再悬浮作用下长江口近岸沉积物中Cd、Pb和Cr的迁移与释放

利用PES（particle entrainment simulator）模拟装置,实验测定了不同的扰动强度和时间对长江口沉积物中Cd、Pb和Cr再悬浮释放和迁移的影响.在再悬浮过程中,上覆水中溶解态Cd、Pb和Cr的质量浓度分别在0.015～0.157、0.013～0.890和0.066～1.468μg.L-1之间变...     

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。     

黑臭水体治理Ⅱ：沉积物耗氧方式对重金属形态及生物有效性的影响

缺氧导致水体黑臭已成为我国许多河流普遍存在的污染问题,而沉积物耗氧是水体溶解氧减少的重要过程.本文通过构建一套室内模拟装置,利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和改进的BCR三步连续提取法来探索黑臭水体沉积物不同耗氧方式对水体氧化还原体系和沉积物中重金属(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)形态及生物有效性的影响.结果表明,厌氧培养过程中上覆水氧化还原电位为-65.50～0 mV,属于铁锰控制区;沉积物氧化还原电位为-170.30～-370.10 mV,主要由硫体系控制.化学耗氧,主要是其中的铁锰耗氧,会使沉积物中生物有效态Fe、Mn、S浓度增加,进而影响重金属的迁移转化.化学耗氧组上覆水中As浓度增加至9.64μg·L^-1,铁锰耗氧组上覆水中Co、Ni和As浓度分别增加至20.79、20.53和6.97μg·L^-1.化学耗氧组表层沉积物中生物有效态Co、Ni和As浓度增加至7.03、6.18和6.98μg·L^-1,而铁锰耗氧组其浓度增加至8.62、11.80和2.44μg·L^-1.说明不同耗氧方式会对沉...     

尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属的影响

为研究2001年特大洪水导致的北山铅锌矿尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属含量的影响及其潜在的生态风险,沿大环江自北向南设置了21个样点,共采集沉积物样品77个;分别采用SQG(沉积物质量基准)、PLC(污染负荷指数)和Hankson潜在生态风险指数法,对尾砂库下方大环江沉积物表层及剖面中As、Pb、Cd、Cu和Zn 5种重金属进行了分析和评价. 结果表明:大环江沉积物剖面pH平均值在2.09~7.51之间,其中38.1%的采样点土壤pH低于环江县背景值上限;表层(0~25 cm)沉积物中w(As)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)和w(Zn)的平均值分别是环江谷地土壤平均值的3.2、20.0、59.2、2.1、17.0倍. 沉积物剖面的重金属质量分数分布主要有自上而下先降后升或先升后降2类规律,w(As)与w(Pb)、w(Cu),w(Pb)与w(Cu)、w(Zn),w(Cd)与w(Zn)均呈显著相关. 根据SQG法评估结果,大环江沉积物剖面首层(0~22 cm)w(As)、w(Pb)、w(Cd)和w(Zn)已对水域生物产生严重影响;大环江流域的PLI为2.57,属于极强污染;以环江县土壤背景值为参比值的Hankson潜在生态风险指数分析结果显示,大环江表层沉积物呈现强~极强的生态风险,5种重金属的污染程度为Cd＞Pb＞As＞Zn＞Cu. 尾砂库溃坝导致大环江沉积物中重金属质量分数陡然升高且难以恢复.      

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.      

黑臭水体治理Ⅰ：水体氧状态对沉积物中重金属形态及生物有效性的影响

黑臭水体治理会逐步恢复上覆水中溶解氧浓度,基于这一过程构建了室内模拟装置,模拟上覆水不同氧状态,探究由此引发的氧化还原体系变化,及6种重金属元素(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)的形态和生物有效性变化.结果表明,上覆水氧化还原电位为-109.60～+136.40 mV,主要受铁锰体系控制,好氧和厌氧阶段沉积物氧化还原电位分别为-160.40～-116.40 mV和-370.10～-250.30 mV,分别由铁锰体系和硫体系控制.上覆水中溶解氧浓度上升会引起沉积物中有效态S和Fe减少,上覆水和浅层沉积物中有效态Mn减少,而有效态Fe和Mn浓度在溶解氧浓度降低后会逐步升高,说明上覆水氧状态改变能触动上覆水和沉积物中氧化还原体系变化.但上覆水氧状态改变不足以引起上覆水和沉积物中重金属总量变化(除Sb),上覆水中Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb总量分别为0.94～1.69、2.23～3.06、0.62～1.43、0.48～0.98、0.89～5.64、0.14～0.26μg·L^-1,沉积物中分别为17.74～18.65、26.82～29.45、54.64～57.33...     

广西龙江沉积物重金属污染现状及生物有效性

系统采集广西龙江33个表层沉积物样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析测定沉积物样品中重金属含量及其潜在生物可利用态含量,结合富集因子(EF)污染评价方法、Pearson相关性分析与主成分(PCA)分析等统计方法,查明了龙江表层沉积物中重金属(As、Cd、Pb、Sb、Zn和Tl)的污染现状、可能来源及其生物有效性.结果表明,龙江表层沉积物中存在不同程度的重金属(As、Cd、Pb、Sb和Zn)污染现象,它们的最大值分别可达67.0、7.42、227、229和807 mg·kg-1.而Tl含量较低,变化范围较小.重金属污染区域主要集中在干流龙江河中下游、支流大环江下游以及东小江.重金属污染程度大小依次为CdSbZnPbAsTl.As、Cd、Pb、Sb和Zn主要来源于有色金属开采和冶炼工业、城市生活污水以及农业活动等人为源,而Tl主要来源于矿物、岩石自然风化等自然源.沉积物中重金属的生物有效性主要受到来源控制.重金属高生物有效性区域主要集中在人为污染强烈的区域(干流中下游和大环江下游),其中As、Cd、Pb、Sb和Zn的平均生物可利用态比例分别达到26%、51%、49%、38%和47%.龙江沉积物中重金属的高富集系数以及高生物有效性极可能对龙江生态系统造成极高的潜在危害.     

洋山港潮间带海域重金属相间分布及生物累积分析与评价

洋山港作为上海航运中心的重要组成部分,日益繁忙的港口运营带来的重金属污染可能会对当地生态系统产生影响.因此,本文在洋山港海域采集了水相(溶解态和悬浮态)、沉积物相及生物相的样品,并系统分析了Cu、Pb、Cd、Zn、As和Hg等6种重金属的含量.结果表明,水相中溶解态重金属以Zn和Hg为主,但Zn、Hg、Cd和As在水相悬浮物中的存在比例更高,Cu和Pb则大部分存在于溶解态中;Cd是沉积物相中主要的污染重金属,且对生态风险的贡献最大;Cu、Pb、Zn、As和Hg更倾向分配于悬浮物中而非沉积物中;僧帽牡蛎体内主要检出了Cu、Pb、Zn和Cd等4种重金属,前两者主要是来自海水中溶解态重金属的富集,而后两者则来自于悬浮态重金属的富集.目前,通过食用洋山港潮间带僧帽牡蛎进入人体的重金属的风险较低,但洋山港运营对周边海域造成的重金属污染应该受到密切关注.     

椒江口海域重金属含量分布及在沉积物和生物体中的富集

研究了椒江口海水、沉积物和生物体中7种重金属的浓度水平,评价了各种重金属在沉积物和生物体内的富集情况.结果表明,表层海水中重金属Cr、Cu、Pb、Cd、Zn、As和Hg的平均浓度分别为0.57、7.37、1.89、0.18、36.99、1.57、0.018μg·L-1;表层沉积物中重金属Cr、Cu、Pb、Cd、Zn、As和Hg的浓度分别为30.11、30.62、32.61、0.106、68.56、2.48、0.027×10-6;生物体内除了鲻鱼中未检出Zn外,七种重金属在缢蛏、鲻鱼体内均有检出,且缢蛏中重金属含量明显高于鲻鱼体内重金属的含量.Cr、Cu、Pb、Zn、As在沉积物中富集系数高于生物体内,Cr、Zn、Hg、Pb在鲻鱼中的富集系数大于缢蛏中.     

小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

再悬浮作用下长江河口沉积物中Hg的迁移与释放

利用PES(particle entrainment simulator)装置,实验测定了不同的扰动强度和时间对长江口沉积物结合Hg释放和再分布的影响.在再悬浮过程中,上覆水中HgD(溶解态Hg)和HgP(颗粒态Hg)随扰动强度和扰动时间发生变化,含量分别在34~268ng.L-1和25~195μg.kg-1之间,HgD和HgP含量相关性不显著.经一级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中的Hg总体上存在释放,HgD含量从扰动前的179 ng.L-1增加到了268 ng.L-1,HgP含量仅有略微增加,从116μg.kg-1增加到了139μg.kg-1.经二级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD和HgP总体上减少了,而经三级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD又有略微增加,HgP含量也从89μg.kg-1增加到了162μg.kg-1.上覆水中Hg分配系数(lgKd)与水体的pH、Eh、DO、TSS均没有显著的相关性,而是受水体中各种物理、化学性质的综合影响.当扰动强度增大后,在再悬浮初期尤其前5 min之内,上覆水中悬浮颗粒含量迅速增加,Hg的lgKd也迅速增大,悬浮颗粒对溶解态Hg产生了强烈的吸附作用.之后随扰动时间的延长和悬浮颗粒含量的增加,Hg的lgKd值降低,由硫化物氧化释放的Hg被新近生成的铁锰水合氧化物等胶体物质结合.在较强动力条件下,随扰动时间延长,部分粗颗粒会发生沉降,"细颗粒浓缩效应"使上覆水中HgP含量增加.     

长江口底沙再悬浮对重金属迁移的影响

通过分析长江口南槽上段白龙港排污口邻近水域14 h不间断定点剖面上采集的水体中颗粒态和溶解态重金属元素Zn,Cu,As,Cd,V,Cr,Ni和Pb浓度,研究潮周期内表层沉积物的再悬浮对重金属在颗粒态和溶解态中分配和迁移的影响.结果表明:潮周期内中层单位质量悬沙的重金属浓度(Mp)始终大于底层;随着含沙量(TSS)增大,单位悬沙的各重金属浓度(Mp)减小,水体中各重金属颗粒态浓度(Ms)增大,溶解态浓度(Md)减小;当含沙量大于一定值时,单位悬沙的各重金属浓度趋向稳定值;含沙量分别在涨憩和落急时达到峰值,所以涨憩沙峰时刻有利于重金属的吸附,但落急沙峰时刻因流速较大,不利于重金属的吸附.因此,转流时水质较涨、落急好.     

长江口沉积物重金属赋存形态及风险特征

基于长江口沉积物8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn)总量与形态在丰、平、枯水期以及14个典型点位的分布特征,通过平衡分配法建立了长江口沉积物质量基准(SQGs),并以此评价长江口沉积物重金属生态风险,揭示重金属生态风险与其形态特征间的相关关系.结果表明,除Cd之外,长江口沉积物重金属以残渣态为主导形态,尤其是As、Cr、Hg,其残渣态含量均为90%以上.长江口As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的沉积物质量基准分别为43.29、0.672、79.65、19.08、0.569、339.09、30.87、411.36μg·g~(-1).Cu的生态风险程度最高,对水生生物具有较大的毒性影响,应当引起重视.河口上游受到长江径流影响大,在丰水期风险较高,在平水期和枯水期则风险偏低;而下游受上海等城市排污影响较大,风险较高(尤其在平水期和枯水期).8种重金属的生态风险与赋存形态之间表现出3种不同的相关关系.     

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.     

再悬浮过程中河流底泥PAHs的迁移与释放

利用再悬浮模拟(particle entrainment simulator,PES)装置模拟了河流底泥在受到上层扰动力后的再悬浮过程.结果表明,沉积物性质如粒径组成及PAHs含量对沉积物再悬浮过程中PAHs的释放影响显著.再悬浮过程中上覆水体总悬浮颗粒物(total suspended solids,TSS)含量与颗粒态PAHs之间存在极显著相关关系.切应力对再悬浮过程中PAHs释放的影响体现在两方面.一方面,单位体积的颗粒态PAHs随切应力增大而增大;另一方面,悬浮颗粒上PAHs的富集效应随切应力增大而减弱,是由于切应力强烈导致吸附作用弱的大颗粒进入水体.上覆水体中的PAHs总量在一段时间上升后于120 min或240min趋于稳定,而颗粒态与溶解态之间具有良好响应.高低环PAHs释放行为差异显著,由于中高环PAHs的疏水性,上覆水体中检测到的多为3~4环个体.     

渤海东部和黄海北部沉积物中重金属分布特征

通过对渤海东部及黄海北部海域138个站位沉积物样品的重金属等含量分析,研究了该海域沉积物重金属元素分布特征及其控制因素.渤海东部及黄海北部海域沉积物中As、Cu、Cd、Cr、Co、Hg、Ni、Pb、V、Zn的平均含量分别为:9.87,20.1,0.15,58.9,11.6,0.02,26.7,23.0,74.0,65.5μg/g;重金属元素Cu、V、Cr、Co、Ni、Zn含量与有机碳含量、小于63μm细粒沉积物呈显著正相关,其在表层沉积物中的分布明显受到有机质含量和沉积物粒径的控制,而As、Hg分布没有明显受到有机质含量和沉积物粒径的影响.富集系数显示, Cr、Co、Ni、Pb、V和Zn为无富集;Cu为轻度富集;As、Cd和Hg为中度富集;依据Q-型聚类分析特征,将研究区域沉积物划分为3个不同的重金属分区,Ⅰ类区沉积物Hg富集程度较高;Ⅱ类区沉积物As富集程度较高;Ⅲ类区重金属元素含量普遍较高,尤其Cu、Zn和Cd含量明显增高.     

贵阳市某蔬菜地养殖废水污灌土壤重金属、抗生素复合污染研究

养殖废水灌溉农田易造成重金属、抗生素复合污染,从而引发环境健康风险.对贵阳市乌当区长期污灌蔬菜地土壤进行调查研究,探究长期污灌条件下土壤重金属、抗生素复合污染状况.同时,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对Zn、Cd、Pb、As和Cr含量进行测定,采用超声波提取,固相萃取-高效液相色谱-串联质谱分析的方法对抗生素进行测定.结果表明,与对照组比较,污灌土壤Cd呈积累趋势,Zn、Pb、As含量降低,Cr含量变化不大.Zn、Cd、Pb、As和Cr的污染指数分别为0.59、2.20、0.21、0.86、0.27,Cd达到中度污染水平.污灌土壤Cd、Pb以可还原态为主,Zn、As、Cr以残渣态为主,与对照相比,污灌土壤可还原态重金属普遍升高,其中,可还原态Cd从5.56%增加至57.2%,可还原态Pb从34.5%增加至52.3%.污灌土壤中四环素类、磺胺类和喹诺酮类抗生素含量明显增加,总量范围分别为0.14~15.8、0.26~8.03、0.31~32.8μg·kg~(-1),未污灌对照土壤的四环素类、磺胺类未检出,喹诺酮类含量为0.77~1.13μg·kg~(-1).相关分析结果显示,重金属Pb和Zn与3类抗生素呈正相关关系,存在复合污染现象,而Cd、As和Cr与抗生素之间没有显著的相关关系.     

太原市夏季降水中溶解态重金属特征及来源

为了解太原市大气降水中溶解态重金属污染特征及来源,采用干湿沉降自动采样器采集了太原市2013~2015年夏季61场降水样品,使用ICP-MS测定了其中12种溶解态重金属,并对其浓度水平、湿沉降通量及来源进行分析.结果表明,太原市2013~2015年夏季降水p H值范围为4.34~7.95,降水量加权平均值为5.37.溶解态重金属平均浓度为236.931μg·L-1(范围66.324~1 029.212μg·L-1),主要元素是Zn和Fe,占总浓度的53.39%.12种溶解态重金属的湿沉降总通量为1.735mg·(m2·d)-1.降水中Ba、Cu、Sr、Zn、As、Cd和Pb的富集因子大于100,受到严重的人为源影响.PMF模型分析表明太原市夏季降水中重金属的主要来源为钢铁冶金、燃煤源、机动车源和地面扬尘,贡献率分别为38.34%、23.06%、20.45%和18.15%.气团的后向轨迹分析表明西南气团和东南气团对太原市夏季降水贡献最大,分别达到38%和35%,运城-临汾-晋中和晋城-长治-晋中的南部工业源污染应该引起重视.     

芦苇植株对湿地温室气体排放的影响及其日变化特征

利用静态箱-气相色谱法对夏季(7月、8月和9月)长江河口湿地芦苇植被CO_2、CH_4和N_2O的叶面通量、茎秆扩散速率以及沉积物通量的日变化进行研究。结果显示,通过芦苇叶片排放的N_2O与CH_4的量分别为2.99μg/(m~2·h)和15.36μg/(m~2·h),CO_2则呈现白天吸收(-120.86 mg/(m~2·h))、夜间排放(69.39 mg/(m~2·h))的特点。芦苇茎秆N_2O、CH_4和CO_2平均扩散速率分别为1.96μg/h、142.45μg/h和10.69 mg/h,沉积物平均排放通量为N_2O 8.18μg/(m~2·h)、CH_41.58 mg/(m~2·h)、CO_2169.66 mg/(m~2·h)。芦苇茎秆和沉积物界面CH_4和CO_2的排放均呈现出明显的"单峰型"昼夜变化规律,其排放峰值集中在日照及温度最高的9:00至15:00。芦苇植株是影响温室气体排放变化的因素之一。芦苇植株在光合作用下吸收CO_2并促进CH_4的排放,而芦苇发达的根系及茎秆是温室气体排放的主要途径。同时,Pearson相关性分析表明温度对芦苇群落CH_4和NO2的排放影响显著,但与CO_2通量的相关性不明显。土壤氧化还原电位对3种气体的排放均有显著影响。     

滏阳河表层沉积物氮分布特征和界面无机氮扩散通量估算

为了揭示非常规水源补给河流沉积物-水界面氮交换过程及其特点,为非常规水源补给河流富营养化机制提供基础数据.选择典型非常规水源补给河流(滏阳河)为研究对象,分析河流沉积物中氮素空间分布及上覆水-孔隙水氮营养盐垂直分布特征,并估算滏阳河不同区段沉积物-水界面无机氮扩散通量.结果表明,滏阳河整体表层沉积物总氮含量范围在770~10590 mg·kg~(-1)之间,其中有机态氮为氮素的主要存在形式,占总氮比例达84.9%~99.3%.NH3-N为无机氮的主要形态,含量范围为3.23~1135.00 mg·kg~(-1).溶氧量作为影响沉积物-水界面无机氮分布的主要因素.邯郸段硝氮浓度在孔隙水中随深度逐渐升高,孔隙水平均硝态氮浓度达3.54 mg·L~(-1),为上覆水8倍之多.邢台、衡水、沧州段硝氮浓度随深度而逐渐降低;滏阳河下游衡水段和沧州段进入沉积物-水界面后氨氮浓度呈下降趋势.滏阳河上游邯郸段与邢台段沉积物-水界面NH3-N由沉积物向上覆水扩散,扩散通量为48.9~1471.0μmol·m~(-2)·d-1.下游河段部分点位NH3-N表现为上覆水向沉积物中扩散,扩散通量在-932~-456μmol·m~(-2)·d-1之间.非常规水源补给河流在氮营养盐外源得到控制后,仍存在内源释放风险,将会加大河流治理与修复的难度.