河湖底泥污染物释放影响因素及底泥处理的研究进展

结合国内外的研究,对温度、pH值、溶解氧等环境因素影响污染物释放的机制进行了综述。其中,温度的升高会促进底泥中氮磷的释放;随着溶解氧含量的增多,污染物越发不易释放;但pH值对底泥中的氮磷以及重金属的释放影响规律则各有不同。此外,结合国内外工程案例及试验研究,对污染底泥的治理技术进行了总结,分析了物理、化学和生物处理方法的利弊。联合处理方法则综合了多种方法的优点,具有良好的应用前景。     

典型城市浅水湖泊沉积物磷原位物理化学控制技术

沉积物磷是受污染的典型城市浅水湖泊中重要的内源磷来源,关于沉积物控制技术的研究近年来受到广泛重视。针对沉积物磷原位处理技术,将其按原位物理技术和原位化学技术两方面进行了分类,并总结了各个类别中各技术的作用特点和研究进展,并对原位处理技术的未来发展进行了展望。     

Particle size distribution and characteristics of heavy metals in road-deposited sediments from Beijing Olympic Park

Due to rapid urbanization and industrialization, heavy metals in road-deposited sediments (RDSs) of parks are emitted into the terrestrial, atmospheric, and water environment, and have a severe impact on residents' and tourists' health. To identify the distribution and characteristic of heavy metals in RDS and to assess the road environmental quality in Chinese parks, samples were collected from Beijing Olympic Park in the present study. The results indicated that particles with small grain size (< 150 μm) were the dominant fraction. The length of dry period was one of the main factors affecting the particle size distribution, as indicated by the variation of size fraction with the increase of dry days. The amount of heavy metal (i.e., Cu, Zn, Pb and Cd) content was the largest in particles with small size (< 150 μm) among all samples. Specifically, the percentage of Cu, Zn, Pb and Cd in these particles was 74.7%, 55.5%, 56.6% and 71.3%, respectively. Heavy metals adsorbed in sediments may mainly be contributed by road traffic emissions. The contamination levels of Pb and Cd were higher than Cu and Zn on the basis of the mean heavy metal contents. Specifically, the geoaccumulation index (I_geo) decreased in the order: Cd > Pb > Cu > Zn. This study analyzed the mobility of heavy metals in sediments using partial sequential extraction with the Tessier procedure. The results revealed that the apparent mobility and potential metal bioavailability of heavy metals in the sediments, based on the exchangeable and carbonate fractions, decreased in the order: Cd > Zn ≈ Pb > Cu.     

镇江市古运河河岸沉积物重金属分布特征及潜在生态风险评价

对镇江市古运河河岸7个表层沉积物中重金属As、Cu、Pb、Cd、Zn、Cr含量进行测定,并通过富集系数、地累积指数法、潜在生态风险评价以及主成分分析等对沉积物重金属的分布特征进行综合分析与评价.结果表明:(1)古运河河岸带沉积物Cr、Cu、Zn、As、Pb和Cd元素的含量平均值分别为45.07、41.70、254.06、19.67、45.88、0.75 mg·kg-1,p H平均值为7.98.对比《国家土壤环境质量标准》可知,沉积物中Cu、Zn、Pb、As属于超一级标准,而Cd属于超二级标准.(2)6种重金属的富集系数表现为:AsCdPbZnCuCr,且综合富集系数在空间上表现为:G2G5G1G4G3G7G6;(3)古运河河岸表层沉积物地累积指数表现为AsCdPbCuZnCr,6种重金属中As富集量最大,Cr的富集量最小.(4)单项潜在生态危害系数结果表明,Cr、Cu、Zn、Pb均为轻微生态危害程度,As和Cd处于中等生态危害程度.从RI值判断,古运河河岸沉积物总体处于轻微生态危害.(5)相关性和主成分分析结果表明,Pb、Cu、Cr、Cd是决定第一主成分的4个主要因子,且Cu与Pb、Cd以及Pb与Cd元素具有相同的污染源.As、Zn在第二主成分中具有较高的载荷值,且As与Zn之间的相关性较弱,表明这两种重金属并非来自同一污染源.     

干旱区绿洲城郊排污渠沉积物重金属污染与释放特征

在白银市城郊东大沟沿程采集了8个沉积物样品,采用Tessier五步连续提取法和静态释放试验研究了沉积物中重金属的污染特征及在不同离子强度条件下沉积物中重金属的释放规律.结果表明:(1)东大沟沉积物中Cd、Cu、Pb、Zn的含量均超过了甘肃省土壤元素背景值,其平均值分别为背景值的128.83、12.71、26.90、17.99倍.(2)沉积物中Cd和Cu主要以残渣态和有机结合态存在,Zn主要以有机结合态和铁锰氧化物结合化态存在,Pb主要以铁锰氧化物结合态存在;沉积物中重金属的活性顺序为ZnPbCdCu.(3)随着离子强度的增大,沉积物中Cu、Pb、Zn的释放量随之增加,沉积物中Cd的释放量则是先增加后减少.     

洞庭湖表层沉积物重金属生态风险及其变化趋势研究

尽管针对洞庭湖沉积物中重金属的研究工作较多,但是针对其生态风险及其变化趋势的研究工作比较少见。基于2012年2月和2013年4月对洞庭湖9个具有代表性监测点位的采样分析以及相关监测历史资料的收集,采用Hakanson生态危害指数法,研究了洞庭湖表层沉积物中重金属的生态风险及其变化趋势。结果表明,洞庭湖表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu和Pb的含量分别为0.60~20.7 mg·kg-1、0.090~0.640 mg·kg-1、10.4~83.7 mg·kg-1、17.9~70.9 mg·kg-1和16.9~95.8 mg·kg-1,其大小顺序为PbCuAsCdHg。洞庭湖表层沉积物中重金属单因子生态风险程度顺序为CdHgAsPbCu,Cd和Hg为主要重金属风险污染物,其中Cd为首要污染物;全湖RI值在117.10~589.80之间,平均289.99,在空间分布上,表现为南洞庭湖区西洞庭湖区东洞庭湖区;根据Hakanson提出的分级标准,南洞庭湖区Cd具有极高的生态风险,全湖生态风险程度为中。初步分析结果表明,30年来,除Hg外,其它重金属生态风险均有一定上升,其中以Cd的上升趋势较明显,全湖重金属生态风险程度由低生态风险上升到中生态风险,提高了一个等级。因此,洞庭湖流域重金属污染治理应以湘江和资水的Cd为重点。     

沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应

以淡水底栖动物花翅羽摇蚊幼虫和淡水单孔蚓为研究对象,研究了沉积物中五氯酚对底栖生物的急慢性毒性效应。五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫96 h及10 d的半数致死浓度(LC50)分别为20.6 mg·kg-1和12.5 mg·kg-1,28 d羽化半数抑制浓度(EC50)为0.79 mg·kg-1。沉积物中五氯酚对花翅羽摇蚊幼虫的羽化具有延滞作用,而且对雌性摇蚊羽化的延滞作用大于雄性,最终导致羽化摇蚊的性别失衡。淡水单孔蚓对五氯酚的耐受力较摇蚊幼虫强。五氯酚对淡水单孔蚓的96 h及14 d的LC50分别为37.6 mg·kg-1和20.2 mg·kg-1,对淡水单孔蚓21 d生长抑制的EC50为1.39 mg·kg-1。研究结果对推导五氯酚沉积物质量基准和进行沉积物生态风险评价提供依据。     

摇蚊幼虫与霍普水丝蚓扰动对河流沉积物中氮、磷、氧释放的影响

定量研究河床沉积物中的生物扰动对污染物的影响效应,对于维护河流健康具有重要的理论指导作用.基于室内实验模拟摇蚊和霍普水丝蚓对河床沉积物的扰动过程,研究两种生物扰动作用对沉积物中氮、磷释放以及生物扰动对上覆水中溶解氧的影响.在相同的沉积物环境中分别放入单一物种,实验结果显示,相对于空白组,摇蚊幼虫组的上覆水中氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为2.32、0.787、0.105 mg · L^-1,霍普水丝蚓组的氨氮、总氮、总磷平均净增量分别为0.72、0.462、0.063 mg · L^-1,表明摇蚊幼虫和霍普水丝蚓的扰动作用均能促进沉积物中氨氮、总氮、总磷向上覆水中的释放,且摇蚊幼虫对污染物释放的作用效果比水丝蚓更明显;当摇蚊幼虫和水丝蚓混合放入后,摇蚊幼虫对沉积物中氨氮、总氮、总磷释放起主要促进作用;在混合实验组(摇蚊23条,霍普水丝蚓47条)中,氨氮、总氮、总磷的平均净增量均低于单一物种的摇蚊组和水丝蚓组,表明在该组中,摇蚊幼虫和霍普水丝蚓在沉积物中共同扰动作用对氮、磷释放的促进效果减弱;对上覆水中溶解氧浓度而言,摇蚊所占比例越高,溶解氧浓度就越低,且上覆水中的溶解氧浓度变化,会影响生物扰动对沉积物氮、磷释放的效果.     

鄱阳湖沉积物有机磷累积特征及其与流域发展间的响应关系

选取了鄱阳湖4个柱状沉积物,应用改进的Hedley磷形态连续提取法和有机磷(OP)酶水解技术,研究了其OP累积特征、生物有效性变化及其与流域发展间的响应关系.结果表明:1自1972年以来,鄱阳湖沉积物OP含量呈持续增长趋势,其中南部湖区和"五河"尾闾区较北部和中部湖区增长趋势明显;不同阶段沉积物OP中H2O-Po和HCl-Po含量呈先下降,而近十年又有所增加趋势;Na OH-EDTA-Po含量则呈持续增长趋势,即鄱阳湖沉积物OP增加主要是由于Na OH-EDTA-Po的增加所致.2鄱阳湖沉积物各形态OP组成各异,其中H2O-Po含量较低,以类植酸磷为主,生物有效性较低;Na OH-EDTA-Po含量较高,以活性单酯磷为主,生物有效性较高.鄱阳湖沉积物OP增加主要来源于活性单酯磷,其生物有效性也呈增长趋势,二酯磷和类植酸磷则在1972—2002年间为下降趋势,2002年以来有所增加.3鄱阳湖沉积物OP,特别是Na OHEDTA-Po的累积主要受流域农业面源污染影响,其中沉积物OP和Na OH-EDTA-Po含量与流域单位面积磷肥施用量显著正相关,表明流域农业面源污染是导致鄱阳湖沉积物OP含量增加的重要原因之一.     

HCl改性沸石和方解石复合覆盖层控制底泥氮磷释放的效果及机理研究

提出了HCl改性沸石和方解石复合覆盖控制底泥氮磷释放的新方法,利用摇床振荡试验和底泥氮磷释放控制模拟试验,设计了5种底泥处理方案,重点针对HCl改性沸石和方解石复合覆盖技术研究了其抑制底泥氮磷释放的效果及机理.结果表明,方解石覆盖层可以较好地抑制底泥磷的释放,而对底泥氨氮释放的抑制效果较差.天然沸石和方解石复合覆盖层不仅可以有效地抑制底泥氨氮的释放,而且可以有效地抑制底泥磷的释放.采用HCl对沸石进行改性,可以提高沸石和方解石复合覆盖层抑制底泥磷释放的效率,模拟期间复合覆盖层对底泥磷释放通量的抑制率由天然沸石的84%提高到HCl改性沸石的91%.采用HCl对沸石进行改性,降低了沸石和方解石复合覆盖系统有效控制底泥氨氮释放的持续时间,与天然沸石相比,相同投加量条件下HCl改性沸石有效控制底泥氨氮释放的持续时间缩短了1/3左右.采用HCl对沸石进行改性增强了复合覆盖系统抑制底泥磷释放效率的机理与HCl改性降低了沸石Na⁺的交换量并提高了沸石H⁺的交换量相关.