海河流域水体沉积物中多氯联苯污染特征及风险评价

截至目前,尚没有研究从流域尺度系统分析海河流域水体沉积物中多氯联苯(PCBs)的污染特征及风险水平。以海河流域7大河系及典型湖库为研究对象,基于文献中PCBs的数据统计,从流域尺度探讨了不同水体沉积物中PCBs的组成和其空间分布特征,并利用潜在生态危害指数法和毒性当量法评价其生态风险。结果表明,海河流域水体沉积物总PCBs污染呈"北高南低"趋势。二氯联苯至十氯联苯在海河流域中都有不同程度的检出,主要以低氯原子数的二氯联苯至五氯联苯为主。海河流域沉积物中PCBs毒性主要取决于PCB-126和PCB-169。两种生态风险评价方法评价结果存在一定的不确定性,需将两种方法结合,进行综合判断。     

多环芳烃在低氧沉积物环境中的分布状况

低氧环境普遍存在于底层水体以及表层沉积物中,随着中国水体有机污染加剧,低氧现象将越来越明显.有研究表明,中国水体普遍受到多环芳烃污染,由于其强烈的憎水性和低溶解性,大部分多环芳烃沉积在底泥中.总结了学者们对国内外河流、湿地、河口等水体沉积物中多环芳烃污染的研究成果,探讨了多环芳烃的分布规律,发现沉积物中多环芳烃含量与流域内经济发展状况密切相关,反映了经济发展过程对环境造成的负面影响.相比于国外典型区域的多环芳烃浓度,中国沉积物的多环芳烃污染处于中等水平,但处于快速上升阶段,部分点位浓度已超过生态风险区间低值(4 000 ng/g),对人们的身体健康构成威胁,所以对多环芳烃的生态风险评价、污染物排放控制需进一步加强.     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

江苏里下河地区典型湖泊有机质污染研究

为全面了解江苏里下河地区重要湖泊水体富营养化状况,选取乌巾荡、九龙口、大纵湖3个典型湖泊作为研究对象,采集6个沉积物柱状样品和6个水样进行分析研究。结果表明:(1)水样COD与总有机碳(TOC)存在着紧密的相关性(R2=0.969)。(2)乌巾荡、九龙口、大纵湖的沉积物TOC随着土深的增加而减小;TN随土深的增加而减小;C/N变化规律与TOC相似,都随土深增加而降低。(3)该地区沉积物土深10～15cm处为分界层,该层以下有机质为湖泊内源输入为主,受外界干扰较少,基本没有受到人类活动的影响;该层以上有机质则是流域外源输入为主。     

黑臭水体沉积物中耗氧指标的垂向分布特征及其耗氧能力研究

恢复溶解氧是黑臭水体治理的核心目标,内源沉积物的治理是黑臭水体整治的重要内容。但是黑臭水体沉积物耗氧能力的研究相对较少。以成都市两段黑臭水体为研究对象,分析了其沉积物中烧失量(LOI)、酸性挥发硫(AVS)、亚铁、氨氮等典型耗氧指标的垂向分布特征,研究了沉积物的耗氧能力。结果表明:黑臭水体沉积物中氨氮基本随深度的增加而升高;亚铁与深度的关系不明显;AVS大体表现出随深度增加先升高后降低的趋势;LOI大体呈现随深度增加先降低后升高的趋势。沉积物30min和24h的单位干泥耗氧量均与亚铁、LOI呈极显著正相关,是影响沉积物耗氧能力的最主要影响因子。因此,针对黑臭水体的治理,首先应该控制LOI和亚铁。     

珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征

研究了广州市珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征,并对各形态氮中氨氮含量进行探讨。采用连续分级浸取法将沉积物中的氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)。结果表明,沉积物中总氮(TN)的质量浓度为3 469.15～8 358.56 mg/kg,各形态氮含量为IEF-NSOEF-N≈SAEF-NWAEF-N。IEF-N是4种形态氮中对水体影响最大的,且IEF-N中氨氮含量较高。氮是影响水体水质的重要因素,其中氨氮是判定水体是否黑臭的重要指标。珠江涌沉积物中的氮对水体水质的威胁不可忽视。     

水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH+4-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L~(-1),PO3-4-P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L~(-1)之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH+4-N与PO3-4-P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·(m2·d)-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。     

南淝河沉积物可转化态氮赋存形态及其对上覆水水质的影响

为了探讨黑臭河道沉积物可转化态氮(TF-N)的赋存对上覆水的影响,以典型黑臭水体——南淝河为研究对象,采用连续提取的方法将沉积物中可转化态氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸提态氮(WAEF-N)、强碱浸提态氮(SAEFN)和强氧化剂浸提态氮(SOEF-N),研究南淝河沉积物中可转化态氮形态受排口类型和沉积物理化性质的影响规律,及其与上覆水氮素含量之间的关系。结果表明:南淝河沉积物可转化态氮以TF-NO-3-N为主,占TF-N的88.57%±6.13%,而TF-NH+4-N仅占TF-N的11.43%±6.13%;从赋存形态的角度看,南淝河沉积物中SOEF-N相对含量最高(57.48%±3.67%),WAEF-N次之(26.16%±3.10%),SAEF-N和IEF-N较少,其相对含量分别为10.30%±4.85%和6.05%±1.73%;沉积物中TF-NH+4-N含量受排口类型的影响较为敏感,且4种赋存形态氮含量受排口类型影响的规律各不相同。另外,pH值和有机质含量对IEF-N影响较大,而CEC影响着WAEF-N含量。上覆水中溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)含量与沉积物IEF-N含量之间的显著相关(P0.05),表明沉积物中IEF-NH+4-N赋存含量越多,释放到上覆水体的可能性越大。研究结果表明黑臭水体是一个复杂的生态系统,调控沉积物可转化态氮形态给黑臭水体内源污染控制提供新思路。     

黄河内蒙古段沉积物中硅的赋存形态及分布特征研究

应用连续浸提技术研究了黄河内蒙古段表层沉积物中硅的赋存形态及沿程分布特征。结果表明,沉积物中残渣态硅(Residual-Si)含量最高,占5种硅形态总量(∑Si)的91.78%(质量分数,下同)～98.08%,但Residual-Si对上覆水影响不大,其余4种硅形态均为生物有效硅(Valid-Si),Valid-Si仅占∑Si的1.92%～8.22%,但对黄河水体硅循环具有重要影响。人工筑坝会导致水体总颗粒物(TMP)浓度减少,使大坝下游沉积物中可交换态硅(IEF-Si)、碳酸盐结合态硅(CF-Si)和上覆水溶解硅(DSi)含量明显降低;旅游景点和电厂产生的人为污染会通过大气沉降和地表径流等进入到水体,使水体营养程度进一步升高,浮游植物在沉积物中汇集,导致下游沉积物IEF-Si、CF-Si含量升高,增加沉积物中硅的释放风险。     

苕溪流域典型区域重金属污染特征

从苕溪流域景观单元角度研究重金属污染特征,因人类活动是重金属污染的主要来源,所以在苕溪流域内选择采集典型工业区、农业区和城镇生活区附近河道的沉积物,分析各典型区域重金属Pb、Cd、Cr、As、Hg、Cu和Zn的含量特征,并用潜在生态危害指数法评价。结果表明,按照《土壤环境质量标准》,苕溪流域典型工业区主要是Hg、Cu和As的污染,典型农业区和城镇生活区主要是Hg的污染。各元素间的相关性分析表明,在工业区:Zn-As、Zn-Pb和As-Pb之间存在相关关系,说明它们的同源性很高。在农业区:Cu-As、Cu-Cd之间存在显著相关关系,其来源有可能相似。在城镇生活区Zn-As、Zn-Cd之间存在很高的相关性,说明它们有很高的同源性。由多种重金属潜在潜在生态风险评价结果可知:苕溪流域典型工业区、城镇区和农业区的沉积物处于低潜在生态风险。     

鄱阳湖沉积物重金属质量基准研究及其生态风险评估

为有效保护鄱阳湖流域水环境质量和水生态系统健康,对鄱阳湖19个采样点的表层沉积物样品及其孔隙水中的4种典型重金属(Cu、Pb、Zn、Cd)含量及赋存形态进行了测定,利用相平衡分配法(EqPA)初步探讨了沉积物重金属质量基准,并以此为评价标准,采用潜在生态风险指数法对鄱阳湖沉积物重金属生态风险进行评估。基于物种敏感度分布(SSD)法确立的重金属水质基准,建立沉积物重金属质量基准低值(SQC-L,Cu、Pb、Zn、Cd的SQC-L分别为57.37、49.40、98.51、2.74mg/kg)和高值(SQC-H,Cu、Pb、Zn、Cd的SQC-H分别为140.86、710.45、189.06、47.20mg/kg),经过对比分析,推荐采用SQC-H和SQC-L为鄱阳湖流域沉积物重金属质量基准。以SQC-L为评价标准,采用潜在生态风险指数法,对鄱阳湖19个采样点的生态风险进行评估,发现鄱阳湖流域受到了一定程度重金属污染,主要集中在南部湖区,具有一定的生态风险。     

苏州市各功能区水环境中碳氮磷分布特征与污染评价

为了解苏州市水环境中营养元素的时空分布特征及潜在生态风险,于苏州市城区、城郊和郊区共设置16个采样点,并对全年水样和沉积物样进行各形态碳、氮、磷含量的测定。结果表明:(1)时间尺度上,水体中春季溶解性有机质(DOC)极显著低于秋、冬季,TN季节性差异不显著,春、夏季TP极显著高于秋、冬季。沉积物中总有机碳(TOC)、TN和TP均在冬季最高、春季最低。(2)空间尺度上,水体中城区TP高于城郊和郊区。沉积物中TOC、TP均呈现城区郊区城郊的分布特征。(3)水体富营养化评价综合指数表明,1个采样点为极富营养级,11个为重富营养级,4个为富营养级,春、夏两季富营养化风险高。(4)苏州市整体有机氮污染较严重,城区沉积物中生物有效性磷最高,对上覆水的磷释放风险最高。(5)相关性分析表明,沉积物中TP、无机磷和铁铝磷来源可能相同。     

自然水体中主要有毒有机物的研究进展

介绍了主要有毒有机物多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、有机氯农药(OCPs)在环境中的危害及其来源,着重评述了近年来中国自然水体中和沉积物中该类污染物的研究进展,指出新的检测技术的开发、有毒有机物的生殖毒性和生态环境风险影响方法学的研究及污染区域污染控制、消减及修复是今后该领域的工作重点.     

长荡湖沉积物重金属污染特征及生态风险评价

为明确长荡湖重金属污染特征及生态风险,于2018年9月至2019年8月采集长荡湖入湖河流、湖泊水体及表层沉积物样品,分析8种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb和Hg)含量,采用正定矩阵因子(PMF)模型和主成分分析多元线性回归(PCA-MLR)模型对湖泊重金属污染来源进行解析,评估长荡湖沉积物重金属污染程度及风险等级。结果表明,8种重金属有7种超出江苏省土壤环境本底值,秋季长荡湖沉积物中重金属含量普遍较低。Cr、Cd、Zn和Ni的分配系数较高,现阶段不易从沉积物中释放到水体中,但由于Cd多为可交换态且在沉积物中含量较大,因此仍具有从沉积物中释放到水体中的潜力;Cu、As和Hg的分配系数较低,具有从沉积物中释放到水体中的潜力。Hg、Cd、As和Cu污染来源中农业生产占比最高,Pb和Zn交通污染占比最高,Ni自然来源占比最高,Cr工业活动占比最高。长荡湖春季和夏季受重金属污染程度更高,Cd和Hg的生态风险较高,需重点关注。     

金矿污染河流的水体和沉积物中重金属分布特征及生态风险评价

金矿开采导致严重的水体和沉积物重金属污染。采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP/MS)分析了金矿开采区河道32个采样点的水体和表层沉积物样品,研究了水样的溶解态及颗粒态重金属(As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn)组成;通过分步化学提取法研究了各重金属在沉积物中的地球化学形态组成,利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价了河流沉积物中重金属污染状况。结果表明:水体中Cu、Zn、As主要以溶解态存在,Pb、Cr、Cd以颗粒态为主。水体中重金属元素形态分布主要受点源污染排放影响。沉积物中,Cd浓度较低;As、Zn主要以氧化物结合态、有机物结合态和残渣态存在;Pb、Cr、Cu以有机物结合态和残渣态为主。结合地累积指数和潜在生态风险指数分析表明,Cd和Cu为主要的风险元素。     

锁磷剂对流动水环境中沉积物磷形态的作用

如何控制水体沉积物中的磷含量,对于防治水体富营养化以及控制蓝藻水华具有重要的意义。通过在室内构建模拟河道,利用模拟水流不断冲刷沉积物,研究水流对不同形态磷的冲刷作用和添加锁磷剂对沉积物中各形态磷含量的影响、固定的效果。结果表明:(1)锁磷剂能减少沉积物中NH4Cl-P(NH4Cl可提取磷)含量,并且添加锁磷剂后水流冲刷对该形态磷削减效果较小。(2)添加锁磷剂使沉积物中BD-P(BD试剂可提取磷)含量先迅速升高后降低,沉积物中BD-P含量的最终降低使得该形态磷的释放风险减小,对沉积物起一定的整治作用。同时,水流冲刷对BD-P影响较大。(3)锁磷剂会与铝竞争吸附磷,使NaOH-rP(NaOH可提取无机磷)含量降低,导致NaOH-TotP(NaOH可提取无机磷和有机磷的总和)含量的降低。(4)锁磷剂使HCl-P(HCl可提取磷)含量升高,能有效降低沉积物磷释放风险。水流冲刷造成了沉积物中HCl-P含量下降。(5)在水流的冲刷作用下,添加锁磷剂使得沉积物中总磷下降速率低于未添加锁磷剂的沉积物,锁磷剂有助于沉积物中磷的稳定。这些表明,锁磷剂在控制河流沉积物内源磷的释放方面可发挥积极的作用。     

河蚬对太湖梅梁湾沉积物中HCHs和DDTs的生物富集

以采自清洁水体的河蚬(Corbicula fluminea)为实验生物,利用生物富集实验测试了河蚬对太湖梅梁湾水源地沉积物中HCHs和DDTs的生物富集.研究结果表明,将河蚬暴露于有机氯农药污染程度相似的太湖梅梁湾沉积物中(HCHs和DDTs浓度分别为1.5-1.8.S/S(以干重计)和1.1-1.7 as/g(以干重计))后,随着暴露时间的延长(24～168h),河蚬对有机氯农药的富集量随着暴露时间逐渐增加.试验结束时各样点中河蚬对HCHs和DDTs的富集量分别为(9.4±2.2)ng/g(以干重计)、(20.7±7.6)ng/g(以干重计).实验水体沉积物中HCHs和DDTs的生物沉积物富集因子(BSAF)分别为1.5±0.1和4.4±0.7.生物-沉积物富集因子(BSAF)与有机物的辛醇-水比值(Kow)存在显著正相关.     

红枫湖沉积物大容积高水位条件下薄层覆盖材料的污染原位控制效果

为使薄层覆盖专用沉积物污染原位控制材料能较好地运用到湖泊沉积物污染原位治理现场,以红枫湖污染沉积物为研究对象,构建了大容积高水位的沉积物污染释放的原位控制实验装置,测定了沉积物污染控制材料应用后2~18 d内上覆水体中常规富营养化指标及金属元素的浓度,综合分析了沉积物污染原位控制效果。结果表明,应用2种材料进行原位控制后,上覆水体p H和EC值均较稳定,与对照组相比没有显著差异。材料1施用后的2~18 d内上覆水体中一直未检出TP,材料2施用后的2~18 d内上覆水体仅第12天检出TP(0.01 mg/L),未施用控制材料的对照组在2~18 d内上覆水体TP均为高检出,TP峰值出现在第10天(0.17 mg/L);施用控制材料后的2~18 d内控制组上覆水体COD多介于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ类(≤15 mg/L)~Ⅲ类(≤20 mg/L)之间,部分时段未检出,相比之下对照组上覆水体COD多高于Ⅴ类标准限值(≤40 mg/L)且变幅大;材料1施用后的2~18 d内上覆水体中NH3-N浓度较低但波动较大,材料2施用后的2~18 d内上覆水体中NH3-N波动小但浓度较高。2种控制材料施用后上覆水体金属元素浓度在2~18 d内均在标准限值内,说明薄层覆盖专用控制材料及方法可安全高效地应用于湖泊沉积物污染原位控制,具有一定的工程应用价值和前景。     

我国环境介质中多环芳烃的分布及其生态风险

持久性有机污染物多环芳烃(PAHs)在我国环境介质中广泛分布,美国EPA规定的16种.优先控制多环芳烃大多在我国大气、水体、沉积物、土壤和生物体内检出.总结了我国环境介质中PAHs污染水平及特点,分析了其存在的环境风险.我国大气中PAHs污染较重,尤其是北方.水体已普遍受PAHs污染,其中部分水体污染严重;沉积物多环芳烃污染大多处于低生态风险水平,但沉积记录研究表明有越来越严重的趋势.我国土壤和生物体PAHs含量较低,污染生态风险较小.部分区域蔬菜中PAHs含量较高,存在不可忽视的生态风险.