小清河表层沉积物重污染区重金属赋存形态及风险评价

测定了小清河表层沉积物重污染区间隙水中重金属(Cu、As、Pb、Zn、Cr、Cd和Ni)的质量浓度,采用改进的BCR顺序提取法分析了沉积物中重金属的赋存形态,并分别基于美国水质基准(CCC、CMC)和风险评价编码法(RAC)、潜在生态风险指数法对间隙水和表层沉积物中重金属的毒性及生态风险进行评价.结果表明,小清河沉积物间隙水中的重金属基本不会对水生态系统产生毒性.除As外,表层沉积物中6种重金属的含量显著高于土壤背景值,呈现明显的累积效应.沉积物中Cu、As和Ni主要赋存于残渣态,Pb、Cr主要赋存于可氧化态和残渣态,Zn、Cd以酸可溶解态和可还原态为主.Cd、Zn、Cr和Pb的有效态含量高于残渣态,有较高的二次释放潜力.RAC的评价结果表明,沉积物中Cu、Pb、Cr和As处于无风险到低风险级,Ni处于低风险到中等风险级,Cd处于中等到高风险级,Zn处于中等到极高风险级,不同重金属RAC的平均值依次为CdZnNiAsCuCrPb.潜在生态风险指数法的评价结果表明,沉积物中除Cd有强~很强生态风险外,其他6种重金属均表现为低生态风险,RI值介于136.83~264.83,研究区采样点处于中等~强生态风险.     

典型有色金属矿山城市小河流沉积物重金属形态分布及风险评估

采用改进的Tessier连续提取法分析了铜陵市惠溪河表层沉积物中7种重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As)的形态分布,并以风险评价编码法(RAC)和平均沉积物质量基准系数法(SQG-Q)对沉积物重金属污染程度和生态风险进行评价.结果表明:①Cr和As主要以残渣态存在,Zn、Ni和Pb主要以残渣态和Fe-Mn氧化物结合态存在,Cu主要以有机结合态存在,Cd有机结合态的质量分数较低,其它几种形态大体接近.②Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb和As有效态的质量分数分别为46.48%、4.62%、4.05%、4.12%、9.17%、0.97%和0.03%;按照RAC判定,Cd对环境构成高风险,Cr、Cu、Zn和Ni的环境危害处于低风险水平,Pb和As则无风险.③惠溪河沉积物SQG-Q均值为10.42,远大于1.0,表明该河流具有非常高的潜在生物毒性效应;Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb和As的PEL-Q系数分别为4.23、1.14、20.75、6.04、2.33、4.58和41.71,表明7种重金属的潜在生物毒性很大,不利生物效应将频繁发生.     

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。     

淡水沉积物中重金属对底栖生物毒性及其生物有效性研究

以淡水单孔蚓(Monopylephorous limosus)、伸展摇蚊(Chironomus tentans)为受试生物,以生长抑制率、死亡率、自断率为测试终点,研究了沉积物中5种重金属(Cu、Cd、Ni、Pb、Zn)对底栖生物的毒性效应,探讨了沉积物中酸挥发性硫化物(Acid Volatile Sulfide,AVS)和同时提取金属(Simultaneously Extracted Metals,SEM)与生物毒性之间的关系.结果表明:5种金属加标沉积物对淡水单孔蚓和伸展摇蚊的毒性顺序分别是Cd(LC50281 mg·kg-1)Ni(LC50646 mg·kg-1)Cu(LC50830 mg·kg-1)Pb(LC501040 mg·kg-1)Zn(LC501320 mg·kg-1);Cd(LC5026.3 mg·kg-1)Pb(LC50248 mg·kg-1)≈Cu(LC50256 mg·kg-1)Ni(LC50343 mg·kg-1)Zn(LC501400 mg·kg-1).当SEM/AVS1时,除Cd外其他4种金属对淡水单孔蚓、伸展摇蚊幼虫均表现出较为明显的毒性效应,而且Pb、Ni、Zn对两种生物的毒性效应与SEM/AVS值之间表现出良好的一致性,说明SEM/AVS可以较好的反映沉积物中重金属的生物有效性.     

官厅水库主要入库河流(洋河)表层沉积物重金属污染特征及风险水平

洋河是官厅水库重要的入库河流,而水体沉积物污染将直接影响水库水质安全.因此,采集了洋河水系表层沉积物,研究了6种重金属的污染特征及风险水平.结果表明,洋河水系表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量均值分别为0.34、59.91、30.64、30.85、39.51和129.27mg·kg~(-1).源解析表明,Cd、Pb和Zn主要来源于人为活动(富集系数EF1.5),Cr、Cu和Ni主要来源于自然过程.洋河水系表层沉积物单元素潜在生态风险顺序为CdPbCuNiCrZn,其中,Cd表现为强生态风险,特别是在支流清水河段呈现极强生态风险,其他5种重金属在流域尺度上表现为生态风险较小;6种重金属综合潜在生态危害指数均值为143.70,处于轻微风险等级.洋河水系表层沉积物中重金属无生物毒性或生物毒性发生率较低,但清水河段和干流中游段生物毒性发生率相对较高.     

6种重金属的发光菌毒性效应及其海洋生物物种敏感度分析

以明亮发光杆菌(Photobacteriumphosphoreum)为受试生物,采用微孔板毒性测试法,测定6种重金属化合物的发光抑制毒性并对毒性数据进行非线性拟合和预测,结果表明ZnSO47H2O、K2Cr2O7、HgCl2、CdCl22.5H2O和Pb(NO3)25种重金属化合物的毒性作用关系均可以用Weibull模型有效描述,CuSO45H2O的毒性作用关系可用Logistic模型有效描述。几种重金属的毒性顺序为K2Cr2O7 CuSO45H2O CdCl2 Pb(NO3)2 ZnSO47H2O HgCl2。明亮发光杆菌对6种重金属离子的EC50值分布在由其它海洋生物毒性效应值拟合的物种敏感度分布模型范围内。与海洋鱼类、蚤类、贝类和虾蟹类相比,明亮发光杆菌对Cu2+的毒性灵敏度较差,但是对Cd2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+、Cr6+5种重金属离子的毒性灵敏度较高,多数海洋生物对6种重金属的毒性响应顺序与明亮发光杆菌一致,说明发光菌毒性测试法对于海洋环境重金属污染的生态毒理效应具有重要预测价值。     

开封市主要河道沉积物重金属时空分布特征及生态风险评价

城市河流沉积物重金属污染是影响河流生态系统健康的重要威胁.为探究开封市河流沉积物重金属时空分布特征,分别于2015年和2021年对河流表层沉积物进行采样,对比不同时期沉积物中Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn的含量,使用地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数法对两个时期重金属污染进行了评价.结果表明,2021年开封市河流沉积物重金属含量相较于2015年出现较大幅度的下降,Cd、 Cr、 Cu、 Ni、 Pb和Zn分别下降94.42%、 18.4%、 85.7%、 45.19%、 75.61%和92.28%,化肥河和惠济河两个时期重金属含量均高于其他河流.相关分析和主成分分析表明开封市河流沉积物重金属污染源具有高度的相似性,产业布局、道路交通和土地利用等人类活动是其主要污染源.不同时期主要污染物存在一定差异性,2015年Cd、 Cr、 Pb和Zn是主要污染物,2021年Cd、 Cu、 Pb和Zn是主要污染物.地累积指数、生物毒性风险评价和潜在生态风险指数评价结果表明,开封市河流沉积物重金属污染时空差异大,惠济河和化肥河污染状况依然严重,仍属于中、高污染等级,特别是Cd污染...     

重金属由水相到沉积物相的标准迁移自由能

采用电位法测定了淀山湖水体中,Cu、Zn、Pb、Cd等重金属的氯化物由水相到沉积物相的标准迁移自由能(△Gt0)。结果表明,重金属离子的△Gt0随沉积物-水悬浮液中的沉积物含量增加而减小;△Gt0的大小次序为:Cd2+>Pb2+>Cu2+>Zn2+,即Zn2+最易迁入沉积物中,而Cu2+、Pb2+、Cd2+依次减弱,这同重金属离子在沉积物/水两相间的分配系数大小相一致。     

中温厌氧消化与高温厌氧消化对污泥重金属风险及稳定性的影响

通过分析中温厌氧消化+机械脱水以及热水解预处理+高温厌氧消化工艺过程中重金属含量与形态的变化,研究了中温厌氧消化与高温厌氧消化工艺对污泥重金属风险、形态及稳定性的影响.结果表明,中温厌氧消化工艺增加了污泥中Cd、Cr、Cu、Ni和Zn的含量,重金属污染等级和潜在生态风险增强.高温厌氧消化工艺降低了污泥Cd和Cr的含量,重金属污染等级和潜在生态风险降低.其中,N厂污泥主要致污染金属为Cd和Zn,S厂污泥主要致污染金属为Cd;Cd是6种重金属风险系数最高的,是污泥潜在生态危害的最大贡献者.中温厌氧消化后,污泥中Cd、Ni、Pb和Zn的可还原态和可氧化态所占质量分数之和降低;Cd、Cr、Cu和Ni的残渣态所占质量分数降低.可见,中温厌氧消化后,污泥重金属的潜在毒性和稳定态向直接毒性转化.高温厌氧消化后,污泥Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的可交换态所占质量分数降低;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的残渣态所占质量分数亦降低,可见,高温厌氧消化后,重金属的直接毒性和稳定态向潜在毒性转化.     

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.      

疏浚对梅粱湾表层沉积物重金属赋存形态及其生物毒性的影响

选择太湖梅梁湾未疏浚、疏浚后1周和疏浚后半年的表层沉积物为研究对象,测定其中重金属的含量及其不同赋存形态所占比例,开展沉积物间隙水中重金属毒性试验,据此探讨疏浚对沉积物中重金属含量及其赋存形态所占比例和生物毒性的影响. 结果表明:太湖梅梁湾调查区未疏浚沉积物重金属含量明显高于疏浚区,重金属的生物毒性占沉积物综合毒性的25%～35%. 疏浚后1周沉积物重金属含量急剧降低32%～51%,但对重金属生物毒性影响较大的吸附态及碳酸盐结合态重金属比例由未疏浚时的未检出或含量极低增加到40%～83%,生物毒性相应增加17%～38%;疏浚后半年,沉积物中重金属的总量略有回升,吸附态及碳酸盐结合态重金属比例下降,生物毒性下降并低于未疏浚时水平.      

香港河流及近海表层沉积物和孔隙水的毒性研究

采集并测定了香港重点监测河流河口及近海处的表层沉积物、孔隙水样品的理化特征及生物毒性；对比了沉积物与孔隙水、孔隙水与上覆水、经过不同处理的孔隙水以及加入重金属前后沉积物与孔隙水的毒性，并进行了浸提实验及其毒性测定，研究结果表明，当重金属的含量很低时，沉积物孔隙水中硫化物和非离子氨可能是引起孔隙毒性的最主要因素；在SEM／AVS小于1的情况下，沉积物的毒性与SEM／AVS的值无关，其毒性取决于沉积物中AVS及其他有机物的含量；浸提实验由于破坏了沉积物中的硫化物可能无法反映真实毒性。     

重金属污染沉积物质量评价研究—以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法(EqP)探讨了沉积物中4种重金属(Cu, Pb, Zn, Cd)的沉积物质量基准(CSQC)值;根据美国国家环境保护局(US EPA)基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属(Cu, Pb, Zn,和Cd)的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.     

珠江广州河段沉积物重金属潜在生物毒性风险

在珠江广州河段柱状沉积物重金属含量监测结果的基础上,对沉积物中重金属含量的垂向分布特征进行了分析,并运用SQGs法对沉积物重金属潜在生物毒性风险进行了评价。监测结果表明:在城区中心区上游河段,表层沉积物中重金属的含量比深层沉积物高;在城区中心区河段,大部分柱状沉积物中的重金属未表现出明显的变化规律;而在中心区下游河段,表现出表层沉积物中重金属含量比深层低的特点。沉积物中各种重金属元素之间均呈现较明显的正相关关系,表明在沉积物中这些重金属元素的含量具有共同变化的趋势。SQGs法的评价结果表明,Cu和Zn的潜在生物毒性较大,Pb和Cr的潜在生物毒性较小。从重金属毒性单位总和(∑TUs)的沿程分布可以看出,生物毒性风险由中心区上游到中心区下游整体上表现出"低-高-低"的分布特征。     

厦门湾海域沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属生态风险评价

本研究测定了厦门湾海域沉积物中的AVS (acid volatile sulphide)、TOC(total organic carbon)和重金属SEM (simultaneously extracted metals),并利用Spearman秩相关系数分析了SEM和TOC、AVS的关系,结果表明TOC不是该区沉积物中AVS含量的主要控制因素,该区域∑SEM的分布模式主要由SEMZn、SEMCu的分布模式决定.利用AVS归一化的方法评价沉积物中有毒金属化学活性,结果表明大多数站点∑SEM/AVS＞1,沉积物∑SEM-AVS的差值均0＜(∑SEM-AVS)＜5,说明该区存在潜在的重金属生态风险.     

胶州湾沉积物柱状样重金属垂向分布特征及其控制因素

于2011年在胶州湾采集一根沉积物柱状样,分析了0～1 m不同层次沉积物样品中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和 锌（Zn）等8种重金属含量并计算富集因子指数（enrichment factors, EF,代表元素富集程度）。结果表明,多数重金属在次表层20 cm左右浓度和EF值都达到峰值或有一个高值区,这可能主要是由上世纪八九十年代胶州湾周边区域高强度人为排放的重金属导致的。进一步通过Pearson相关分析和多元线性回归分析探讨了控制胶州湾沉积物重金属垂向分布的关键因素,结果发现8种重金属的关键控制因素不同。采用沉积物潜在生态风险指数法评估了胶州湾重金属的生态风险及历史变化趋势,发现8种重金属中Hg风险较高,整体处于中等风险水平,且近年来风险还呈一定增大趋势,应列为胶州湾优先控制重金属。     

泥沙浓度和水相初始浓度对泥沙吸附重金属影响的研究

从吸附动力学方程和质量守恒方程出发，导得静态试验中，重金属离子的泥沙吸附量和水相浓度随时间变化的计算公式，进而导出重金属离子的泥沙平衡吸附量和水相平衡浓度随泥沙吸附特性、水相初始浓度（泥沙初始吸附量）和泥沙浓度变化的计算公式。试验结果表明，泥沙浓度不影响吸附特性参数如饱和吸附量ｂ，解吸与吸附速率系数之比ｋ及吸附速率系数ｋ＿１，而水相初始浓度对ｋ＿１有较大影响；对平衡吸附量而言，泥沙浓度和水相初始浓度均有较大影响，并可从质量守恒得到解释。     

江苏如东滩涂贝类养殖区表层沉积物中重金属来源分析及其潜在生物毒性

通过2010年对江苏如东滩涂贝类养殖区表层沉积物中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As含量的调查分析,应用地质累积指数(index of geo-accumulation,Igeo)对各重金元素的污染状况进行了评价,结果表明重金属污染可分为3类:Cu、Cd、Hg为无污染;Pb、As为中～无污染;Zn为中度污染,重金属污染程度顺序为Zn>As>Pb>Cd>Cu>Hg.根据沉积物质量基准(sediment quality guideline,SQG),表层沉积物中Cd、As的含量在各采样站位分别表现为无潜在生物毒性效应,偶尔有潜在生物毒性效应,Cu、Pb、Zn、Hg的含量则在部分采样站位偶尔有潜在生物毒性效应,其中仅有Zn在部分采样站位有频繁发生的潜在生物毒性效应.毒性单位评价(toxic unit,TU)结果表明,仅有1个采样站位具有明显的急性毒性,其余站位无急性生物毒性效应.主成分分析(principal component analysis,PCA)的结果表明,前2个主成分的贡献率分别为37.56%、33.71%,揭示了重金属污染主要有2个来源:工业点源排污和交通航运污染源.     

Cu2+和Cd2+对斑马鱼胚胎早期发育的联合毒性

采用斑马鱼胚胎早期发育技术,测定Cu2+和Cd2+ 2种重金属对胚胎发育的毒性效应. 以24 h致死和72 h胚胎孵化抑制为毒性终点,2种重金属的剂量-效应曲线可用Weibull函数或Logit函数有效描述,由最佳拟合函数计算得出半数致死浓度(LC₅₀)或半数效应浓度(EC₅₀)为毒性效应的评价标准,2个毒性终点的重金属毒性大小顺序均为Cu2+>Cd2+. 应用浓度加和(CA)与独立作用(IA)2种模型,对72 h孵化抑制率的无观测效应浓度(NOEC)配比混合物的联合毒性作用进行了预测,通过混合物试验观测数据的95%置信区间与CA模型和IA模型预测的剂量-效应曲线进行比较分析表明,2种模型都可以有效预测斑马鱼胚胎孵化的联合毒性.      

Assessing the capacity of biochar to stabilize copper and lead in contaminated sediments using chemical and extraction methods

Because of its high adsorption capacity, biochar has been used to stabilize metals when remediating contaminated soils; to date, however, it has seldom been used to remediate contaminated sediment. A biochar was used as a stabilization agent to remediate Cu- and Pb-contaminated sediments, collected from three locations in or close to Beijing. The sediments were mixed with a palm sawdust gasified biochar at a range of weight ratios (2.5%, 5%, and 10%) and incubated for 10, 30, or 60?days. The performance of the different treatments and the heavy metal fractions in the sediments were assessed using four extraction methods, including diffusive gradients in thin films, the porewater concentration, a sequential extraction, and the toxicity characteristic leaching procedure. The results showed that biochar could enhance the stability of heavy metals in contaminated sediments. The degree of stability increased as both the dose of biochar and the incubation time increased. The sediment pH and the morphology of the metal crystals adsorbed onto the biochar changed as the contact time increased. Our results showed that adsorption, metal crystallization, and the pH were the main controls on the stabilization of metals in contaminated sediment by biochar.