降雨期间岩溶城镇区地下河水重金属变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间对重庆城镇区南山老龙洞流域地下河出口处的流量及Mn、Pb、Cu、As等重金属质量浓度进行观测,研究了流量的变化特征及岩溶水文系统内部结构,探讨了4种重金属对降雨的响应,用主成分分析法和实际测试值来解译降雨期间地下河水的重金属来源.结果表明,地下河流量、Mn、Pb、Cu和As对降雨响应迅速,推断研究区属于一个管道与裂隙组合的岩溶水文系统;非渗透地表产流迅速,其携带的地表污染物质Mn、Pb、Cu通过落水洞、竖井及岩溶天窗进入地下河,使这些污染物质在最大降雨量峰值的6 h后达到最大质量浓度峰值,较流量最大峰值提前到来;城市地表径流、水土流失是老龙洞地下河Mn、Pb、Cu、As的主要来源,洞穴滴水和雨水也会输入一定量的Mn、Pb和As;岩溶区的城镇建设要进行合理规划,完善相关基础设施,做到从源头上防止地下水遭受污染.     

松花江沉积物金属元素含量、污染及地球化学特征

研究了松花江沉积物常量和微量金属元素地球化学行为.从松花江采集39个沉积物样品,分析了沉积物中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、Sb、Sc、V、Mn、Ti、AI、Fe、Mg、Ca、Na、K的总量,目的是阐明松花江吉林市至哈尔滨市河段沉积物金属元素含量和分布特征,考察元素之间的地球化学关系,探讨微量金属污染物区域基线用于定量分析沉积物微量金属元素的污染.松花江沉积物中有毒微量金属的浓度如:As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Zn、Ni、Pb、V分别为2.7～11.5、0.05-1.38、4.8～14.7、15.9-78.9、2.4-75.4、0.01-1.27、21.8-403.1、6.2-35.8、12.6-124.4、22.1-108.0 mg/kg.由于人为干扰(污染).沉积物中Cd、Cu、Hg、Zn、Pb的时空分异高于常量元素.而且这些金属元素与其赋存矿物元素.如Fe、Mg、Sc之间的相关性降低了.本研究建立了沉积物中常见污染污染物As、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、V的环境基线浓度,为定量估算松花江沉积物污染提供了理论依据.松花江沉积物中微量金属污染程度低于珠江和长江,与黄河近似.     

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.     

渤海辽东湾表层沉积物中金属元素分布特征

利用X射线荧光光谱(XRF)、等离子质谱仪(ICP-MS)和原子荧光光度计(AFS)分别测定了辽东湾表层沉积物中的金属元素含量,探讨了它们的分布特征、来源及污染程度.结果表明,沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Co、Hg、As和Ag等元素含量在空间分布上存在明显梯度,其空间分布模式(4种)受到沉积物细粒组分、有机质含量及与河口间距离等因素的制约.通过与沉积物质量标准及其他海区的比较,评价了研究区沉积物中几种重要金属元素(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Ag、Hg和As)的污染情况.富集系数显示, Fe、Ti、Mn、P、Cu、Zn、Ni、Cr、Co、Sc和V为无富集;As为轻度富集;Pb、Cd、Ag和Hg为中度富集. Fe、Ti、Cu、Zn、Cr、Ni、Co、Mn、P、V和Sc主要来源于陆地岩石和土壤风化产物;Pb和As既有岩石和土壤风化产物等自然源的贡献,又受到了人为活动的影响;Hg、Cd和Ag主要来自人为源;Ba和Sr主要与海洋生物活动有关.依据沉积物质量综合评价,将辽东湾沉积物划分为4类.     

珠江口海域表层沉积物中重金属含量分布特征及其环境质量评价

分析了珠江口海域采集的12个表层沉积物样品重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Hg)的含量分布特征,并对其环境质量进行了评价.采用原子吸收法分析了Cu、Pb、Zn、Cd含量,采用冷原子吸收法分析了Hg含量.结果表明,表层沉积物中Cu、Zn含量较高,Cd、Hg含量较低;除Hg和Cd之外,其它各金属元素之间均呈现较明显的正相关关系,特别是Cu和Pb、Zn和Pb、Hg和Pb的相关系数在0.8以上,属于高度正相关;以第一类海洋沉积物质量标准评价时只有Pb不超标,以第二类标准评价时,只有Cu超标,可见,珠江口海域受Cu污染较为严重.     

珠江三角洲大气干沉降金属元素浓度和来源分析

本文对珠三角地区137个大气干沉降样品中金属元素含量和来源进行了分析。金属元素几何平均浓度高低依次为Fe>Zn>Mn>Pb>Cu>(Ni,Cr,Rb)>V>(Li,Y)>Co>(Cd,Cs)>Tl,其中Fe的浓度最高为31573mg/kg,Tl的浓度最低为1.0mg/kg,金属元素浓度主要与周边环境和当地发展类型影响有关,采样点位于工业区周边的金属元素浓度最高,城市居民区和近郊区次之,远离城市和工业地区的相对较低。富集因子分析表明Cd、Zn、Cu、Ni和Pb元素受人类活动影响显著,污染严重;相关性分析得出Cu、Pb、Zn具有显著性相关,Cr、Ni分别与Mn、Co、Li、Zn显著性相关,表明它们可能具有相同来源;因子分析得出Rb、Cs、Y、Mn、Ni、Li、Co主要受到土壤扬尘来源的影响,Pb、Cu、Cd及Ni、Cr与当地工业化和城市化过程密切相关,其中Pb元素主要受到燃煤和交通扬尘的污染,Cu和Cd元素主要来源于工业生产中产生的重金属污染。     

大宝山矿区污染水体中重金属的形态分布及迁移转化

对受广东大宝山矿区矿山废水排放污染的横石河水体中的过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的污染分布特征及其迁移转化进行了系统地研究.结果表明:该水体的环境污染是以Cu,Zn,Cd和Pb则为主的多金属复合污染,综合污染指数(PI)为2.23～18.11,重金属Cu,Zn,Cd和Pb的溶解态质量浓度分别达13.82,50.83,0.103和2.91 mg/L;Cu,Zn,Cd和Pb的溶解态、悬浮态及总量沿河流断面呈相似的空间分布规律,而As则略有不同,但都是沿水流方向逐渐降低的;由于受低pH的影响,水体中As主要以细微颗粒物悬浮态为迁移载体,而Cu,Zn,Cd和Pb则以水溶态为主要迁移方式; 沉积物中5种重金属元素都以残渣态为主要存在形态,Cd和Pb的可交换态及Cu和Zn的有机态含量很高,说明这4种元素对环境都有一定的潜在威胁性.      

大渡河沉积物重金属污染评价及释放通量估算

以大渡河中游(迎政乡-舍勒村)为调查区,于2019年4月采集了12个表层沉积物样品,探究沉积物重金属污染状况、生态风险及迁移能力。结果表明汉源湖上游沉积物(S1～S3)富集Cr、Cu、Ni,下游(S9～S12)富集Zn、As、Pb、Cd,且沉积物重金属均值含量较周围河流高。沉积物中As的释放强度较其他重金属明显,释放通量平均值为49.73μg/(m~2·a),与当地大规模农业种植所引发的农业面源污染有关。进一步采用沉积物质量基准法评价沉积物重金属生物毒性风险,结果显示Cr、Ni已经频繁产生生物毒性效应,而As、Cd、Cu可能对底栖生态产生影响。通过相关性分析重金属来源可知As、Cd主要来源于农业,Cr、Cu、Ni主要来源于工业,Pb、Zn来源于铅锌矿开采以及周边频繁的地质灾害。人为工农业活动是重金属向水体迁移的主要驱动力,研究结果为当地工农业管理提供有效数据支持。     

深圳湾沉积物重金属污染时空分布特征

根据1992~2013年间深圳湾沉积物的监测数据,重点分析了重金属砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、铅（Pb）、汞（Hg）和锌（Zn）含量、来源、相关性、污染程度和生态风险等污染状况。深圳湾沉积物中重金属含量存在明显的时空分布特征。1992~2013年间,深圳湾尤其是近岸海域,沉积物重金属含量的基本变化趋势为先增加后下降,重金属含量在2000~2009年间相对较高;Cd、Cr、Cu、Pb、Hg和Zn的含量从湾内到湾口逐渐降低。重金属Cu、Pb、Zn和As的富集因子指数较高,说明这4种重金属主要来自人类活动。Cd、Cr、Cu、Pb和Zn之间存在明显的相关性,具有相似污染途径和迁移过程。深圳湾底泥中重金属Pb、Zn和Cu属于轻微污染程度,其他重金属为无污染程度。深圳湾沉积物重金属的生态危害程度为轻微生态风险,重金属中Hg的生态风险指数最高,As和Cd次之。     

重金属由水相到沉积物相的标准迁移自由能

采用电位法测定了淀山湖水体中,Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的氯化物由水相到沉积物相的标准迁移自由能(△Gt0)。结果表明,重金属离子的△Gt0随沉积物-水悬浮液中的沉积物含量增加而减小;△Gt0的大小次序为:Cd2+>Pb2+>Cu2+>Zn2+,即Zn2+最易迁入沉积物中,而Cu2+、Pb2+、Cd2+依次减弱,这同重金属离子在沉积物/水两相间的分配系数大小相一致。     

降雨期间岩溶地下河溶解态多环芳烃变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间在重庆南山老龙洞地下河出口处进行连续采样监测,利用GC-MS定量分析地下河溶解态中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,研究了降雨期间地下河溶解态PAHs变化特征及来源.结果表明,地下河溶解态PAHs对降雨反应迅速,ΣPAHs出现4个峰值,有2个出现在流量上升阶段,另外两个分别出现在流量最大值处和流量下降阶段.ΣPAHs范围为101~3 624 ng·L-1,平均值578 ng·L-1,7种致癌性PAHs变化较大,含量变化为ND~336 ng·L-1,平均值31.1 ng·L-1,PAHs的组成以低环(2、3环)为主,占水体ΣPAHs的86.17%;降雨对ΣPAHs影响较大,主要表现为雨水对大气污染物的清除及地表径流对地表污染物的冲刷.降雨期间水体中PAHs主要来源于石油类产品、煤炭等化石燃料的不完全燃烧、天然成岩过程,降雨期间老龙洞地下河水体中PAHs污染大部分为中等到重污染水平.     

西南典型岩溶地下河系统水文地球化学特征对比:以重庆市青木关、老龙洞为例

为探究不同土地利用类型和人类活动方式下西南典型岩溶地下河的水文地球化学特征,以地质背景相似的重庆青木关和老龙洞地下河为例,从月动态、单场降雨动态两个尺度,利用独立样本t检验、主成分分析(PCA)等方法对两岩溶地下河出口姜家泉、老龙洞的水文地球化学特征及其影响因素进行对比研究.结果表明,姜家泉与老龙洞的Ca~(2+)、HCO_3~-、Mg~(2+)、K~+、NO_3~-、Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-、电导率等差异显著,姜家泉K+、NO-3的月动态变化幅度和浓度均值大于老龙洞,Na~+、SO_4~(2-)、Cl~-的月动态变化幅度和浓度均值则小于老龙洞.由PCA分析可知,水-岩作用对两岩溶地下河水的水化学特征及变化都起重要作用,但青木关主要受农业活动影响,老龙洞则主要受城镇活动、工业活动影响.由于人类活动影响方式和程度的差异,两岩溶地下河对单场降雨的响应也不同,姜家泉各指标变化与流量变化高度一致,老龙洞各指标的变化相对无序.青木关水化学特征的动态变化受水土流失、农业活动影响较大,水-岩作用次之.老龙洞则主要受到水-岩作用的影响,受城镇活动、工业活动、水土流失作用的影响也较明显.     

降雨条件下岩溶地下水微量元素变化特征及其环境意义

对降雨期间青木关岩溶地下河水的化学特征进行连续监测,获取了Ba、Sr、Fe、Mn、Al这5种微量元素及其他常量元素质量浓度的高分辨率数据.运用相关性分析和浓度变化曲线分析微量元素来源及其迁移路径,并结合流域地质背景探讨地下河微量元素变化特征的形成过程.研究发现,Ba和Sr元素为碳酸盐岩溶解的产物,储存于岩石裂隙、孔隙等介质中,经扩散作用进入地下河,质量浓度变化较小;而Fe、Mn、Al均来源于土壤,其中Fe、Al元素主要通过落水洞直接进入地下河,而Mn则通过土壤-岩石多孔介质补给地下河,三者浓度变化很大,对降雨响应强烈.结果表明,5种微量元素质量浓度均低于1 mg·L-1,Fe、Mn、Al元素最高质量浓度均超过饮用水限值.地下河Al、Fe元素质量浓度变化在一定程度上指示着水土流失和水质变化状况,因此有必要加强落水洞附近的环境保护和治理,从源头控制污染源.     

大清河水系河流表层沉积物重金属污染特征

沉积物中重金属污染是影响河流水生态系统健康的重要因素.本文采集大清河水系河流表层沉积物,分析了沉积物粒径分布、沉积物中有机质及6种重金属的含量,并采用富集系数法和生态危害指数法进行了重金属的来源解析和风险评价.结果表明:大清河水系河流表层沉积物粒径分布以粉砂为主,占51.27%,砂、黏土所占比例较低,分别为38.56%和10.17%;沉积物中有机质平均含量达到3.94%,且平原/滨海段含量较高;6种重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.68、110.28、73.91、34.74、32.01和227.88 mg·kg-1,均超出背景值.Cd、Cu和Zn的富集系数分别为5.90、2.69和2.15,以人为来源为主;潜在生态危害指数大小顺序为Cd(217.38)Cu(16.05)Pb(7.45)Ni(5.64)Cr(3.23)Zn(2.91),其中Cd呈很强生态危害;重金属综合潜在生态危害表明,大清河水系河流表层沉积物整体处于中度生态危害(RI=253.56).此外,随沉积物中有机质含量增加,Cu和Zn含量增加;随沉积物粒径中值增大,Cd含量增加.     

株洲城郊农田土壤重金属污染特征与Pb同位素示踪

通过采集湖南株洲城郊农田区表层土壤（A层）,并分析其Cd、Hg、Pb、Zn等重金属元素含量,研究了土壤中重金属元素的污染特征.为示踪这些金属元素的来源,选择农田区典型土壤样品及湘江沉积物、污染源区土壤样品,进行重金属元素含量和Pb同位素组成测定.结果表明,农田区A层土壤受到不同程度的重金属污染,其中,Cd、Hg、Pb、Zn含量最高,分别为21.71、24.52、261.49、577.94 mg·kg^-1,且Cd、Pb、Zn元素之间显著相关,而研究区附近湘江水体和沉积物中这些元素含量没有增高,说明这些重金属不是来自湘江,而是可能主要来自冶炼厂;铅同位素显示,冶炼厂附近A层土壤²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb值（1.150~1.164）低于周边区域A层土壤（1.164~1.169）,²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb值（2.108~2.122）高于周边地区（2.106~2.119）,说明受到人为污染的影响.从污染区分布空间位置和铅同位素源解析的结果看,农田区土壤中Cd、Hg、Pb、Zn等重金属的主要污染源是冶炼厂的冶炼烟气粉尘及与农耕活动有关的其他人为污染.     

沅江入湖河床沉积物重金属污染演化地球化学分析

对沅江入湖河段河床沉积物进行钻探取样,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析沉积物重金属等微量元素的含量,并利用210Pb法测定沉积物沉积速率.同时,在分析沉积物重金属污染特征的基础上,探讨沉积物重金属污染的演化过程.结果表明:沉积物中Bi、Cd、Mn、Mo、Zn、Pb等重金属含量变化大、分布不均匀,而Sc、Tl、Rb、Cs、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REEs(稀土元素)等微量元素含量变化小,分布相对均一.微量元素富集特征(EF值)和主成分分析结果显示,沉积物中Cu、Sc、Tl、Rb、Cs、Th、U、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REE等微量元素主要为自然源,而Bi、Cd、Mn、Zn、Pb等重金属则既有自然源的影响,又有人为源的贡献.地累积指数(Igeo)评价结果显示,入湖段沉积物存在Cd-Mn-Zn-Pb-Bi等元素组合的重金属污染,且沉积物自下而上分布有中深部(204~192 cm)、中上部(96~64 cm)、浅表部(64~0 cm)3个重金属污染层.上述3个重金属污染层可能对应于3个期次的重金属污染事件,即早期(1913年前)的零星重金属污染、中期(建国初期至改革开放初期,1963—1979年)的中等强度重金属污染、近期(1979年至今)高强度重金属污染.且自早期到近期,沉积物重金属污染程度增强,污染元素组合趋于复杂化.沅江入湖河床沉积物的上述3期重金属污染可能对洞庭湖沉积物产生直接影响.     

滏阳河河系表层沉积物重金属污染特征及其风险评价

采集滏阳河表层沉积物,分析了6种重金属的污染特征,并采用富集系数法和Hankanson潜在生态危害指数法分析了重金属的来源,进而评价其环境风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni的平均含量分别为340.09、90.28、1.28、65.87、760.71、48.62 mg·kg-1,均在一定程度上超过了河北省土壤元素背景值.重金属富集系数分析结果显示,元素Cd、Zn在整个流域尺度内主要源于人为输入,Cr在邵村排干河段及Cu、Pb、Ni在汪洋沟上游河段受人为排放源影响较大,主要是由于河流沿线城市生产和生活污水的排放造成.单一金属的潜在生态危害指数评价结果显示,沉积物中Cd污染达到极强生态危害,其次为Cu、Pb和Zn,而重金属综合生态危害指数(RI)评价表明,滏阳河沉积物重金属总体处于强生态风险,其中,汶河河段达到很强生态风险.     

西南喀斯特流域泥沙来源、输移、平衡的思考——基于坡地土壤与洼地、塘库沉积物~(137)Cs含量的对比

汇总了西南喀斯特地区坡地土壤和洼地、塘库沉积泥沙的~(137)Cs比活度资料,并进行了对比,分析流域泥沙来源。坡地地面流失轻微的,汇水面积小于0.5 km~2的微小流域,流域产沙主要源于地下流失(裂隙土)和沟岸侵蚀(沟壁土);坡地地面流失强烈的,主要源于坡地地面流失(坡地表层土壤)。地下流失和沟岸侵蚀是小流域和较大流域的主要产沙方式,且有随着流域面积增大,产沙贡献率越高的趋势。由于裂隙土和沟壁土都基本不含~(137)Cs,~(137)Cs单一示踪法不能区分这两种源地土体的产沙贡献率。建议采用多元示踪法,研究流域的泥沙来源。区分裂隙土和沟壁土的产沙贡献率,可考虑尝试磁性法和孢粉法。通过沉积物~(137)Cs断代等方法确定洼地、河流滩地和塘库泥沙淤积量,结合径流小区和水文站输沙量资料,分析不同类型洼地、河流滩地和塘库的泥沙截留率,分析河流泥沙输移比。在查明泥沙来源,泥沙输移比和输沙量(或产沙量)的基础上,确定流域泥沙平衡,结合径流研究成果,建立喀斯特流域产沙模型。     

三峡澎溪河回水区消落带岸边土壤重金属污染分布特征

在对澎溪河回水区消落带及岸边土样品中重金属含量和样品理化性质测定的基础上,重点分析了该区域内重金属分布特征,并对重金属元素间的相关性展开研究.同时,应用地累积指数对研究区域污染现状进行评价.结果表明,消落带样品中Cu、Cr、Zn、As、Cd、Pb、Hg的平均含量分别为28.17、59.21、108.98、4.77、2.02、28.85、0.52mg·kg-1;岸边土样品中重金属的含量范围分别为22.32、54.90、98.05、7.87、0.77、22.97、0.94mg·kg-1.Cd是三峡库区污染较严重的重金属元素.相关性分析表明：在消落带样品中,Cd与Zn显著相关（p〈0.01）,Pb、Hg和Cu、As都存在显著的正相关关系,说明这4种重金属元素在接受外来污染时可能存在相似性;在岸边土样品中,Cd与Zn、Cr与Cu、As与Hg显著相关（p〈0.01）,Pb与Cu、Cr、Zn、Cd显著正相关,表明这几种重金属可能有着相似的来源.消落带样品重金属污染程度评价结果为：Cd〉Hg〉Zn〉Pb〉Cu〉As〉Cr,岸边土样品重金属污染程度评价结果为：Hg〉Cd〉Zn〉As〉Pb〉Cu〉Cr,Cd和Hg在个别站位达到了严重污染水平.消落带土壤受人为扰动后会成为水体的二次污染源,因此,消落带土壤重金属对水体的潜在影响不容忽视.