陆浑水库沉积物重金属空间分布特征及风险评价

为了解洛阳市饮用水水源地陆浑水库沉积物中重金属污染程度,采集32个点位的表层沉积物,分析6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的空间分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数和聚类分析等方法对研究区重金属污染程度进行评价、生态风险评价及源解析.结果表明：Cd、Cu、Pb和Zn含量超过黄河流域河南段重金属土壤背景值,分别是其8.8、2.0、6.5、2.3倍,重金属存在明显富集,且主要污染集中于坝前区域.地累积指数法评价结果显示,Cd为强污染,Pb为中-强污染.潜在生态风险指数表明,陆浑水库沉积物重金属风险呈自上游至下游逐渐增强的趋势,总体处于高度生态危害,潜在生态风险指数均值达到312.94,其中Cd为主要贡献因子.富集系数法和聚类分析结果显示：Cd、Cu、Pb和Zn主要为人为源,Cr和Pb以自然源为主.总体而言,陆浑水库沉积物中重金属Cd和Pb污染相对较重,可能会对水库水环境构成威胁.     

咖啡因在河流沉积物中吸附的影响因素及模拟研究

咖啡因是一种在环境中广泛存在的药物,其在水系环境的迁移和分布主要受到吸附行为的影响.在实验室条件下,近似模拟自然河流水/泥界面,应用中心复合实验设计,考察了温度、pH、有机质含量和转速等对咖啡因吸附的影响;利用实验所得数据,分别拟合和验证了基于线性方程和神经网络的咖啡因吸附模型,通过对比拟合和验证结果得到适用于自然河流的咖啡因吸附模型.实验结果表明,咖啡因在沉积物中的吸附呈现先快速后缓慢的过程,30 h内吸附比例超过90%;咖啡因的吸附是放热反应,低温有利于咖啡因的吸附;而转速增大能促进咖啡因的吸附反应;pH和有机质含量的影响较小.模型模拟结果表明,两种模型均能较好地拟合吸附实验结果,但神经网络模型的拟合程度和精度均优于线性方程模型;且交叉验证结果表明,利用不同组数据进行训练,神经网络模型均取得了优于线性方程的拟合结果.因此,在所考察的因素和浓度范围内,神经网络模型较好地预测了自然河流沉积物中咖啡因的吸附行为.     

金山湖底泥重金属稳定化处理效果及机制研究

采用氧化钙和过氧化钙及二者混合物对底泥中的重金属进行稳定化试验,研究了稳定化后底泥中重金属迁移情况,并对底泥重金属稳定化技术的机制进行初步探讨.酸雨淋溶试验结果表明,底泥经CaO、CaO CaO2、CaO2稳定化后, pH=2.9时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为96、97和93mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第6层,首层迁移量为128mg/kg; pH:5.0时, Zn迁移到第3层,其首层迁移量分别为87、90和89mg/kg,而空白试验中Zn迁移至第5层,首层迁移量为112mg/kg,这说明稳定化底泥中Zn的迁移速度和首层迁移量均有降低,3种稳定化药剂能够降低其在土壤中的迁移能力;淋溶液pH值对Zn的迁移能力有影响, pH较高能够减缓Zn在土壤中的迁移速度,降低其首层迁移量; Ni和Cd的酸雨淋溶试验也可得出同样结论.重金属稳定化机制试验结果表明,经上述3种药剂稳定化处理后,底泥pH值由6.76分别上升到8.33、8.15和8.21, TOC含量分别降低5%、10.9%和13.1%; Zn、Ni和Cd的稳定态含量分别增加10.6%、1.7%和4.5%,这是导致重金属迁移能力下降的主要原因;由此可见,3种药剂对同一金属的稳定化作用无明显差异;从不稳定态向稳定态转化的比例来看,稳定化药剂对不稳定态金属的稳定能力次序为: Zn>Cd>Ni.     

多环芳烃在珠江口的百年沉积记录

伶仃洋西滩为珠江口的重要沉积区之一.本文分析了采自伶仃洋西滩沉积钻孔(Core 25)中多环芳烃的垂直分布和含量特征,结合²¹⁰Pb定年,重现了该地区近百年来多环芳烃(PAH)的沉积历史.多环芳烃在整个沉积剖面(0～62cm)的含量介于59～330ng·g^-1 (干重) .从19世纪60年代开始,PAH沉积通量逐渐上升,在20世纪50年代达到第一个高峰值.PAH含量在20世纪60～70年代有所降低.20世纪80年代后,PAH含量急剧上升,并在90年代达到最高值.珠江口沉积柱中的多环芳烃主要为热成因来源,其通量变化与周边人类活动(国内生产总值,机动车数量,能源消耗)呈正相关.大气干湿沉降及地表的冲刷作用是PAH进入水体沉积物的主要途径.     

水体沉积物质量基准研究现状

沉积物质量基准是对水质基准的补充,对水质管理具有重要意义。目前国际上沉积物质量基准计算方法有十几种。对各种方法的理论基础、数据需求、适用范围等方面进行了概述之后,综合分析了各种方法的理论基础。研究结果认为,应将建立沉积物质量基准的方法分为以生物效应数据为基础的生物效应数据库法和以相平衡分配原理为依据的相平衡分配法。而根据统计方法不同,生物效应数据库法又分为单值基准、双值基准和三轴图法。同时还对美国、加拿大、荷兰、英国、澳大利亚和新西兰的沉积物质量基准研究发展和应用概况进行了分析。结合我国实际情况认为,依赖于大量生物效应数据的生物效应数据库法,目前在我国的适用范围有限,只能用于推导少数几种污染物的基准值。相平衡分配法具有可靠的理论基础而且不需要大量的生物效应数据,具有很大的发展潜力。因此,对于目前沉积物质量基准研究处于初级阶段的我国,更适合使用相平衡分配法计算污染物沉积物质量基准。     

纳米Al_2O_3和Cd联合暴露对铜锈环棱螺体内Cd的生物积累和抗氧化酶活性的影响

金属氧化物纳米颗粒的广泛应用导致它们大量地释放到水环境中,其独特的理化性质有可能改变水环境中其他共存污染物(如重金属)的生态毒性。为评价沉积物中纳米氧化铝(Al2O3-NPs)对重金属Cd生态毒性的影响,采用底栖生物慢性暴露研究了Al2O3-NPs存在条件下Cd在底栖动物铜锈环棱螺体内生物积累的变化和Cd对肝胰脏抗氧化防御系统关键成分超氧化物歧化酶(SOD)与脂质过氧化指标丙二醛(MDA)以及Ⅱ相反应的关键酶谷胱甘肽-S-转移酶(GST)的影响。结果表明,低Cd浓度(5μg·g-1)时,Al2O3-NPs对Cd生物积累没有影响;中、高Cd浓度(25、100μg·g-1)时,Al2O3-NPs显著促进Cd的生物积累,Al2O3-NPs对Cd的生物转运具有明显的携带效应。低Cd浓度时,无Al2O3-NPs处理组和Al2O3-NPs处理组的SOD活性与对照组相比均没有显著差异;中Cd浓度时,SOD活性显著升高,而高Cd浓度时,SOD活性显著下降,而且Al2O3-NPs处理组的SOD活性显著低于无Al2O3-NPs处理组,Al2O3-NPs的存在加重了Cd对肝胰脏细胞的氧化胁迫或损伤。高Cd浓度时,无Al2O3-NPs处理组和Al2O3-NPs处理组的MDA水平均显著升高,但Al2O3-NPs处理组的MDA水平显著低于无Al2O3-NPs处理组,进一步证明Al2O3-NPs对Cd氧化损伤的增强作用。中、高Cd浓度时,无Al2O3-NPs处理组和Al2O3-NPs处理组的GST活性均显著下降,但Al2O3-NPs处理组的GST活性均显著低于无Al2O3-NPs处理组,同样说明了Al2O3-NPs对Cd毒性的增强作用。本研究提供了在沉积物-底栖动物体系中Al2O3-NPs促进重金属生物积累的证据,而且Cd毒性的变化与肝胰脏中Cd的生物积累水平的变化基本一致,在中、高Cd浓度下,由于Al2O3-NPs的存在显著促进了Cd的生物积累,因而增强了Cd对铜锈环棱螺的生态毒性。     

Speciation of organic phosphorus in a sediment profile of Lake Taihu II. Molecular species and their depth attenuation

The understanding of organic phosphorus(P) dynamics in sediments requires information on their species at the molecular level,but such information in sediment profiles is scarce.A sediment profile was selected from a large eutrophic lake,Lake Taihu(China),and organic P species in the sediments were detected using solution phosphorus-31 nuclear magnetic resonance spectroscopy(31 P NMR) following extraction of the sediments with a mixture of 0.25 mol/L NaOH and 50 mmol/L EDTA(NaOH-EDTA) solution.The results showed that P in the NaOH-EDTA extracts was mainly composed of orthophosphate,orthophosphate monoesters,phospholipids,DNA,and pyrophosphate.Concentrations of the major organic P compound groups and pyrophosphate showed a decreasing trend with the increase of depth.Their half-life times varied from 3 to 27 years,following the order of orthophosphate monoesters > phospholipids DNA > pyrophosphate.Principal component analysis revealed that the detected organic P species had binding phases similar to those of humic acid-associated organic P(NaOH-NRP HA),a labile organic P pool that tends to transform to recalcitrant organic P pools as the early diagenetic processes proceed.This demonstrated that the depth attenuation of the organic P species could be partly attributed to their increasing immobilization by the sediment solids,while their degradation rates should be significantly lower than what were suggested in previous studies.     

白洋淀不同类型水体表层沉积物重金属的赋存形态及风险

选取白洋淀中水道、沟壕、淀面和鱼塘这4种水体类型,采用改进的BCR提取法分析沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的形态特征,运用潜在生态风险指数、次生相与原生相（RSP）和风险评估编码（RAC）等方法对白洋淀沉积物重金属含量进行系统性的污染评估和生态风险评价.结果表明：①沉积物中重金属ω（Cd）、ω（Cu）和ω（Zn）均值分别为0.37、28.49和83.08 mg·kg^-1,分别有94.91%、73.91%和46.39%的点位超过土壤背景值.② Cd以非残渣态（F1+F2+F3）为主,质量分数范围为54%~97%,Cr以残渣态（F4）为主,质量分数为87%~99%.Cu、Ni、Pb和Zn主要以残渣态存在,但在非残渣态中Cu和Ni以可氧化态（F3）为主,Pb和Zn以可还原态（F2）为主.③基于RAC评价结果：Cd在水道、沟壕、开阔淀面和鱼塘分别有68.97%、39.89%、54.84%和49.78%的点位存在风险,而Cu、Ni和Pb等重金属风险较低.总体而言,白洋淀重金属总体污染水平较低,但在南刘庄片区的府河和白沟引河入河口等部分水道区域Cd存在生态风险和较高的生物可迁移性.     

东太湖沉积物中氮的积累与水生植物沉积

为揭示浅水湖泊沉积物中氮的积累及其与水生植物间的关系,1993年11月在东太湖42个样点上采集了沉积物柱状样品并进行了分析。东太湖硬度小于5kgf/cm²的松软淤积层平均厚度0.96m,全湖淤积量149×106t。粉沙质淤积物中总氮（TN）含量0.009％～0.801％,总有机碳（TOC）含量0.01％～17.36％,变幅极为悬殊。总氮含量与总有机碳含量间呈密切的线性正相关TN（％）＝0.0251TOC（％）＋0.0063,表层沉积物中总氮和总有机碳含量都与水生植物的现存量有较为显著的正相关。这说明,氮和有机碳主要经过水生植物的生物沉积途径进入沉积物,水生植物有将湖水中的氮传输到底泥中,使其进入地球化学循环的功能,这对于降低湖水中的氮含量、防止富营养化有积极的意义     

太湖沉积物好氧细菌空间分布与氮磷来源及风险

沉积物中氮磷释放到湖水中会加剧湖泊的富营养化,危害生态安全和人类健康.微生物在氮磷转换中不可或缺,准确分析沉积物中氮磷分布特征和来源以及与微生物的关系是湖泊富营养化管控的重要前提.以太湖为研究区,采集30个表层沉积物样品,测定并分析了粒度、pH、有机质（OM）、溶解性有机碳（DOC）、全磷（TP）、全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）和溶解性有机氮（DON）等指标含量及空间分布特征,同时利用营养琼脂（NA）培养基以平板计数法测定好氧细菌（AB）数量.结合主成分分析（PCA）和Pearson相关分析探究了太湖沉积物和AB空间分布特征和来源.采用综合污染指数法和有机污染指数法研究了太湖沉积物污染特征.结果表明,太湖表层沉积物指标平均值如下：AB为9.25×10⁴ CFU ·g^-1,平均粒径（M_Z）为17.59 μm,pH为7.62,ω（OM）为15.05g ·kg^-1,ω（DOC）为71.60mg ·kg^-1,ω（TP）为598.13mg ·kg^-1,ω（TN）为1113.92 mg ·kg^-1,ω（NO₃^--N）为3.22mg ·kg^-1,ω（DON）为22.60mg ·kg^-1.综合污染指数（FF）显示太湖中的点位13%为中度污染,87%为重度污染.TN除在湖心区、南部湖区和东太湖西部的部分湖区为轻度污染外,其余区域为中重度污染.除竺山湾为重度污染外,太湖中TP整体上为轻中度污染.有机污染指数（OI）表明,太湖沉积物有机污染较轻,主要与有机氮（ON）污染有关.太湖中DOC、DON、TN和OM主要来源于水生植物的影响,TP和AB主要来源于河流外源输入的影响.研究将为湖泊富营养化治理提供理论支撑,也为进一步研究AB去除沉积物中氮磷污染提供新思路.