水生生物危害性,是湘江流域污染最严重的地区.水系沉积物中重金属可能的2个主要污染来源为采选、冶炼废水的排放和尾矿库的泄漏,岩石的化学风化和河流的搬运作用.     

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.     

黄河包头段水-沉积物系统中重金属的污染特征

以系统的形态分析实验研究为基础 ,结合上覆水、悬浮物、沉积物及孔隙水中重金属的分布特征 ,评价了黄河包头段水体中重金属 (Cu、Pb、Zn、Cd)的潜在危害程度 .结果表明 ,黄河包头段干流沉积物中Pb、Cd等重金属具有较大的潜在生态危害性 ,更易造成污染 ;包头市工业废水对黄河干流水体重金属污染有明显的迭加作用 .此外 ,分层位 (按深度 )计算的SQC值结果揭示 ,用表层沉积物或不同层位 (深度 )的混合沉积物所得沉积物重金属质量基准代表某一区域或河段沉积物重金属质量基准有一定的风险性 .     

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.     

松花江表层沉积物重金属分布特征及风险评价

以2016年9月松花江干流16个采样点表层沉积物为对象,研究重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As的分布特征,采用因子分析法对其污染来源进行解析,采用地积累指数法及潜在生态危害指数法对不同干流段的重金属污染程度和生态风险进行评价。结果表明:松花江干流表层沉积物中6种重金属浓度总和为43.46~311.23 mg/kg,不同干流段6种重金属来源具有一定相似性,均来自工业、农业及生活混合源。嫩江干流和松花江主干流重金属污染程度表现为As>Pb>Cd>Cr>Cu>Zn,二松干流重金属污染程度表现为As>Pb>Cd>Cr=Zn>Cu,不同干流段重金属污染程度均表现为As>Pb>Cd>Cr。在嫩江干流、二松干流和松花江主干流,重金属潜在生态风险均表现为As>Cd>Pb>Cu>Cr>Zn;3个干流的风险指数(RI)分别为46.5~209.2、144.9~221.3和132.4~591.9,分属于低生态风险、中生态风险和中生态风险。