铅稳定同位素在沉积物重金属污染溯源中的应用

稳定铅同位素是示踪环境重金属来源的重要手段.通过分析测定泉州湾周边地区常见端元组分及采集自泉州湾洛阳江河口潮间带24个表层沉积物的稳定铅同位素组成,利用铅同位素的指纹参数对沉积物中铅的来源进行示踪.结果表明,潮间带沉积物中的铅主要受汽车尾气、工业生产和污水排放的影响.其中,位于交通繁忙区的采样点因为受到工业及汽车尾气排放的双重影响,污染最为严重.不同来源端元的稳定铅同位素组成相差较大,利用端元组分及沉积物206 pb/207 Pb和208 Pb/(206 Pb+ 207 Pb)比值的差别,可以追溯沉积物中铅的来源.     

胶州湾、套子湾及四十里湾表层沉积物中有机氯农药的含量和分布特征

从胶州湾、套子湾及四十里湾海域和邻近河流采集了48个表层沉积物样品,采用气相色谱的分析方法对沉积物中有机氯农药(HCHs、HCB和DDTs)进行了测定,目的是探讨其在该研究区域的分布特征和来源.结果表明,胶州湾HCHs、HCB与DDTs的含量平均值分别为0.33、0.31和10.33 ng·g-1;套子湾及四十里湾的平均值分别为0.26、0.10和4.56 ng·g-1.相对于国内其他海域,胶州湾沉积物中OCPs偏高,特别是DDTs的含量;而套子湾及四十里湾沉积物中OCPs含量水平较低.对OCPs的分布特征及其来源进行分析得出,研究区域HCHs主要是历史残留,但是个别站位高含量的γ-HCH则表明了存在林丹的点污染源;而DDTs主要来源于工业DDTs,但是在胶州湾青岛港附近的站位o,p’-DDT/p,p’-DDT较高,暗示该区域受到三氯杀螨醇类型DDTs的污染.胶州湾高含量的DDTs需要引起足够的重视.     

扎龙湿地沉积物重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价

采用电感耦合等离子体质谱仪法(ICP-MS)测定了扎龙湿地表层沉积物重金属的含量,分析了其空间分布特征,评价了其潜在生态风险,并在此基础上探讨了重金属污染来源及环境影响因子.结果表明:①扎龙湿地沉积物Hg、Cd、As、Cu、Pb、Zn和Cr的平均值分别0.065、0.155、10.26、18.20、21.35、52.08和46.47 mg.kg-1,均超过松嫩平原土壤背景值,含量分布存在明显的差异性.从空间分布上看,重金属含量北部高于南部,东部高于西部,核心区含量低,其中东部重金属含量最高,尤其是Hg和Cd分别为整个区域最小值的20.8、32.4倍,存在明显的累积性.②潜在生态风险评价结果显示:单个重金属潜在生态风险顺序为Hg>Cd>As>Pb>Cu>Cr>Zn;整个研究区综合潜在生态风险指数(RI)介于76.9～473.5,平均值171.9,属于中等生态危害,并以东部潜在危害程度最大,将作为今后重金属污染防治的重点区域.③除Hg和Pb之外,各重金属含量间呈极显著正相关,表明这些元素污染具有同源性.④有机质是扎龙湿地表层沉积物中重金属的主要环境影响因子,但目前扎龙湿地盐碱化加剧,沉积物中重金属释放风险加大,应该引起当地政府及有关部门的高度重视.     

改性沸石的沉积物磷钝化效果研究

通过室内模拟实验,对天然沸石及不同方法改性沸石的磷吸附性能及沉积物磷钝化效果进行了对比研究。磷吸附实验结果表明,磷吸附量大小为改性沸石Z3>改性沸石Z2>改性沸石Z1>天然沸石,35d的平均吸附量分别为832、466、168和70mg/kg。改性沸石的磷吸附量与沸石含量正相关,并随时间呈增长趋势,其中改性沸石Z3第35d的磷吸附量可达1690mg/kg。离子交换量测定结果显示,沸石经改性后促进了Ca2+的释放,同时减少了K+、Na+的释放量。沉积物磷钝化实验表明,改性沸石可有效减少沉积物TP、DRP的释放,减少释放量达80%以上。天然沸石主要通过表面吸附减少水体磷含量,其次,物理阻隔作用拓展了钝化作用的时间和空间。Al(OH)3絮凝物通过表面吸附、电中和及架桥作用可显著提高改性沸石的磷吸附量,增强沉积物磷钝化效果。     

Integration of counter-current relative permeability in the simulation of CO2 injection into saline aquifers

Carbon dioxide (CO₂) injection into saline aquifers is one of the promising options to sequester large amounts of CO₂ in geological formations. During as well as after injection of CO₂ into an aquifer, CO₂ migrates towards the top of the formation due to density differences between the formation brine and the injected CO₂. The time scales of CO₂ migration towards the top of an aquifer and the fraction of CO₂ that is trapped as residual gas depends strongly on the driving forces that are acting on the injected CO₂.When CO₂ migrates to the top of an aquifer, brine may be displaced downwards in a counter-current flow setting particularly during the injection period. A majority of the published work on counter-current flow settings have reported significant reductions in the associated relative permeability functions as compared to co-current measurements. However, this phenomenon has not yet been considered in the simulation of CO₂ storage into saline aquifers.In this paper we study the impact of changes in mobility for the two-phase brine/CO₂ system as a result of transitions between co- and counter-current flow settings. We have included this effect in a simulator and studied the impact of the related mobility reduction on the saturation distribution and residual saturation of CO₂ in aquifers over relevant time scales. We demonstrate that the reduction in relative permeability in the vertical direction changes the plume migration pattern and has an impact on the amount of gas that is trapped as a function of time. This is to our best knowledge the first attempt to integrate counter-current relative permeability into the simulation of injection and subsequent migration of CO₂ in aquifers. The results and analysis presented in this paper are directly relevant to all ongoing activities related to the design of large-scale CO₂ storage in saline aquifers.     

疏水性有机污染物在土壤/沉积物中的赋存状态研究

土壤/沉积物是环境中有机污染物主要的汇,由于土壤-沉积物结构和性质的复杂性,有机污染物进入其中,会结合在不同的位点上,赋存状态发生分化,具有不同的物理流动性、生态风险和化学反应活性.对于土壤-沉积物中有机污染物吸附/解吸的研究是认识其赋存状态并预测其生态风险的重要手段.本文对于疏水性污染物吸附/解吸及赋存状态的国内外研...     

水氮管理对设施番茄根系生长的影响

为研究高盐分累积设施土壤（电导率为1 106 μS/cm）中水氮管理对设施番茄根系生长的影响,采用二因素随机区组设计,利用盆栽试验研究了设施土壤中不同水分和氮肥处理对番茄生长和养分吸收的影响.结果表明:与适宜灌溉[浇水量为2.1 L/（盆·次）]相比,水分胁迫处理[浇水量为1.5 L/（盆·次）]显著抑制番茄根系、株高和生物量的增加,番茄总根长、根总表面积、根尖数分别平均减少16.6%、24.4%、14.3%,养分吸收量平均减少21.7%;高量灌溉[浇水量为2.7 L/（盆·次）]可增加番茄果期生物量,增幅达35.5%,但氮素吸收量有所降低.与传统施肥相比,减氮施肥可显著促进番茄植株、根系的生长,从而增加养分吸收量;番茄总根长、根总表面积、根尖数分别增加2.9%~55.3%、10.8%~55.5%、4.9%~62.7%,株高平均增加12.7%,养分吸收量平均增加38.5%,氮肥利用率从9.1%增至30.8%.研究显示,在高盐分累积的设施土壤中,氮肥减施可促进作物根系生长,同时提高氮肥利用率.      

松花湖表层沉积物中PAHs及PAEs污染特征

松花湖是吉林省面积最大的湖泊和重要水源地,具有防洪排涝、灌溉供水、航运旅游等重要功能.为探究松花湖中PAHs（多环芳烃）和PAEs（邻苯二甲酸酯）的主要污染来源及生物毒性风险,于2017年7月采集松花湖21个表层沉积物样品,采用GC-MS测试16种US EPA（美国环境保护局）优先控制PAHs和6种PAEs的质量分数,并通过统计学方法对调查结果进行分析.结果表明:①松花湖沉积物中w（∑₁₆PAHs）范围为23.1~554.8 ng/g,平均值和中位值分别为172.9和123.2 ng/g,w（∑₁₆PAHs）高值分布在漂河镇和丰满乡附近湖区,主要来源于石油燃烧污染,贡献率为57.9%,其次为煤及生物质燃烧污染、石油泄露污染,贡献率分别为21.1%、21.0%.②松花湖沉积物中w（∑₆PAEs）范围为33.7~2 062.3 ng/g,平均值和中位值分别为240.4和72.7 ng/g,主要成分为DBP（邻苯二甲酸二正丁酯）和DEHP（邻酞酸二辛酯）,w（∑₆PAEs）高值分布在旺起镇附近湖区,其来源主要与城镇生活污染输入有关.③松花湖沉积物中PAHs、PAEs污染生态风险较低,只有部分采样点存在低度潜在生态风险,但旺起镇附近湖区沉积物中的w（DBP）已经临近ERL（效应区间低值）,需加以关注.研究显示,松花湖PAHs、PAEs污染程度较低,为加强松花湖饮用水源地保护,应着重加强交通燃油污染源的风险防控,同时在乡镇附近湖区应加强燃煤和生活污染源的监管力度.      

太湖湖西典型区水体硝酸盐含量对反硝化作用影响实验研究

以太湖湖西为例,采用流动培养同位素添加法,分别模拟了湖西北、湖西南地区不同温度及有机碳浓度下的底泥原位反硝化作用,结果表明只有水体硝酸盐含量高的湖西北地区底泥反硝化速率受温度和有机碳影响明显,水体硝酸盐含量低的湖西南地区底泥反硝化速率受水体温度、有机碳含量影响较小.研究结果表明,太湖湖西北地区22、27、32℃时反硝化速率分别为(77.62±5.23)、(156.01±12.01)、(309.36±20.31)μmol·m^-2·h^-1.湖西北区域上覆水有机碳含量为0、4、10 mg·L^-1时,沉积物平均反硝化速率分别为177.39、203.48、275.85μmol·m^-2·h^-1.根据皮尔逊相关性分析可知,太湖反硝化速率与水体硝酸盐含量呈显著相关,即水体氮素构成是影响底泥反硝化速率的最根本原因,只有硝酸盐供给充足,底泥反硝化速率才会随着温度及水体碳源的变化而变化.     

太浦河水体与沉积物中重金属的季节变化特征与污染评价

太浦河是长三角生态绿色一体化发展示范区内唯一横跨两省一市的代表性河流,也是黄浦江上游的重要备用水源地,为了解太浦河重金属的多介质(表层水、上覆水、孔隙水和沉积物)分布特征、污染现状和生态风险,对太浦河重金属(As、 Cd、 Co、 Cr、 Cu、 Mn、 Ni、 Pb、 Sb和Zn)含量进行分析,采用内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染现状和潜在生态风险进行评价,此外还利用健康风险评价模型对太浦河表层水重金属进行健康风险评价.结果表明,太浦河表层水在春季时上游点位Cd、 Cr、 Mn和Ni的浓度超过Ⅲ类水限值,Sb在冬季时所有点位浓度均超过Ⅲ类水限值;上覆水在丰水期时As的平均值超过Ⅲ类水限值;孔隙水在丰水期时As和Cd的平均值超过Ⅲ类水限值.表层水健康风险评价表明成人和儿童均在春季有较高的健康风险,其余季节健康风险较低;儿童的健康风险明显高于成人;健康风险主要来自于化学致癌重金属元素As、 Cd和Cr.太浦河沉积物中Co、 Mn、 Sb和Zn在4个季节平均值均超过上海市土壤环境背景值,As、 Cr和Cu在夏季、秋季和冬季平均含量超过上海市土壤环境背...