基于多元统计技术的赣江沉积物重金属污染评价

赣江是鄱阳湖重要入湖河流,为了解赣江流域沉积物重金属空间分布及污染状况,本文布设了29个采样点,对赣江沉积物重金属(Cu、As、Cd、Pb、Hg、W、Cr、Mn、Zn)含量和序列组分进行了测定及分析,并运用污染负荷指数(PLI)、地累积指数(Igeo)和潜在生态风险(RI)指数评价沉积物重金属污染程度.结果 表明,Mn、Cu、Zn、As、Cd、W、Hg和Pb的平均浓度分别超出本底3.8、4.1、5.2、3.0、22.7、5.0、11.8、1.6倍.其中,章江(Z)分布较高的Cu、As、Cd、Pb、Hg、W;桃江(T)分布较高的Cr和Mn;赣江(G)分布较高的Zn.所有采样点的PLI值均大于1,表明所有采样点均受到重金属污染;Igeo评价结果表明,赣江沉积物重金属Igeo依次为Cd(3.4)＞Hg(1.7)＞Zn(1.6)＞Cu(1.2)＞Mn(1.0)＞As(0.4)＞W(0.3)＞Pb(-0.1)＞Cr(-3.7);其中Cd的污染程度最高,Zn、Hg、 Cu,As、W、Pb为轻度污染,沉积物中Cr的Igeo＜0,表明赣江未受到Cr的污染.RI均值均大于150,表明赣江水系沉积物重金属均存在潜在风险,且赣江沉积物重金属污染对鄱阳湖构成严重威胁.     

含砷矿区河流沉积物粒径组成及砷赋存特征

矿区河流沉积物是重金属污染物的迁移载体。研究了某含砷矿区河段沉积物砷含量分布、赋存形态及粒径对沉积物中砷水力传输的影响机制。结果表明:矿区河流沉积物中砷污染问题突出;沉积物颗粒大小不仅影响砷在沉积物组分中的分配与赋存形态,还会影响水环境中砷的传输。在矿区上游和中上游河段,沉积物均以粗砂、中砂组分为主,上游河段沉积物中砷含量为18.53 mg/kg,主要来源于原生矿物,以结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定形式存在。中上游河段沉积物中砷含量达到3492 mg/kg,主要来源于采矿活动导致矿石中砷的氧化溶出和部分原生矿物,粗砂、中砂组分(73.90%)中砷以弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态为主,分别占总砷含量的83.71%和83.82%,细砂、极细砂、粉砂中砷主要以专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态存在,分别占总砷含量的58.72%、58.51%和73.10%。在距离矿区2,4 km处的中游、下游河段沉积物砷含量仍有371,247 mg/kg,以细砂、极细砂、粉砂为主,其中专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷是主要形态;沉积物<0.25 mm(细砂、极细砂、粉砂)组分中砷含量是粗砂组分的1.5倍,<0.25 mm细颗粒沉积物对砷的水力传输起主导作用。因此,应加强废弃含砷矿区河流生态治理和水土保持,防止细泥沙入水;同时,加强下游河段沉积物生态疏浚和修复治理,防止沉积物中砷的再释放。     

有机质对三峡库区消落区沉积物磷释放的影响

以三峡库区丰都消落区沉积物为研究对象,通过分析沉积物中磷的赋存形态,以及去除轻组有机质沉积物和沉积物矿物质对磷的吸附等温曲线,揭示了磷的赋存形态及释放与有机质的关系. 结果表明:消落区本底土壤较沉积物w(总磷),w(有机磷)及w(活性磷)更高,首次覆水时更具潜在释磷风险,夏季出露期有利于沉积物有机质和有机磷积累,沉积物有机质矿化分解对磷释放起促进作用,沉积物中w(有机质)与w(有机磷)呈显著正相关,与w(无机磷)呈负相关.      

美国水环境质量基准体系

美国依据《清洁水法》建立了一套较完善的水环境质量基准体系,并开展了水生生物基准、人体健康基准、营养物基准、沉积物质量基准、细菌基准、生物学基准、野生生物基准和物理基准等方面的研究. 在重点分析美国水环境质量基准体系、基准制定方法和研究进展的基础上,提出了我国开展水环境质量基准研究的建议,即提高对我国开展水环境质量基准研究的迫切性和重要性的认识,并根据我国的实际情况,建立一套适合我国国情的水环境基准体系和基准制订工作指南,同时做好国外水环境质量基准的采用与验证工作.      

成渝经济区河流表层沉积物中多溴联苯醚的分布特征

在成渝经济区内采集了19个表层沉积物样品,采用GC/MS方法对其中的PBDEs(Polybrominated Diphenyl Ethers,多溴联苯醚)进行了检测. 结果表明,沉积物中w(ΣPBDEs)(ΣPBDEs包括BDE-1,BDE-15,BDE-17,BDE-28,BDE-47,BDE-66,BDE-71,BDE-85,BDE-99,BDE-100,BDE-126,BDE-138,BDE-153,BDE-154,BDE-166,BDE-181,BDE-183和BDE-190)为0.20～6.45 ng/g,w(BDE-209)为0.44～6.29 ng/g. 与其他地区相比,成渝经济区内PBDEs的污染水平相对较低, 大部分样品中的PBDEs以BDE-209为主,说明成渝经济区河流沉积物中的PBDEs主要来自十溴联苯醚; 但PBDEs的组成特征显示,彭山岷江大桥沉积物中的PBDEs主要来自五溴联苯醚,而官渡沉积物中的PBDEs主要来自八溴联苯醚. 此外,一些以往工作较少关注的PBDEs单体,如BDE-1,BDE-15,BDE-181和BDE-190等,不但在沉积物中的检出率较高(均高于70%),而且有的含量也相对较高.      

大伙房水库沉积物重金属形态分析及污染特征

采用BCR连续提取法对大伙房水库沉积物中7种重金属元素(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd和Pb)的赋存形态进行了分析,并结合重金属总量讨论了各元素的潜在环境危害性. 结果表明,Cd主要以醋酸可提取态及可还原态存在,具有很强的环境危害; Pb主要以极高比例的可还原态存在,潜在环境危害较高; Zn,As和Cu存在较大比例的酸可提取态及可还原态,也具有一定程度的潜在环境危害; Cr和Ni以残渣态为主,产生环境危害的可能性极小. 相关分析结果显示,Cu,Zn,As,Cd和Pb各赋存形态含量及总量与沉积物性质之间的相关性均不显著,说明大伙房水库沉积物受到了这5种重金属元素外源输入的影响.      

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

曹妃甸老龙口现代沉积环境及重金属污染特征研究

利用测年、重金属测定、粒度测定等方法,对河北曹妃甸老龙口区域的7个柱状沉积物进行了粒度、沉积物的测年、重金属含量测定和分析,探讨潮滩重金属沉积的控制因素和迁移规律.结果显示,老龙口潮滩属于细沙和粉沙,根据同位素测年结果,L06沉积速率最大,为0.90cm/a;其余柱状样沉积速率均小于0.5cm/a,平均沉积速率为0.32cm/a,曹妃甸潮滩属于缓慢沉积;柱状样垂直方向波动剧烈,受人类活动影响明显.重金属的含量在柱样的30~40cm深度呈现向表层递增的趋势,Hg、Cr的污染比较严重、其他元素基本无污染.虽然多数重金属元素在背景值附近没有出现污染现象,生态危害性极低,但是,受Pb、Hg中度重金属生态危害的影响,该区域多种重金属生态危害指数(ERI)达158.41,表现为中等程度的生态危害性;存在一定的潜在生态风险.     

东湖沉积物中dNaR活性和硝酸盐还原菌的垂向分布

测定了武汉东湖污染负荷不同的3个点位(污染负荷为3号>2号>1号)柱状沉积物中异化性硝酸还原酶(dNaR)活性以及硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的垂向变化,分析了dNaR活性与硝酸盐还原菌数量、TOC、TN、NO3--N的相关性.结果表明,不同点位沉积物中dNaR活性不同,污染负荷最高的3号点位dNaR活性最高,污染负荷最低的1号点活性最低.不同点位沉积物中dNaR活性在垂向分布上具有相似特征:0~15cm沉积物中活性较大,15cm以下随着深度的增加,酶活性迅速降低.硝酸盐还原菌数量在垂向分布上随着深度的增加而减小. dNaR活性与TOC、TN不具有相关性,而与NO3--N呈正相关(P<0.05);dNaR活性与硝酸盐还原菌数量呈显著性相关(P<0.01).     

颤蚓扰动作用对铅镉在沉积物-水相中迁移的影响

采用实验室模拟的方法,研究颤蚓的扰动对松花江上游沉积物中Pb、Cd迁移过程的影响,并分析了Pb、Cd在生物体内的富集过程.结果表明,生物扰动带来的悬浮作用造成沉积物中Pb和Cd的释放,被释放的Pb和Cd主要吸附在悬浮颗粒中,在颤蚓体内的富集并不明显;而添加Pb后,颤蚓体内Pb浓度随时间延长明显增加,主要与颤蚓的新陈代谢方式有关.在没有生物扰动的处理中,显著增加的Pb主要集中在表层,而有生物扰动的处理中,在不同深度沉积物中均有增加.生物的扰动不仅显著增加了水中Pb和Cd浓度,而且促进水相中的Pb向沉积物深层的扩散.