黄河包头段水-沉积物系统中重金属的污染特征

以系统的形态分析实验研究为基础 ,结合上覆水、悬浮物、沉积物及孔隙水中重金属的分布特征 ,评价了黄河包头段水体中重金属 (Cu、Pb、Zn、Cd)的潜在危害程度 .结果表明 ,黄河包头段干流沉积物中Pb、Cd等重金属具有较大的潜在生态危害性 ,更易造成污染 ;包头市工业废水对黄河干流水体重金属污染有明显的迭加作用 .此外 ,分层位 (按深度 )计算的SQC值结果揭示 ,用表层沉积物或不同层位 (深度 )的混合沉积物所得沉积物重金属质量基准代表某一区域或河段沉积物重金属质量基准有一定的风险性 .     

黄河包头段沉积物中生物可给态重金属分布研究

结合沉积物孔隙水,对黄河包头段柱状沉积物中重金属元素(Cu,Pb,Zn,Cd和Cr)生物可给态的分布特征作了探讨.结果表明:深度不同,重金属元素生物可给性不同;黄河包头段沉积物中重金属污染在以一定的速率迭加;沉积物中重金属的直接危害程度较小,潜在危害程度较大.      

红枫湖沉积物中重金属污染特征与生态危害风险评价

调查了红枫湖沉积物中重金属的含量、分布特征与富集情况. 分别以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值和红枫湖周边环境土壤的背景值为参比值,对红枫湖沉积物中重金属的富集系数和生态危害系数以及各采样点的生态危害指数进行了探讨,并结合瑞典学者Lars Hkanson潜在生态危害指数法对红枫湖沉积物中重金属的生态危害进行了评价. 结果表明:该湖泊沉积物中重金属含量分布呈现一定的区域特征,北湖湖区重金属平均含量高于南湖湖区;以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参比值,重金属的富集顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Zn＞Pb,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn;以红枫湖周边环境土壤平均值为参比值,重金属的富集顺序为Cu＞Cd＞Zn＞As＞Pb＞Hg,污染水平顺序为Cd＞Hg＞As＞Cu＞Pb＞Zn.       

重金属在松花江沉积物中的竞争吸附行为及pH的影响

研究了复合污染的重金属体系(多元体系)中松花江沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的热力学和动力学特征,以及pH对重金属吸附量的影响. 结果表明:Langmuir吸附等温线可以很好地描述多元体系中沉积物吸附重金属的热力学过程,沉积物吸附5种重金属离子能力的顺序为Hg2+>Cu2+>Pb2+>>Zn2+> Cd2+. 在相同的条件下,与单一体系相比,多元体系中Pb2+,Zn2+和Cd2+吸附量减小的程度远远大于Hg2+和Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附量分别减少了31.9%,32.1%和68.1%. 一级动力学方程和Langmuir动力学方程可以较好地描述沉积物吸附Hg2+,Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的动力学过程. 沉积物对5种重金属的吸附速率为Cd2+>Zn2+>Pb2+>Cu2+>Hg2+. 沉积物对Cu2+,Pb2+,Zn2+和Cd2+的吸附能力随pH的降低而减小,pH的降低造成锰氧化物的溶解,可能在一定程度上影响沉积物对重金属的吸附能力.      

海南小海沉积物中的重金属分布特征及潜在生态风险评价

对小海沉积物进行采集,测定了沉积物中的Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As重金属的含量,用单因子指数法和Hakanson生态风险指数法评价了沉积物中重金属综合污染效应.研究结果表明:小海湾内沉积物中Cu、Pb、Cd、Zn、Hg、As的平均含量分别为0.20 mg/kg、0.18 mg/kg、0.30 mg/kg、0.22 mg/kg、0.44 mg/kg、0.23 mg/kg.沉积物所监测的重金属中,Hg金属的空间波动程度最高,其他重金属的空间波动程度较低.沉积物质量评价结果表明:小海沉积物中主要的重金属污染因子是As,其重金属影响因子的顺序为As＞Hg＞Pb＞Cr＞Zn＞Cu＞Cd;各种重金属的潜在生态危害系数大小顺序为Hg＞As＞Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn;潜在生态风险指数 RI平均值为37.06,属于轻微潜在生态风险.     

毛木耳对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)、Zn~(2+)生物吸附的动力学和吸附平衡研究

以毛木耳(Auriculariapol ytricha)子实体为生物吸附材料,研究起始pH值、反应时间、重金属浓度这3个因素对毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的影响及其吸附特性.结果表明,pH是影响毛木耳子实体吸附重金属离子的主要因素,最适起始pH值为5;在10mg·L-1重金属浓度下,毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附率分别为94.12%、96.22%、99.94%、99.19%;准二阶动力学模型比准一阶动力学模型能更好地描述毛木耳子实体对4种重金属的吸附过程;Langmuir等温模型能较好地拟合毛木耳子实体对4种重金属的等温吸附过程;毛木耳子实体对Cd2+、Cu2+、Pb2+、Zn2+的最大吸附量分别为10.09、8.36、23.57和3.64mg.g-1;毛木耳子实体吸附Cd2+、Cu2+、Zn2+的化学反应机理可能为离子交换反应.     

海洋沉积物对重金属吸附特性研究

以渤海湾北部海域沉积物为研究对象,研究其对重金属Cu2+、Pb2+的吸附特性。将沉积物分为不同粒级,通过吸附动力学、吸附突跃和吸附等温实验,探讨粒度、pH值、吸附时间和吸附剂初始浓度对重金属吸附的影响。结果表明,沉积物粒径越小,对重金属的吸附量越大;吸附平衡时间有所差异,但在1.5 h均能达到吸附平衡;吸附量均随pH值升高而逐渐增加,但铜的吸附较铅的吸附速度快;铜的吸附量与吸附剂初始浓度呈线性关系,而铅的吸附量在初始浓度较低时变化明显,随初始浓度增加吸附量增加减小;铜的吸附等温线符合Freundlich型,而铅吸附等温线符合Langmuir型,吸附类型存在差异。     

基于相平衡分配法的店埠河沉积物重金属质量基准研究

以店埠河为研究对象,采用校正后的相平衡分配法推导了店埠河沉积物中5种重金属（Cr、Cu、Zn、Cd、Pb）的沉积物质量基准（SQG）值,并分析了各金属结合相对不同重金属沉积物质量基准的贡献。结果表明：店埠河沉积物中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值分别为318.80、122.24、1 326.99、7.88和31.43 mg/kg;各金属结合相对不同重金属的沉积物质量基准值的贡献存在差异,细颗粒物（粒径<63μm）对店埠河5种重金属沉积物质量基准值的贡献率为24.49%～48.93%,其中对Cr、Zn和Cu的沉积物质量基准值的贡献最大。酸可挥发性硫化物对Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值的贡献率分别为2.11%、0.22%、50.13%和21.67%,主要决定着Cd的SQG。总有机碳和残渣态对这5种重金属SQG的贡献率较低,均不足3%。     

白银矿山水体和沉积物中重金属及其化学形态分布特征

白银铜多金属矿山矿业活动产生的大量废水排入东大沟,对东大沟周围农田和黄河白银段水体造成了严重危害。采用等离子原子发射光谱(ICP-AES)和BCR法连续提取过程对东大沟水体和沉积物中重金属总量和各化学形态进行分析,结果表明水体和沉积物中Cd、Cu、Pb、Zn高度富集。水体中除Pb外,Cd、Cu、Zn含量超出国家标准的几倍到几十倍,随着河流流向呈显著降低趋势。沉积物中不同重金属化学形态分布有很大差异,尾矿坝坑底泥和黄河泥沙中重金属化学形态分布主要以弱酸提取态和残渣态为主,而东大沟沉积物中重金属化学形态呈现不同的分布特征,Pb以可还原态为主,Zn以残渣态为主,Cd以残渣态为主,其次为可氧化态,Cu以可氧化态为主。沉积物中Cd和Pb地积累指数均大于5,达到极强污染程度,Cu和Zn地积累指数在3~5之间,也不同程度达到强到极强污染。     

美洲商陆生物炭对Zn、Pb、Cd和Cu的吸附特性分析

为探究美洲商陆生物炭对Zn、Pb、Cd和Cu的吸附特性,研究了溶液初始浓度和pH、吸附剂投加量、吸附温度、吸附时间等因素对其吸附效果的影响,并利用SEM、EDS以及XRD对生物炭进行表征。结果表明:该生物炭吸附重金属后其结构发生显著改变,且生物炭表面生成较多的金属化合物。4种重金属之间对该生物炭的吸附位点存在竞争关系,并且Pb、Cu具有更强的竞争力。大量H+的存在会抑制美洲商陆生物炭对Zn、Cd和Cu的吸附,但对Pb的吸附影响较小。在吸附剂投加量达到0. 2 g时,4种重金属均能得到充分的吸附,去除率接近100%。生物炭对Zn、Pb和Cd的吸附数据与Langmuir等温方程拟合的相关系数更大为0. 1651～0. 9657,但Cu的吸附数据与Freundlich等温方程拟合更好,相关系数为0. 4494～0. 9372。在吸附动力学方面,准二级动力学模型对4种重金属的吸附具有更好的拟合效果。美洲商陆生物炭对4种重金属均具有相对较强的吸附能力。     

三门峡库区河流湿地沉积物重金属赋存形态和风险评价

调查三门峡库区河流型湿地沉积物中重金属含量和赋存形态,通过污染指数评价沉积物生态潜在风险、表层重金属可交换态与碳酸盐结合态的质量分数评价其释放风险.结果表明,沉积物中重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量分别为25.8～68.5、12.1～36.7、3.25～48.74、33.5～472.4、0.16～0.69和9.04～90.74 mg.kg-1.从三门峡库区上游至大坝坝前,沉积物重金属含量呈显著增加趋势.库区最大支流渭河入黄口下游沉积物中重金属Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量高于上游.典型污染支流宏农涧河河口沉积物重金属累积明显,极有可能是该区域矿业发展的工业废水排放所致.沉积物污染指数(SPI)平均值为3.11,介于1.83～7.39之间,渭河入黄口下游沉积物重金属污染程度明显增加,宏农涧河河口沉积物SPI=6.33,处于中度风险.污染河口表层沉积物重金属碳酸盐结合态和交换态所占金属总量的质量分数分别为Cd 63.8%～85.7%,Cu 6.58%～22.62%,Pb 10.6%～28.9%,Ni 1.56%～3.02%.支流污染物排放引起重金属累积,三门峡流域下游沉积物生态风险增加,河口表层重金属释放风险由大到小为Cd>Pb>Cu>Ni.此调查可为河流沉积物污染治理和原位修复提供了参考和依据.     

Adsorption characteristics of copper, lead, zinc and cadmium ions by tourmaline

The adsorption characteristics of heavy metals： Cu（Ⅱ）, Pb（Ⅱ）, Zn（Ⅱ） and Cd（Ⅱ） ions on tourmaline were studied. Adsorption equilibrium was established. The adsorption isotherms of all the four metal ions followed well Langmuir equation. Tourmaline was found to remove heavy metal ions efficiently from aqueous solution with selectivity in the order of Pb（Ⅱ）〉Cu（Ⅱ）〉Cd（Ⅱ）〉Zn（Ⅱ）. The adsorption of metal ions by tourmaline increased with the initial concentration of metal ions increasing in the medium. Tourmaline could also increase pH value of metal solution.The maximum heavy metal ions adsorbed by tourmaline was found to be 78.86, 154.08, 67.25, and 66.67 mg/g for Cu（Ⅱ）, Pb（U）, Zn（Ⅱ） and Cd（U）, respectively. The temperature （25-55℃） had a small effect on the adsorption capacity of tourmaline. Competitive adsorption of Cu（Ⅱ）, Pb（Ⅱ）, Zn（Ⅱ） and Cd（Ⅱ） ions was also studied. The adsorption capacity of tourmaline for single metal decreased in the order of Pb〉Cu〉Zn 〉Cd and inhibition dominance observed in two metal systems was Pb〉Cu, Pb〉Zn, Pb〉Cd, Cu〉Zn, Cu〉Cd, and Cd〉Zn.     

垃圾渗滤液中溶解性有机物对土壤重金属吸附

垃圾渗滤液主要组分为重金属和大量的溶解性有机物(DOM). 选取我国北方具有代表性的褐土,通过不同pH(5～9)和温度 (15,25和35 ℃)下的等温吸附试验,研究了垃圾渗滤液中DOM对Cu, Cd, Pb和Zn 4种重金属在土壤中吸附行为的影响. 结果表明:DOM对Cu和Cd在土壤中的吸附促进作用较明显,对Pb有微弱的促进作用,对Zn的吸附影响不明显;改变pH,DOM对4种重金属在褐土中的吸附也表现出不同的影响,吸附平衡后土壤溶液pH变化差异明显;25 ℃下Cu在土壤中的吸附量高于15和35 ℃条件下;有DOM时,Cd, Zn和Pb在土壤中的吸附量随着温度的升高而增大.      

黄河三角洲滨海湿地表层沉积物重金属区域分布及生态风险评价

对黄河三角洲滨海湿地表层沉积物重金属含量变化区域分布特征进行了分析,探讨了沉积环境对重金属分布的影响,采用Hakanson潜在生态风险指数法综合评价了黄河三角洲滨海湿地沉积物中重金属污染状况和潜在风险程度.结果表明,黄河三角洲滨海湿地表层沉积物Hg、Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的均值分别为0.034、18.733、19.393、65.317、0.235和62.940μg.g-1.黄河三角洲滨海湿地重金属分布存在区域差异,现行河口区重金属含量最高,鲁北古代黄河三角洲区重金属含量次之,废弃河口区为最低.重金属区域分布受水动力条件的影响显著,黏土含量对重金属的富集和分布也起到一定控制作用.黄河三角洲滨海湿地表层沉积物质量状况良好,综合污染指数为0.10～4.14,处于低污染状态,Cr是主要污染因子,均值为0.63.6种污染物的污染程度由高到低的顺序为Cr>Cu>Zn>Cd>Pb>Hg.综合潜在生态风险指数介于0.46～51.88之间,具有较低的潜在生态风险.6种污染物潜在生态风险参数由大到小顺序为Cd>Hg>Cu>Cr>Pb>Zn,Cd是黄河三角洲的主要潜在生态风险因子.     

曼谷湾沉积物重金属元素的富集效应与生物有效性

2010年在曼谷湾(泰国湾北部)及其北部主要河口(湄干河、拉塞河、湄南河和邦巴功河)采集了46个表层沉积物样品,分析了样品中重金属元素(Cd、Co、Cu、Pb、Zn)的含量水平,并用Al均一化数据,获得消除了粒度效应的重金属地球化学特征.利用1mol/L的HCl对该区沉积物进行了处理,通过分析沉积物重金属在酸溶相和残渣相的分布,揭示其生物有效性.结果表明,曼谷湾周边河流沉积物中重金属元素含量明显高于曼谷湾;曼谷湾沉积物中重金属(Co、Cu、Pb、Zn)从北向南随着离岸距离的增加而增加,Cd没有明显分布规律;地累积指数显示Cd和Pb存在显著的地球化学富集特征.Cd和Pb在酸溶相中的比例相对较高,表明其生物有效性较高,易引发二次污染.     

Investigation on Fe, Mn, Zn, Cu, Pb and Cd fractions in the natural surface coating samples and surficial sediments in the Songhua River, China

Natural surface coating samples （NSCSs） from the surface of shingles and surficial sediments （SSs） in the Songhua River, China were employed to investigate the relationship between NSCSs and SSs in fractions of heavy metals （Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, and Cd） using the modified sequential extraction procedure （MSEP）. The results show that the differences between NSCSs and SSs in Fe fi＇actions were insignificant and Fe was dominantly present as residual phase （76.22% for NSCSs and 80.88% for SSs） and Fe-oxides phase （20.33% for NSCSs and 16.15% for SSs）. Significant variation of Mn distribution patterns between NSCSs and SSs was observed with Mn in NSCSs mainly present in Mn-oxides phase （48.27%） and that in SSs present as residual phase （45.44%）. Zn, Cu, Pb and Cd were found dominantly in residual fractions （〉48%）, and next in solid oxides/hydroxides for Zn, Pb and Cd and in easily oxidizable solids/compounds form for Cu, respectively. The heavy metal distribution patterns implied that Fe/Mn oxides both in NSCSs and SSs were more important sinks for binding and adsorption of Zn, Pb and Cd than organic matter （OM）, and inversely, higher affinity of Cu to OM than Fe/Mn oxides in NSCSs and SSs was obtained. Meanwhile, it was found that the distributions of heavy metals in NSCSs and SSs were similar to each other and the pseudo-total concentrations of Zn, Cu, Pb and Cd in NSCSs were greater than those in SSs, highlighting the more importance for NSCSs than SSs in controlling behaviours of heavy metals in aquatic environments.     

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.      

灌河口潮滩重金属累积特征及其对环境的意义

灌河是苏北地区最大、航运条件最好的入海河流。重金属元素分析显示,在灌河口表层沉积物中Hg、Cr、As和Cu的含量要高于背景值;Pb和Zn的含量比较接近背景值;Cd的含量低于背景值。其中Hg元素出现了中等程度的生态危害性,而Cr、As、Cu、Pb、Zn和Cd等元素的生态危害系数均极低,整个灌河口潮滩地区并没有出现较为严重的重金属生态危害。     

黄河干流沉积物重金属的赋存形态特征及污染评价

重金属毒性强、在环境中不易降解,可通过食物链在人体累积,进而对流域生态环境及人类健康产生严重影响.2019年9月,沿黄河干流调查了14个断面,分析了沉积物中6种重金属（As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn）的总量及其赋存形态,采用地累积指数法、潜在生态风险指数法和风险评价编码法对沉积物重金属污染程度和生物有效性进行风险评价,采用主成分分析和冗余分析解析了重金属的主要来源.结果发现,重金属的含量平均值排序为：Cr>Zn>Cu>Pb>As>Cd,相对于各河段的背景值,Cd的超标率最高,达到85.7%.沉积物中As、Zn、Pb和Cu均以可氧化态为主,Cd以弱酸溶解态和残渣态为主,Cr则以残渣态为主.As、Cr、Cu、Pb和Zn的生物有效性均表现出上游最低,中游升高,下游降低的趋势.风险评价表明Cd是黄河干流污染风险级别最高的元素,极易对生态环境造成严重的威胁,应当优先防控,尤其是干流内蒙古段.PCA和RDA分析揭示了细颗粒泥沙和总有机质对重金属污染的主控作用,因此在黄河流域应重点防控随土壤侵蚀和泥沙迁移流失的重金属污染.     

铜陵矿区河流沉积物重金属的迁移及环境效应

测定铜陵矿区的新桥至顺安河沉积物中5种重金属的全量和形态,并结合环境条件分析它们的迁移变化特征,以阐明不同重金属对河流沉积物环境影响的程度.结果表明,该区域沉积物重金属除Cr外,Cu、Zn、Pb、Cd的均值皆远超长江下游沉积物背景值,其中以Cu和Cd最显著.重金属横向迁移结果显示,矿山重金属会随着沉积物的距离增加而显著降低,新桥河沉积物的迁移变化显著高于顺安河沉积物.重金属Cu、Zn、Pb、Cr皆以残渣态为优势,Cd则以酸提取态为主;迁移过程中Cu、Zn、Cr残渣态逐步增加,毒性减弱;Pb、Cd的活性态比例增大,仍有较高的释放风险.重金属的纵向迁移结果表明,离矿山的位置远近对沉积柱金属的总量和形态起决定作用;新桥河沉积物金属总量高、活性组分多且垂向变化幅度相对较小,说明尾矿堆积速度较快且释放风险较高;顺安河金属总量较低但垂向变化幅度较大,且多种元素的变化趋势不同,说明矿区下游河流沉积物既受尾矿的影响,也受河流流域物质本身的影响.