澜沧江梯级水坝库区沉积物重金属和营养盐污染特征及评价

为研究梯级水坝运行条件下沉积物中重金属和营养盐的污染状况,于2016年对澜沧江漫湾和大朝山梯级水坝库区表层沉积物中重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)和营养盐(总有机碳TOC、总氮TN)的污染特征展开了调查,并采用潜在生态风险指数(RI)、有机指数(OI)、有机氮百分数(ONP)、TOC/TN和Pearson相关分析评价了梯级水坝库区沉积物污染状况及空间分布特征.结果表明,沿着库区河流纵向梯度,重金属和营养盐污染均表现为坝前静水区相对较高的空间分布格局.重金属潜在生态风险指数(RI)评价结果表明,上游漫湾库区重金属生态风险(I～III级)总体高于下游大朝山库区(I～II级);而营养盐污染程度则表现为下游大朝山库区高于上游漫湾库区的分布格局.两库区沉积物有机质主要由水库水体产生,漫湾库区坝前静水区雨季有机质来源主要为陆源.Pearson相关分析表明,沉积物重金属生态风险与营养盐污染的来源具有一定的空间差异性.梯级水坝工程对沉积物的重金属和营养盐污染具有显著的累积和拦截效应.     

淀山湖沉积物中重金属元素分布特征及其季节变化

分别于夏冬两季采集淀山湖表层柱状沉积物样品,分析了沉积物样品中Cd、Pb、Cu、Cr、Fe和Mn的总量分布特征,用Tess-ier连续提取法,系统地对沉积物中重金属元素的形态分布进行了研究,并初步探讨了重金属元素分布特征的季节变化的原因。结果表明:沉积物中Pb的总量存在季节变化;沉积物中Cd、Cu、Cr和Fe主要存在于残渣态中,但Pb的铁锰氧化物结合态与Cu的有机质-硫化物结合态均为各自的优势结合态;Mn主要以可交换态、铁锰氧化物结合态及残渣态存在;Cd、Pb、Cu、Cr、Fe和Mn各形态含量均存在季节变化,其总量及各形态含量的变化与温度、pH、Eh等有关。     

三峡库区消落区水体-沉积物重金属迁移转化特征

结合三峡水库反季节调度模式,对消落区沉积物中Cu、Pb、Cd、Cr这4种重金属的存在形态及迁移转化特征进行研究.结果表明,不同重金属在消落区沉积物中形态分布各异,Cu主要以有机物及硫化物结合态和残渣态形式存在,Pb主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态及残渣态存在,Cd主要以碳酸盐结合态、Fe-Mn氧化物结合态存在,Cr主要以残渣态存在.伴随着消落过程的进行,汛期出露沉积物的有机质及AVS含量下降、ORP升高、pH值降低,沉积物中可提取态重金属的相对含量显著下降,重金属具有向水体迁移趋势, Cu、Pb、Cd、Cr平均迁移率分别为30.50%、 26.10%、 33.50%和11.77%,4种重金属的迁移性大小依次为Cd>Cu>Pb>Cr.可提取态Cu、Pb、Cd、Cr对重金属迁移贡献率分别为77.15%、 86.09%、 94.86%和32.34%,可提取态是重金属发生迁移的主要部分.研究结果表明, 消落区重金属迁移呈"缓释"特征,三峡水库的反季节调度模式有利于缓解消落区重金属迁移诱导的生态风险,库区水体重金属含量处于较低水平.     

纳污湿地表层沉积物中重金属形态研究

采用Tessier法提取了武河湿地表层沉积物中重金属元素Cu、Zn、Pb、Hg、Cd,对其形态分布特征和相关性进行了分析,并利用潜在生态风险指数法对武河湿地表层沉积物中重金属污染进行了综合性评价分析,结果表明:各元素主要以残渣态形式存在,其平均含量均在80%以上;Hg活性态含量为0.098 mg/kg,低于环境背景值,环境危害轻微;相关分析表明碳酸盐结合态的Cu、Zn、Pb、Cd的污染源相似,有机结合态的Cu、Zn、Cd污染源相近,残渣态Cu、Zn、Pb污染源相近,残渣态Pb和Cd污染源相似或相近;各重金属元素迁移能力表现为Cd(5.40)Pb(5.22)Zn(2.31)Cu(0.94);各元素的潜在生态风险表现为CdCuZnPb,且Cd、Pb属于生物毒性显著的元素,对于其引起的污染更应该加倍重视。     

南四湖南阳湖区河口与湖心沉积物重金属形态对比研究

湖泊河口区与湖心区沉积条件不同,沉积物重金属等内源污染物的分布亦可能存在较大区别.为比较河口区与湖心区沉积物重金属赋存形态的空间差异,利用柱状沉积物采样器在南四湖南阳湖区湖心和河口分别获取原位柱状沉积物,在比较分析沉积物孔隙度、有机质、粒度及典型重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、Hg)各形态垂向分布特征的基础上,对其相关性进行分析,并对表层(0~4 cm)沉积物重金属污染程度及潜在生态风险进行评价.结果表明,除Cd外,河口区沉积物Cu、Pb、Cr、Hg含量较湖心区高,泗河为南阳湖区重金属污染物的来源之一,沉积物重金属各形态含量在垂向分布上规律性不明显,且均主要以残渣晶格结合态存在,5种重金属元素中,Hg残渣晶格结合态所占比重最小(约30%),具有较高的迁移性,存在相对较大的生态风险.地积累指数法和潜在生态危害指数法研究结果表明,河口区与湖心区表层沉积物均受Hg及Cd的污染较重,Pb、Cu、Cr污染较轻,潜在生态危害指数法所得污染级别较地积累指数法高.相关性分析表明,沉积物Cu、Pb、Cd、Cr、Hg总量、可交换态、有机物及硫化物结合态、残渣晶格结合态含量与沉积物孔隙度、有机质相关系数多为正值,同粒度相关系数多为负值,同碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的相关系数各异,无明显规律.     

广西一锰矿区土壤重金属的赋存形态研究

通过对锰矿区土壤重金属全量及其形态分布的分析,结果表明,土壤中Cu、Zn、Pb、Cr 4种金属的含量达到《土壤环境质量标准》的二级标准,Cd含量超过《土壤环境质量标准》的二级标准。从各元素形态分布来看,Cu、Pb主要以铁锰氧化物结合态和残渣态为主;Mn主要以铁锰结合为主;Zn、Cr主要以残渣态为主;Cd不同的样地各形态分布不一;从不同形态的重金属的生物有效性来看,Cu、Cd、Pb、Mn以可利用态和潜在可利用态为主,其中Mn潜在可利用态占为86.1%;Zn、Cr以不可利用态为主。锰矿区Cd与Mn 2种重金属是锰矿区污染土壤修复中主要修复对象。     

漫湾大坝上下游沉积物重金属与营养元素分布特征及环境风险评价

研究了漫湾水电站大坝上下游11个采样断面的沉积物中的有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)和金属元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的含量及空间分布特征,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法对沉积物重金属的环境风险进行了评价.结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn的平均年含量分别为31.88、0.80、63.26、32.55、607.81、32.11、36.54、132.29 mg·kg-1,与云南省土壤背景值相比,重金属元素均出现一定程度的富集.其中,Cd和As比其他金属元素污染重,处于中-强度污染状态.在大坝上游干流中靠近大坝的断面环境风险最高,支流断面风险水平普遍低于附近的干流断面,大坝下游断面的风险值明显低于大坝上游断面.干流沉积物重金属蓄积明显受大坝建设影响,支流则受其上游区域人类活动和大坝建设的共同影响.营养元素在村庄聚集区和坝前地区含量较高,干流断面含量高于临近的支流断面,表明大坝建设和库区居民生产生活共同影响沉积物营养元素的分布.相关性分析与聚类分析表明,毒性较高的重金属元素Cd、As、Pb可以聚为一类,而且相互间呈显著正相关关系,并与OM呈正相关关系.虽然沉积物的有机污染在大部分地区呈现清洁或较清洁的水平,但是有机质可以吸附Cd和As,对沉积物的重金属污染具有增强效应.     

江苏某拆船厂船舶压载水舱沉积物重金属形态特征及生态风险评价

采用Tessier连续提取法分析了10艘船舶的压载水舱沉积物中6种重金属的赋存形态,并进行生态风险评价。结果表明,沉积物中Zn含量最高,平均浓度为3915.73×10-6。Cd含量最低,为6.17×10-6。Ni、Pb和Cr主要以残渣态存在,Cd以有机态和残渣态为主,Cu主要为有机态,Zn多为铁/锰态。Hakanson生态风险指数评价各重金属污染程度依次为Cd > Zn > Cu > Pb > Ni > Cr。次生相与原生相比值法分析显示,沉积物中Cr、Ni、Pb污染较轻,Cd和Zn处于重度污染水平,表明船舶压载水舱沉积物重金属的潜在生物毒性较大,应对其加强管理并合理处置。     

厦门筼筜湖表层沉积物金属元素赋存形态及污染评价

用ICP-MS测定了厦门筼筜湖表层沉积物中15种金属元素的含量,分析了金属元素的分布特征,并用改进的BCR提取法分析其赋存形态.结果表明,Cd、Cu、Sr、Pb、Zn和U在不同湖区的含量表现为:外湖干渠内湖;Cr、Co、Ni、V、Fe、Li、Rb和Mn的含量表现为:内湖外湖干渠.Cu、Zn和Pb主要存在于可还原态;Cd元素主要存在于弱酸溶态和可还原态;Co、Ni、U、Fe和Mn元素主要存在于可还原态和残渣态;Li、V、Cr、Rb和Ba主要存在于残渣态.潜在生态风险评价结果表明,元素V、Cr、Co、Ni、Zn、Cu、Cd和Pb等处于轻微潜在生态风险水平.次生相与原生相分布比值法评价结果显示,Cu、Cd和Zn表现出重度污染;Pb表现出中度污染;Co、Mn、Sr和U表现出轻度污染;Ni、Fe、Cr、V、Li、Ba和Rb表现出无污染.筼筜湖表层沉积物已受轻微的金属元素污染,处于轻微生态风险水平.     

异龙湖沉积物重金属人为污染与潜在生态风险

本文通过对云南省异龙湖4个沉积短岩芯中Al、Ti、As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Hg、Zn等金属元素含量与赋存形态的分析,研究了重金属污染特征和潜在生态风险.结果表明,除Cd之外,沉积物中其余金属元素含量变化较小,变异系数均小于0.3.根据聚类分析结果,所有元素可分为两组,第Ⅰ组元素包括As、Cd、Hg和Pb,第Ⅱ组元素包括Al、Ti、Cr、Cu、Ni和Zn;各沉积岩芯中每组元素具有相似的垂向变化规律,但不同沉积岩芯中各组元素变化趋势存在较大差异,反映了较为复杂的沉积环境特征.相关分析表明,沉积物中金属元素含量的变化明显受到沉积物质地变化的影响.沉积物中Cd和Pb以可还原态为主,平均百分含量分别为48%和42%;Cr、Cu、Zn和Ni主要赋存于残渣态中,平均百分含量分别为68%~82%.根据重金属富集系数和次生相富集系数评价结果,Cd为主要的污染元素,平均达到了中等污染程度,而其他元素为无污染至弱污染水平;人为贡献的重金属主要赋存于可提取态中.综合生态风险指数与沉积物质量基准评价结果、以及重金属污染水平与赋存形态,异龙湖表层沉积物中As、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn具有低等程度的潜在生态风险,Cd具有较高程度的潜在生态风险.     

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

为深入了解洞庭湖沉积物重金属污染现状及生态风险,采用欧共体物质标准局提出的BCR提取法分析29个表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的赋存形态,并应用基于重金属形态的RSP（ratio of secondary phase and primary phase,次生相与原生相分布比值法）和RAC（风险评价指数法）评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险.结果表明:全湖范围内,Cd主要以弱酸溶解态为主,Cr主要以残渣态和可还原态为主,Cu以残渣态和可氧化态为主,Pb以可还原态和残渣态为主,Zn以残渣态和弱酸溶解态为主;RSP评价结果显示,Cd在全湖范围表现为重度污染,Pb总体表现为中度污染,但在湘、资、沅、澧"四水"入湖口以及东洞庭湖几个采样点表现为重度污染,Cr、Cu和Zn处于轻度污染和清洁水平;RAC评价结果表明,全湖范围内5种重金属生态风险排序依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Cr,Cd表现为高等风险,Cu、Pb和Zn表现为中等风险,而Cr表现为低等风险.研究显示,在研究沉积物重金属总量基础上进行重金属形态分析,有助于深入了解重金属对环境的危害.      

巢湖沉积物中重金属的BCR形态分析

以巢湖沉积物为研究对象,利用BCR(European Communities Bureau of Reference)连续提取法分析了沉积物样品中Zn、Cu、Pb、Cd、Mn赋存特征,分为可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态。结果表明:南淝河入湖区S1采样点五种金属总量都达到最高,兆河入湖区S2采样点金属总量浓度最低。五种金属中锌和锰的质量较高,重金属回收率分别为:锌(93%),铜(92%),铅(90%),镉(92%),锰(93%)。Cu以残渣态为主(54.7%),Zn以铁锰氧化物结合态为主(40.5%),Pb以有机物、硫化物结合态为主(35.3%),Cd和Mn以可交换态及碳酸盐结合态为主,所占比例分布为41.9%、58.6%。研究表明,应用BCR连续提取法有助于确定沉积物中重金属的污染状况和潜在释放能力。     

九龙江表层沉积物重金属赋存形态及生态风险

分别用改进的BCR四步提取法和稀硝酸单级提取法分析九龙江17个表层沉积物中15种重金属元素的赋存形态特征.BCR四步提取法表明,九龙江表层沉积物中大部分重金属(Fe、Ni、V、Tl、Ba、Sb、Ga、Cr和Sr)以残渣态为主;Mn可提取态含量最高(占总量83.8%),其次为Cd、Pb、Zn、Co和Cu(分别占总量80.0%、75.5%、74.3%、70.8%和57.7%).稀硝酸提取法表明,Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu的稀硝酸可提取态具有较高比例(分别占总量70.4%、65.4%、58.7%、48.4%、44.5%和45.5%).次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果表明,九龙江表层沉积物中Pb、Mn、Cd、Co、Zn和Cu具有较高生态风险.综合对比两种提取方式分析结果,各有优缺点.一般情况下,稀硝酸单级提取法已足以分析沉积物中重金属生物有效性及生态风险.     

白洋淀表层沉积物重金属形态分布特征及生态风险评价

为了研究白洋淀全域表层沉积物重金属污染程度,采用BCR 3步提取法分析了沉积物中6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的含量及其赋存形态,讨论了6种重金属的生物可利用性大小,并运用次生相与原生相比值法（RSP）、潜在生态风险指数法（RI）和聚类分析进行了生态风险评价及重金属污染来源探讨.研究表明,白洋淀表层沉积物中重金属Cd和Cu含量均值分别达到背景值的2.9倍和1.3倍.Cd的可交换态及碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的质量分数达到51.20%,生物可利用性较大;Pb主要赋存于铁锰氧化物结合态;Cr、Cu、Ni和Zn以残渣态为主要的存在形式.白洋淀的首要污染因子是Cd,整体面临较高Cd风险.圈头片风险最高,端村片风险最低;南刘庄片区域内风险相差较大,其中N4为白洋淀全域最高风险点.源解析结果显示,Cd、Cu、Pb和Ni受人类活动因素较多,Cr和Zn则更多的受到自然因素影响.     

湖北省铜绿山矿区农业土壤重金属形态及生物有效性

以铜绿山矿区农业土壤为研究对象,采用BCR连续提取法提取并测定了土壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的形态和含量,分析了重金属各形态、土壤p H和有机质之间的相关性;并对重金属分布特征和有效性进行了分析,探究土壤本身性质对矿区农业土壤重金属及其生物有效性的影响因子。结果表明:矿区农业土壤受到重金属不同程度的污染,重金属的污染程度大小为:CuZnPbCd;各重金属之间存在不同程度的相关性,Pb和Zn之间显著相关,二者可能属于同源污染物;四种重金属总量与土壤的p H和有机质不存在相关性;Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间有显著相关性,表明矿区农业土壤中重金属Pb与Cu、Zn和Cd有效态含量之间相互促进、相互影响的作用较强;矿区农业土壤p H值与Pb_(可还原态)、Cd_(可还原态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可氧化态)之间均存在显著相关关系;有机质含量与Pb_(可还原态)、Pb_(残渣态)、Cu_(残渣态)、Cd_(弱酸提取态)、Cd_(可还原态)、Cd_(可氧化态)之间相关性显著,可见土壤的p H值、有机质都会对土壤中重金属的化学形态产生一定的影响;土壤中Pb、Cd的生物有效性主要受其全量、土壤p H和有机质的影响,而Zn和Cu受其全量、土壤p H和有机质的影响较小。     

南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究

采用BCR（SM&T）方法对南四湖及主要入湖河流丰水季节表层沉积物中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn 6种重金属元素的酸提取态、可还原态、可氧化态及残渣态进行了连续提取,分析了各水体单元表层沉积物重金属元素的形态组合特征、人为污染状况及潜在生态风险.研究结果表明,泗河、京杭运河、洙赵新河、府河上游、上级湖南部湖区及下级湖区表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn以残渣态为主,其含量可占到该元素总量的80%～90％,人为污染程度较弱;老运河、府河入湖口、白马河表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的残渣态含量明显降低,而可提取态（酸提取态、可还原态、可氧化态）含量可增至80％以上,其中以可氧化态、酸提取态为主,人为污染程度较重;各水体单元表层沉积物中Pb、Mn以残渣态和可氧化态为主,其含量占Pb、Mn含量的95％、70％左右,基本未受人为污染.随着表层沉积物中有机物的矿化分解及环境条件的改变,老运河、府河入湖口、白马河等重金属人为污染较重的沉积物中Cr、Cu、Ni、Zn的可氧化态、酸提取态及可还原态可发生活化,具有较高的潜在生态风险.     

厦门西港潮间带柱状沉积物重金属赋存形态与污染评价

采用改进的BCR四步提取法研究厦门西港潮间带柱状沉积物中12种重金属元素(Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Zn、Ni、Pb、Sr、V和Ti)不同形态的分布特征,并利用次生相和原生相比值法进行重金属污染评价。结果表明:在1975~2013年所对应的沉积柱中,Fe、Zn、Ba、Ti、Co、Cr、Ni、V和Cu主要以残渣态为主,Sr和Mn主要以弱酸溶态赋存,Pb以可还原态和残渣态为主。次生相和原生相比值法评价结果表明,Pb在1981~1983年、1991~2003年处于轻度到中度污染水平,作为生物成因元素的Sr和Mn不适于用本法评价,其他金属均未受到污染。     

密云水库入库河流沉积物中重金属形态分析及风险评价

研究了北京市密云水库入库河流潮白河水系沉积物中重金属的总量及形态分布特征,采用风险评价准则法（RAC）和Tucker3 模型探讨沉积物中重金属的潜在危害性.结果表明,Hg、Cd、Cr、Cu、V、Zn的平均含量均超过北京市土壤背景值,呈现一定的富集.形态分析表明,Cu的残渣态含量占总量的72%,其次为有机结合态,占22%;Mn的残渣态含量占总量的62%,铁锰氧化物结合态占23%,碳酸盐结合态占10%;Ni的残渣态含量占总量的73%,铁锰氧化物结合态占13%,有机结合态占11%;Pb、Cd、V、Zn均以铁锰氧化物结合态和残渣态为主,含量占总量的90%以上.Ti、Cr则以残渣态为主要形态.RAC评价结果显示,Cr、V、Ti对环境无风险,Ni处于无风险到低风险级,Cu处于低风险级,Cd、Pb、Mn处于低风险到中等风险级.研究结果将为北京市水源保护、人体健康安全保护措施的制定提供科学依据.