程海沉积物重金属时空变化及人为污染与潜在生态风险

沉积物重金属污染是影响湖泊等水体环境质量与健康的主要因素之一.通过对程海9个沉积短岩芯中10种金属元素含量的分析,在~(210)Pb与~(137)Cs定年的基础上,研究了沉积物中重金属含量与污染的时空变化特征;采用潜在生态风险指数法与沉积物质量基准法、并参考重金属污染水平,评估了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,各岩芯不同年代沉积物中,除了Cd含量变化较大之外(变异系数为0.59),其余各金属元素含量变化均较小(变异系数小于0.20);空间上,各岩芯之间每一种金属的平均含量差异较小,最大值与最小值的比值为1.2~1.8,显示了不同湖区重金属较为相似的富集规律.沉积物中主要污染元素为Cd、Pb和Hg,其中Cd和Pb污染始于20世纪80年代中期;近十年来Cd污染程度稍有下降,但仍呈中等污染水平,而Pb污染程度持续增加,属于弱污染水平;Hg污染始于20世纪90年代末期,呈弱污染水平;而As、Cu和Zn仅在部分近表层沉积物呈现较弱污染.空间上,沉积物中重金属污染水平并未表现出明显的趋势.除了大气沉降(主要为有色金属冶炼释放)输入之外,程海沉积物重金属污染还可能受到农业面源与生活污水排放的影响.表层沉积物中As、Cu、Ni、Pb和Zn具有较低的潜在生态风险,Hg和Cd具有中-高潜在生态风险.     

昆承湖沉积物中重金属及营养元素的污染特征

对昆承湖9个采样点柱状沉积物中营养元素(TN,TP和TOC)和重金属元素(Pb,Cu,Zn,Cd和Cr)的垂向分布进行测定. 结果表明,各元素含量都表现为随沉积深度而降低的趋势.相关研究表明,TOC与TN的环境行为近似,说明TN的沉积与生物有机物的沉积相伴随.重金属元素(Pb,Cu,Zn,Cd和Cr)含量均与TOC含量呈显著正相关关系,表明沉积物中重金属污染受人类活动作用影响较为明显.碳氮比分析表明,昆承湖沉积物中的有机质有着明显的双重来源. 对沉积物进行环境评价发现,昆承湖沉积物有机污染较轻,仍处于较清洁状态至尚清洁范畴.地积累指数评价显示,重金属污染主要集中在沉积物表层,主要污染元素为Zn,而Cd和Cr基本属于无污染状态.      

官厅水库沉积物中大量元素的历史分布特征

以官厅水库沉积物为研究对象,建立年代序列,解析有机质及TOC、TN、TS的含量和沉积通量的年变化,探明官厅水库大量元素的历史沉积特征.结果表明:采用210Pb和137Cs测定官厅水库线性沉积速率分别为0.33 cm·a-1和0.32 cm·a-1,累积质量沉积速率从1954年水库建成后缓慢递增到1980年左右的0.156 g·cm-2·a-1,之后递减至当前的0.090 g·cm-2·a-1.沉积物中有机质含量为36.8~100.7 g·kg-1,在水库南部库区略高;有机质沉积通量在时间尺度上随年代呈先增加后减少,与沉积物沉积速率年变化趋势相似.沉积物中TOC含量为1.18%~7.83%,TN含量为0.04%~0.73%,TS含量为0.07%~0.50%.TOC和TN的沉积通量在20世纪90年代左右出现峰值,而TS沉积通量呈逐渐下降趋势.总体而言,官厅水库沉积物中C、N、S等大量元素呈连续分布,其沉积通量主要受沉积速率影响,颗粒物沉积过程可能在污染物迁移转化中扮演重要角色.     

沉湖130年来湖泊沉积物有机碳、氮稳定同位素变化及其环境指示意义

通过对2020年沉湖湖心采集的73cm长沉积柱(CH-01)中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ¹³C_org)和氮同位素(δ¹⁵N)指标的分析,并结合年代测定(²¹⁰Pb、¹³⁷Cs比活度测试)结果,分析了130多年来沉湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响下湖泊的生态环境变化过程.结果表明:沉湖沉积物平均沉积速率为0.52cm/a,呈缓慢增大趋势.TOC、TN含量变化范围分别为0.89%～3.65%和0.04%～0.20%,δ¹³C、δ¹⁵N值变化范围分别为-29.34‰～-26.13‰和1.67‰～5.48‰,TOC、TN在38～26cm的快速上升对应于1970～1990年沉湖周边人口增长和湖泊改造工程频繁期.沉积物中有机质为混合来源,主要为土壤有机质、陆生C3植物和水生维管束植物.其中土壤有机质和陆生C3植物的贡献较大,1980年后由于人类活动导致湖泊水动力减弱,湿地内水生维管束植物对沉积物有机质的贡献率增大....     

甘青地区定西巉口齐家文化时期的古气候环境

甘青地区从新石器时代以来黄河流域上游各个支流分布着大量的古文化遗址。我们首次在甘青地区定西巉口5 200～3 700 cal a BP时期地层中发现了齐家文化遗存。通过对瓷器残片的初步分析,认为该地区的古文化代表了原始文明的封闭性,但落后的生产方式也受到当时较发达主流文化中先进生产技术的影响,表现出丝绸之路古文明的传承和交流。本文对粒度、碳酸盐含量、TOC含量,以及有机组分、元素含量等古环境指标的综合分析,结合5个AMS ~(14)C年代值建立的深度-年代模式,对巉口剖面末次冰消期以来的古环境进行重建。结果表明,～13 300 cal a BP气候干冷; 13 300～11 200 cal a BP气候干旱、较少陆生植物; 11 200～5 200 cal a BP气候较为适宜,陆生植被发育,木本植物数量增加,为半干旱森林-草原环境; 5 200～3 700 cal a BP期间草本和木本植物急剧减少,气候干旱程度增加; 3 700～2 200 cal a BP气候处于干旱-半干旱状态,以疏林草原植被为主; 2 200 cal a BP以来该地区人类活动加强。巉口齐家文化遗址位于5 200～3 700 cal a BP期间的河漫滩沉积环境中,齐家文化的兴起和衰落处于气候干冷、陆生植被极不发育时期,人们主要在靠近河道的漫滩一级阶地上择水而居。     

水坝建设影响下澜沧江中游沉积物重金属形态分析及污染指数研究

采集了漫湾库区和大朝山库区25个采样断面的沉积物样品.每个库区均从上游到下游分为河流区、过渡区和湖泊区,研究了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn元素的含量和赋存形态差异,利用次生相与原生相分布比值法(RSP)分析重金属元素的污染水平.结果表明,各库区从上游到下游沉积物中的重金属元素和碳氮元素均呈现出增加的趋势,而沉积物的中值粒径呈现出减小的趋势.漫湾库区的As、Cd、Zn元素平均含量均高于大朝山库区;大朝山库区的Cr、Mn、Ni、Pb元素平均含量均高于漫湾库区.在重金属赋存形态中,Cd和Mn元素以可交换态和残渣态为主;Cu、Pb以有机质态和残渣态为主;其余重金属元素均以残渣态为主.沉积物中的可交换态在有机碳的络合作用下转化成有机质态.在水坝建设的影响下沉积物中细颗粒和有机质含量明显上升,重金属在细颗粒物和有机质的共同作用下蓄积于坝前的沉积物中.PSR分析结果表明,在水坝运行影响下,各库区湖泊区和过渡区的污染水平均高于河流区.其中,Cd元素所有地区处于重度污染水平;Mn和Pb大部分区域处于中度污染水平;Cu元素大部分区域处于轻度污染水平;其余元素基本无污染.     

巢湖沉积物δ13Corg和δ15N记录的生态环境演化过程

通过对巢湖2处柱状沉积物样品中δ13Corg、δ15N、C/N比值、TOC和TN含量的测定,分析了近百年来巢湖沉积物有机质的来源,探讨受人类活动影响的湖泊生产力变化和富营养化过程.结果表明,巢湖沉积物有机质的主要来源是水生藻类,陆生有机质的输入量较少,但是城市污染物的输入与农业面源污染的影响是不可忽视的.巢湖沉积物剖面上,δ13Corg、δ15N、TOC和TN含量变化按沉积深度可以明显划分为2个阶段:①10 cm以下,H3点δ13Corg波动在-21.74‰～-19.34‰的范围内,其余数据表现相对平缓,湖泊内的生物物种是固氮植物和非固氮植物共存,2个采样点具有不同的湖泊营养化进程;②10 cm至表层段,2个部面的δ13Corg迅速减小,δ15N、TOC和TN则是显著增大,巢湖闸的建成使得内源营养物质快速积累,湖泊初始生产力水平迅速提高,富营养化加剧.     

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。     

滇池近代富营养化加剧过程的沉积记录

为认识滇池内源污染特性在湖泊环境演变过程中的变化,采集滇池北部和中心2根柱状沉积物样品,分析了TOC(总有机碳)、TN(总氮)、BSi(生物硅)及磷形态含量剖面变化规律,并探讨了其与滇池富营养化历史的关系. 结果表明,滇池沉积物中w(TOC)与w(TN)自20世纪50年代后增加显著.n(TOC)/n(TN)介于7.0～13.5之间,表明滇池内源藻类和细菌等对沉积物中有机质贡献大. 滇池沉积物中w(TP)剖面变化规律反映了滇池由中营养化向富营养化过渡的过程. 沉积物中w(TP)与w(TOC)呈显著相关(R=0.91,P<0.01),表明滇池外源磷的输入与生物量的增长以及蓝藻水华暴发的一致性和外源磷污染控制的必要性. 滇池不同区域w(BSi)剖面变化及其与w(TOC)、w(TP)的关系表明,滇池在长期演变中,生态系统结构发生了变化. 滇池北部近年来富营养化加剧,蓝藻大量繁殖成为优势种群而导致生物群落结构单一化;而中部等地区硅藻仍保持大量增长趋势,表明藻类在该区域处于大量增长的过程中.      

珠江河口沉积物Hg的分布与污染评价

利用Hg元素直测仪分析了珠江河口表层沉积物和柱状沉积物Hg的含量和背景值.沉积物Hg的背景值为(45.94～70.62)×10-9.表层沉积物Hg含量在(20.81～369.20)×10-9,平均为168.23×10-9,平面分布呈西部向东部和东南方向减少的趋势,其中,以西部浅滩沉积物Hg含量最高,富集程度最大.柱状沉积物Hg含量在(33.61～250.43)×10-9,平均含量150.49×10-9,垂直分布存在显著的地域差异,东滩沉积物Hg表现为上部富集,而西滩沉积物表现为均匀分布.地质累积指数法、潜在生态危害指数法和单因子污染指数法三种污染评价的结果表明,珠江河口表层沉积物的Hg污染区主要集中于西部浅滩,存在中等程度的Hg污染.     

渤海中部海域表层沉积物生源要素分布特征及其环境评价分析

于2015年5月在渤海中部海域采集30个表层沉积物样品,对总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、生物硅（BSi）、有机质（OM）、含水率（MC）进行了分析测定,通过分析渤海中部海域表层沉积物生源要素的分布特征,进一步揭示有机质物源的贡献以及海域生物地球化学等过程。渤海中部海域表层沉积物生源要素含量分别为TOC（0.21%~1.43%）、TN（0.01%~0.12%）、TP（0.01%~0.04%）、BSi（0.08%~0.46%）、OM（1.43%~9.42%）、MC（18.24%~47.70%）,TOC、TN、TP、OM和MC分布特征相近,总体呈现东低西高的分布特征,BSi则在渤海中部含量较高。TOC、TN摩尔比值显示渤海中部表层沉积物中有机质来自陆源和海源混合输入,以陆源输入为主;而TOC/BSi说明硅藻对渤海中东部海域总初级生产力贡献较大。沉积物质量评价显示渤海中部海域表层沉积物受到一定程度的污染,部分海域沉积物中TOC和TN含量超过加拿大安大略省环境和能源部沉积物质量评价标准的Ⅱ类标准。     

菲在渤海湾潮滩不同粒径沉积物上的吸附行为

采用批量试验的方法,研究了菲(PHE)在渤海湾潮间带不同粒径沉积物上的吸附行为,探讨了吸附等温式参数与有机质含最和性质之间的相关关系.结果表明:(1)不同粒径沉积物中总有机碳(TOC)含量(0.86～10.67 mg/g)表现为:粘粒＞砂粒＞粉砂粒;岐口不同粒径沉积物中碳黑(BC)含量(0.25～1.46mg/g)与T...     

滇池沉积物有机质沉积特征与来源解析

以滇池湖泊东南部和东部沉积柱为研究对象,对沉积柱中不同层的沉积物样品使用210Pb定年,分析不同年代沉积物中总有机碳(TOC)和正构烷烃的含量及沉积通量,利用正构烷烃相关指标示踪有机质来源.结果表明:1两采样点沉积物中TOC含量和沉积通量随时间增长均表现为总体上升的变化趋势;正构烷烃沉积通量随沉积年代的变化,分为上升期、下降期与再次上升期这3个阶段.2正构烷烃与TOC沉积通量均增大时,两者来源具有一致性,均来自于湖泊内部和入湖河流携带的泥沙物质之中;20世纪80年代至20世纪末,正构烷烃沉积通量在减小,TOC沉积通量在增大,说明该时期两者来源存在较大差异,湖泊内的细菌、藻类对正构烷烃的贡献较大,而TOC受湖泊内部与入湖泥沙的影响较大.3两采样点检测到的正构烷烃碳数范围为C12~C35,由正构烷烃基本特征与源解析指标分析得出:挺水植物对滇池湖泊沉积物中有机质来源贡献较大,浅层深度,细菌和藻类的贡献突出.     

三八河河口潮滩有机碳、油类、硫化物及微生物分布特征

为了评价烟台市牟平区三八河河口潮滩中主要污染物的分布及土著微生物的修复潜力,研究了潮滩沉积物中w(TOC),w(油类),w(硫化物)和微生物的水平及垂直分布规律. 利用单因子污染指数法对污染状况进行了分析. 结果表明:各因子污染指数由大到小为有机碳(TOC)>硫化物>油类,河口区域w(TOC),w(油类)和w(硫化物)明显高于对照点,越靠近河口表层(0～≤20 cm)沉积物污染越重,说明潮滩污染主要由河流排污引起. 垂直深度上污染物主要集中在亚表层(5～≤20 cm),0～≤50 cm深度范围内w(TOC),w(油类)和w(硫化物)随深度的增加呈先增大后减小的趋势. 微生物分布规律显示,外源有机物的输入可提高沉积物中异养菌总数和呼吸强度,潮滩微生物可通过呼吸过程实现有机碳的矿化和输出,具有一定的修复潜力.      

梵净山世界自然遗产地全新世以来的古气候变化

全新世是距离人类最近的间冰期,其气候变化受到广大学者的关注。中国东亚季风区全新世以来的气候变化对于揭示全球气候变化的驱动机制、预测未来气候变化具有重要意义。本研究通过对地处西南季风与东南季风过渡区的贵州梵净山世界自然遗产地九龙池湿地冰蚀湖相沉积JL15柱芯样品剖面孢粉、烧失量、碳氮含量的分析,结合加速器质谱(AMS)14C测年结果,建立了该地区全新世以来的古环境演变序列。结果表明,梵净山地区全新世以来经历了冷干期、过渡期、暖湿期、暖干期和冷干期5个阶段,其中第Ⅲ阶段(8. 0～4. 6 cal ka BP)可能为全新世大暖期的鼎盛期。总体而言,全新世早中期由干冷转为暖湿,后期气候逐渐转为寒冷干燥,但存在变暖的趋势。JL15柱芯共记录了全新世以来5次较明显的降温事件:2. 6、3. 4、4. 2、9. 4和10. 0 cal ka BP,其中与北大西洋浮冰碎屑(IRD)事件有联系的是4. 2和9. 4 ka事件。与西南地区其他气候记录相似,梵净山JL15柱芯所反映的冷事件与IRD事件存在一定联系,但也存在差异性,这可能与全球气候变化驱动机制的复杂性有关,需要后续研究的进一步探讨。     

黄河口表层沉积物中重金属的环境地球化学特征

为了探讨多重环境因素变化下黄河口沉积物中重金属的环境地球化学行为,研究了2011年7～8月黄河口14个表层沉积物样品中Cu、Pb、Zn、Cr、As和Hg等6种重金属的分布特征、环境影响因素及其生态风险.结果表明,黄河口表层沉积物中6种重金属平均含量分别为Cu:(16.5±2.7)mg.kg-1,Pb:(16.0±3.4)mg.kg-1,Zn:(21.0±3.3)mg.kg-1,Cr:(17.4±3.1)mg.kg-1,As:(6.5±1.2)mg.kg-1,Hg:(0.044 4±0.030 7)mg.kg-1.与我国近海其它区域比较,研究区域重金属含量均处于较低水平.表层沉积物中河口南侧沉积物中重金属含量比北侧高,并随河口向外沉积物中重金属含量逐渐降低,此分布趋势在莱州湾西南部尤为明显.重金属间无显著相关关系,重金属含量与细颗粒物、总有机碳(total organic carbon,TOC)之间亦无显著相关关系,表明黄河口表层沉积物中重金属受到汛期黄河上游复杂来源的影响,且粒度、TOC皆非主控因素;TOC与黏土的相关系数达0.724(P<0.05),显示TOC更易富集于黏土中.与多种背景值及一致性沉积物质量基准比较,黄河口部分站位Pb含量超出背景值,但该含量水平引发有害生物效应的可能性不大,尽管重金属含量偏低,生态风险较小,但近年来Hg、Pb的风险有升高的趋势.     

苏北盆地晚更新世晚期湖泊沉积记录的气候环境变化

通过对苏北盆地周奋剖面沉积物进行粒度、地球化学元素比值、磁化率等指标的分析,结合年代数据,重建了苏北盆地晚更新世晚期的古气候环境演化序列.结果表明,晚更新世晚期苏北盆地的古气候环境演变经历了2个阶段:阶段Ⅰ:39.6～30.3 cal ka BP期间,气候整体相对湿润,同时也存在冷干波动;阶段Ⅱ:30.3～18.6 c...     

水源水库沉积物中营养元素分布特征与污染评价

为了揭示水源水库沉积物中的营养元素分布对水体富营养化的影响,以周村水库为研究对象,采用现场取样及实验室分析方法,探究了沉积物中营养元素的分布特征,并对TOC与TN、TP的相关性进行了分析,同时参考沉积物质量评价指南并采用综合污染指数对沉积物的污染状况进行了评价.结果表明,周村水库研究区域沉积物TOC含量均随深度增加而下降,而沉积物中氮负荷有增加的趋势,磷则表现出表层富集现象,表明周村水库沉积物营养盐负荷在加重;TOC与TN、TP存在较好的相关性,相关系数分别为r=0.68(P0.01)、r=0.89(P0.01),TOC/TN值表明,纤维束植物碎屑是水库沉积物有机质的主要来源;综合污染指数评价结果表明,3个采样点表层沉积物均达到重度污染程度,表层沉积物中TN、TP含量分别为3 273~4 870 mg·kg~(-1)、653~2 969 mg·kg~(-1),TOC含量为45.65~83.00mg·g~(-1),均超过沉积物质量评价指南规定的引发最低级别生态毒性效应的标准值,周村水库沉积物存在较大安全风险,水体面临富营养化威胁.     

东湖沉积物中微生物量与碳、氮、磷的相关性

对武汉东湖3个采样点柱状沉积物中总氮、总磷、总有机碳及微生物量的垂向分布进行了测定,并对生源要素与微生物量之间垂向分布的相关性进行了研究.结果表明,东湖柱状沉积物中总有机碳与总氮之间存在明显的同步变化趋势,其含量随着沉积物深度的增加而不断降低,处于纳污区的1号点的各种营养盐含量均显著高于其它各点.沉积物中的有机质有着明显的双重来源,1号点含有较高的陆源有机质成分,而远离排污口部分的2号和3号点的有机质来源则以水生生物为主.微生物量在沉积物表层最高,随着沉积物深度的增加而不断下降.微生物量与有机质含量之间存在极显著的相关性,但是受有机质来源不同的影响,微生物量与总氮、总磷之间仅在远离排污口部分存在极显著相关性.     

多方法研究呼伦湖表层沉积物有机质的赋存特征及来源

湖泊沉积物有机质是全球碳循环的重要组成部分之一.寒旱区湖泊由于地理位置和气候条件的特殊性,其沉积物有机质的赋存和迁移转化特征更容易受到气候变化的影响.以我国寒旱区典型代表湖泊——呼伦湖为例,采用连续提取法、C/N（碳氮比值）、δ13C（碳稳定同位素）、三维荧光光谱技术对呼伦湖表层沉积物有机质的含量和组分的时空分布特征、污染来源及稳定性进行了研究.结果表明:①2018年10月（秋季）、2019年3月（冬季）、2019年5月（春季）、2019年7月（夏季）,呼伦湖表层沉积物中w（TOC）的平均值分别为（25.05±9.73）（26.92±11.60）（24.68±10.19）（24.36±10.01）g/kg,呈冬季高、夏季低,由西北部向东南部递减的时空分布趋势.②w（WEOM）（WEOM为水提态有机质）、w（FA）（FA为富里酸）、w（HA）（HA为胡敏酸）和w（HM）（HM为胡敏素）的年均值分别为（0.63±0.33）（2.31±1.26）（3.42±1.49）（19.21±7.83）g/kg,w（WEOM）:w（FA）:w（HA）:w（HM）为1.0:3.7:5.5:30.7,其中HM为有机质的优势组分.③WEOM包括类富里酸组分C1,类腐殖酸组分C2和C3,以及类色氨酸组分C4共4个荧光组分,其中,类腐殖质组分（C1+C2+C3）贡献了总荧光强度的79.2%,为优势荧光组分.④沉积物有机质主要来自于陆源,陆源有机质的平均贡献率在80%左右.⑤沉积物PQ值（胡敏酸占腐殖酸的比例）和WEOM的HIX（腐殖化指数）年均值分别为0.55和6.39,表明现阶段呼伦湖表层沉积物有机质腐殖化程度较高且相对稳定.研究显示:呼伦湖表层沉积物有机质含量较高,表现出季节和空间分布差异性;有机质主要来自陆源,以类腐殖质为主,具有腐殖化程度高和相对稳定的特点.