结合主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)的鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属源解析

为识别表层沉积物重金属的来源以及量化源贡献,选取鄱阳湖丰水期表层沉积物为研究对象,测定14种重金属(V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Cd、Sb、W、Pb、Hg和As)的含量,分析其污染及空间分布特征,并利用主成分分析法(PCA)和正定矩阵因子分解法(PMF)对沉积物重金属进行源解析.结果表明:除V和Cr外,Cd、Mo、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sr、As、Ni、Co和Sb的平均含量分别为江西省土壤背景值的5.7、2.2、1.9、1.8、1.5、1.5、1.4、1.3、1.3、1.2、1.0和1.0倍; Cd、Hg、Cu、Mo、Pb、Sr和Zn超出江西省土壤背景值的比例相对较高,分别为100%、100%、100%、100%、97%、97%和93%,所有沉积物样品中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值的比例为51%; V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Mo、Sb、W、Pb、Hg和As含量呈未污染至弱污染水平,而Cd含量属于中等污染水平,接近于重污染水平.总体而言,Cd的污染相对较严重.重金属的分布具有显著的区域特征,其中Cr、Cu、Zn、Sr、Pb、Hg和As的空间分布十分相似,表现为在赣江、抚河、信江和饶河入湖口附近区域含量较高,而Co、Ni、Mo和Sb明显在湖区南部、东北部和修水入湖附近这3个区域聚集,Cd和W的空间变异性相对较大,V的含量分布相对较均匀.PCA和PMF解析结果都表明鄱阳湖丰水期表层沉积物重金属受4种来源的共同影响,其中,矿业和工业活动的影响最大,相对贡献率为38%,其次是尾矿和废渣,相对贡献率为28%,再是农业活动,相对贡献率为19%,最后是自然来源的相对贡献率为14%.     

巢湖湖区及主要出入湖河流表层沉积物重金属污染特征及风险评价

为了解巢湖湖区及主要出入湖河流沉积物中重金属的污染特征,对表层沉积物中重金属元素含量进行分析,基于地积累指数法、潜在生态风险指数法和沉积物质量基准法对沉积物污染风险进行评价,并对沉积物重金属来源进行初步分析.结果表明,河流沉积物中重金属的平均含量显著高于湖区,是湖区沉积物重金属含量的1.18~5.15倍,其中南淝河Cu、Zn、Pb、As和Hg含量较高,分别是背景值的3.53、16.98、3.98、5.84和23.11倍,西半湖Cu、Zn、Pb、Cd和Hg平均含量要高于东半湖,是全湖平均的1.04~1.45倍.地积累指数法和Hkanson潜在生态风险指数法评价结果均表明,Cd和Hg是主要的生态风险贡献因子,在所调查的表层沉积物中Cd和Hg数值分别为43.17~3870.94和29.96~924.57,已处于较大风险数值.此外,源分析结果表明,巢湖湖区及主要出入湖河流表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Hg和As相关性显著,具有相似的来源,可能来自于工业废水与生活污水.     

鄱阳湖及周边经济区农业地球化学环境评价

文章以《江西省鄱阳湖及周边经济区1：25万多目标地球化学调查》资料为基础,详细论述了植物所需的C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Cu、Zn、Fe、Mn、B、Mo、Cl共16种营养元素的分布特征。利用8843件表层土壤样品中Cd、Hg、As、Pb、Cr等重金属元素含量及其土壤pH值,采用内梅罗指数法对区内元公害水稻产地土壤环境质量、无公害蔬菜产地土壤环境质量以及绿色食品产地土壤环境质量进行综合评价。在此基础上,对鄱阳湖及周边经济区表层土壤生态地球化学环境质量进行了综合评价。     

太湖沿岸区浅层底泥重金属污染分析及生态风险评价

近年来太湖底泥重金属污染越来越受到各方关注.为了解太湖沿岸区底泥重金属污染状况,基于2018年太湖全湖污染底泥勘察项目中重金属监测数据,对梅梁湖、竺山湖、西部沿岸区、南部沿岸区、东太湖、贡湖6个太湖沿岸湖区浅层(0～30 cm深度区间)底泥中Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni 8种重金属元素含量进行分析,运...     

云南阳宗海沉积物重金属污染时空特征及潜在生态风险

分析了阳宗海柱状及表层沉积物中Al、Fe、Mn、Zn、Cr、Co、Ni、Cu、As、Cd、Pb等金属元素的含量,结合沉积年代学,研究了沉积物重金属污染的时空变化和潜在生态风险特征.结果表明,表层沉积物中重金属含量具有一定的空间差异性,As、Cd、Cu、Pb和Zn在中东部湖区含量较高,而Cr、Co、Ni含量高值位于南、北湖区的近岸区域;柱状沉积物中,1990s之前As、Cd、Cu、Pb和Zn含量较为稳定,1990s中后期以来,其含量逐渐增加,并在2009-2010年前后达到最大值,此后逐渐下降;而柱状沉积物中Cr、Co、Ni含量变化趋势与Al、Fe相似,总体上由下向上逐渐降低,这主要与沉积物质地(粒度)逐渐变粗有关.重金属富集系数表明,阳宗海沉积物中主要污染元素为As、Cd、Cu、Pb和Zn,1990s中后期污染程度快速增加,2009-2010年前后达到峰值,此后污染程度逐渐降低;表层沉积物中Cu为未污染至"弱"污染水平;Zn、Pb为"弱-中等"污染水平,As为"中等-强"污染水平,Cd为"弱-强"污染水平,中东部湖区污染程度高于其他湖区,这可能与该湖区缺少入湖径流、自然碎屑物质沉积速率较低以及砷污染事件等人为源的重金属贡献影响更为显著有关.生态风险评价结果表明,在2002-2010年前后沉积物重金属达到"中等-强"潜在生态危害,主要贡献因子是Cd和As,近年来其生态风险等级逐渐降低;表层沉积物中重金属在中东部湖区具有"中等"程度潜在生态危害,而其他湖区表层沉积物重金属具有较低程度的潜在生态风险.     

白洋淀湿地表层土壤主要环境元素分布特征及来源

白洋淀是雄安新区生态共同体的重要组成部分,在"白洋淀生态环境治理和保护规划"中,淀区内纯水村和耕地将被淹没,而上述陆地的土壤环境元素分布特征及来源仍缺乏系统调查和分析.本文以淀区内现有0～ 20 cm土壤为研究对象,以环境元素As、Hg、Cd、Cr、Pb、Ni、Cu、Zn、N、P和土壤类型、质地为研究要素,以统计描述、方差分析、相关分析和因子分析为研究手段对淀区内土壤主要环境元素分布特征和来源进行刻画和分析.结果 表明:淀区主要环境元素在不同土地类型的差异性分布是大气沉降和人类工农业活动综合作用的结果.除元素P外,其余环境元素的淀区背景值均高于区域背景值,呈富集趋势.大部分元素趋向于在农用地富集,在水田的富集最为突出,Hg元素则更易在村镇用地富集.淀区内土壤主要环境元素来源分3种类型:大气沉降型,代表元素为Ni、Cr、As、Pb、Cu和Cd,主要来自区域燃煤烟气的沉降输入;农业输入型,代表元素为P、N、Hg、Cd、Pb,主要来自本地农业施肥和人类生活垃圾输入;工业叠加型,代表元素为Zn、Cu、Cd、Pb,主要来自大气沉降和淀区临近的小冶炼的排放叠加,其中Pb、Cd、Cu为综合输入方式.     

乌梁素海大气重金属沉降入湖通量初步估算

重金属元素以大气颗粒物为载体,最终以沉降的方式进入湖泊水体,会引起湖泊的重金属污染.为调查大气沉降对乌梁素海重金属污染的贡献,于2013年7月1日至30日围绕乌梁素海进行大气沉降样品采集,分别测定Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、As 7种重金属元素的含量,并在此基础上估算7月大气重金属沉降通量及入湖量.结果表明,乌梁素海重金属元素大气沉降通量大小依次为:ZnPbCuCrAsHgCd.结合社会调查情况及数据分析显示,大气微粒携带重金属借助风力迁移,较大的沉降通量出现在主风向的下风向区域,说明风向是影响乌梁素海大气重金属沉降通量的主要因素之一.排干输入与大气沉降方式下的乌梁素海重金属入湖量比较发现,大气沉降是除排干输入外湖泊的另一重要重金属污染源.Zn、Pb、Cu、Cr、As、Hg、Cd等重金属元素月入湖量分别为10.6、1.04、1.02、0.833、0.342、0.00514、0.00281t/月.通过估算底泥重金属增量来评价大气沉降对湖泊重金属的贡献表明,大气Hg、Zn、Pb、Cu、As、Cd、Cr等重金属沉降对湖泊贡献率分别为46.4%、44.7%、14.1%、12.0%、8.48%、4.75%、4.03%.     

贵州草海湿地不同水位梯度沉积物中汞、砷形态分布及风险评价

通过改进Tessier连续提取法对贵州草海黑颈鹤栖息地不同水位梯度下沉积物汞(Hg)、砷(As)形态及生态风险进行了研究.结果表明,草海湿地沉积物中Hg含量在0.45～1.51-mg/kg之间,超过国家土壤环境质量农用地土壤风险管控标准;形态组成上,残渣态汞(Res-Hg)有机结合态汞(Org-Hg)碳酸盐结合态(Car-Hg)铁锰氧化态(Fe-O-Hg)可交换态(Ex-Hg),不同水位梯度下含量和赋存形态在不同区域不一致.As含量在16.4～23.8-mg/kg之间,形态依次为残渣态砷(Res-As)有机结合态砷(Org-As)铁锰氧化态砷(Fe-O-As)碳酸盐结合态砷(Car-As)可交换态砷(Ex-As).-As含量与贵州省土壤背景值持平,随着水位梯度的抬升,其总量呈增加趋势,残渣态占比逐步增多,性质逐渐稳定.采用地积累指数(I_(geo))、潜在生态风险指数(E_r~i)、风险评价编码法(RAC)对Hg、As的危害程度进行分析表明,基于草海较高Hg环境背景值,Hg整体污染风险较高,As处于低水平的污染风险等级且对环境影响较小.该研究揭示了不同水位梯度下Hg、As总量及形态分布特征,对草海湿地水位抬升恢复湿地提供了参考.     

典型小型水库表层沉积物重金属分布特征及生态风险

以典型乡镇水库通济桥水库表层沉积物为研究对象,在分析其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等有毒、有害重金属分布特征的基础上,分析重金属来源,评价重金属污染程度及其潜在生态危害.结果表明:通济桥水库表层沉积物中,上述8种重金属均存在一定程度的污染,坝前和入库区污染物蓄积更为明显.其中,Hg和Cd的污染范围较广、污染程度较严重.受重金属Hg和Cd的影响,水库表层沉积物存在中等程度的重金属生态危害风险,其中坝前区域已处于强风险等级.为保障水库水体水质安全,防范重金属污染应提到当前水库管理工作的重要位置.     

白洋淀沉积物-沉水植物-水系统重金属污染分布特征

通过对白洋淀沉水植物及对应沉积物和水中Cd、Pb、As含量测定,以期揭示白洋淀沉积物-沉水植物-水系统中重金属污染状况及分布规律,明确不同沉水植物对重金属的富集能力.结果表明,地表水Cd、Pb、As浓度均符合我国地表水I类水质标准,不同采样区重金属浓度差异不显著.上覆水Pb浓度显著高于地表水和间隙水,间隙水As浓度显著高于地表水和上覆水;地积累指数法和潜在生态危害指数法评价结果表明,沉积物中重金属污染程度表现为Cd > Pb > As,Cd污染最严重,达到"轻度-偏重度"污染程度,"中等-极强"生态危害级别,As为清洁水平,不同采样区重金属污染程度表现为生活水产养殖区 > 纳污区 > 淀边缘区;沉水植物重金属富集能力表现为金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.） > 菹草（Potamogeton crispus L.）和穗状狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.） > 篦齿眼子菜（Potamogeton pectinatus L.）.植物体内重金属含量与体内氮、磷含量呈显著正相关,氮、磷营养盐影响沉水植物对重金属的富集.     

磷酸根对水稻土中重金属镉汞铅吸附特性的影响研究

以合肥市郊的大兴镇和义城镇地区水稻土为主要研究对象,利用批量平衡法初步研究了重金属在两种土壤中的吸附热力学,据此分析研究水稻土对重金属的吸附性能及机理。在施磷情况下两种水稻土对三种重金属Cd,Hg,Pb吸附自由能均为负值,是常温常压下可以自发进行的过程,是物理和化学吸附并存的过程。两种水稻土对三种重金属Cd,Hg,Pb吸附过程均是熵增过程。     

大通湖及东洞庭湖区生物体重金属的水平及其生态评价

于2005年11月采集了大通湖及东洞庭湖区湖水和水生生物样品,并测定了水和水生生物样品中重金属(Cd、Pb、Hg、As)的含量,并对湖区生物体重金属进行了污染评价.研究结果表明,大通湖及东洞庭湖区湖水中重金属含量较小,绝大部分采样点水质都属于国家Ⅰ类水标准;水生生物体内CD、Pb含量为虾＞螺＞鱼,Hg的含量为鱼＞螺＞虾,As的含量为螺＞虾＞鱼;而鱼类重金属含量则为底栖鱼类＞中上层鱼类,肉食性鱼类＞植食性鱼类.大通湖及东洞庭湖区生物体中CD、Pb的污染指数为虾＞螺＞鱼,Hg的污染指数则为鱼＞螺＞虾,As的污染指数则为螺＞虾＞鱼.     

水分条件对藜蒿(Artemisia selengensis)富集湿地土壤重金属的影响

基于鄱阳湖南矶山湿地土壤及藜蒿Cd、As污染风险评价,利用盆栽实验研究水分条件对区域土壤理化性质、砷镉形态及其上生长的藜蒿(Artemisia selengensis)重金属富集能力的影响.结果表明:土壤Cd含量超标,存在生态风险,藜蒿茎中As含量达食品污染限量标准,存在食用风险;藜蒿对Cd、As的富集能力受土壤水分环境影响,水分增加会造成土壤pH与有机质含量上升,抑制藜蒿富集Cd的同时促进富集As.线性回归计算显示土壤有效态As含量与藜蒿As富集量呈显著正相关,可以用来评价藜蒿As富集情况,而土壤有效态Cd含量与藜蒿Cd富集量间无显著相关性.结合区域土壤Cd、As污染情况,适宜控制水分为缺水或旱湿交替条件,可以降低藜蒿等湿地植物中Cd的富集量;适宜控制水分为淹水条件,可以减少土壤Cd、As有效态含量.     

鄱阳湖饶河段重金属污染水平与迁移特性

鄱阳湖饶河入湖段是鄱阳湖重金属污染最严重的水域之一,为了研究其污染现状,本文于2005年3月平水期对鄱阳湖饶河段的水体、底泥、土壤及水生植物的重金属污染水平及迁移特性进行了调查与分析．结果表明,饶河段水体中的重金属除Pb的含量超出地表水环境质量标准Ⅲ类标准外,其它各项监测指标均能达到地表水环境质量Ⅲ类标准．饶河段底泥及河滩土壤的重金属含量平均值与国家土壤环境质量相比,Zn、Cd的平均值超出了三级标准,而Cu、Pb的含量指标均符合三级标准;通过地质积累指数评价结果表明,饶河段重金属底泥除Zn污染为中度污染以外,其他各种重金属污染为轻度污染或偏中度污染,且饶河段底泥中Cu、Zn、Ph三种重金属元素之间呈极显著正相关．饶河段水生植物对Cu、 Zn、Ph都有不同程度的富集;根据富集系数评价表明,植物对Cu的平均富集能力相对较强些,其次是Pb和Zn,多数水生植物表现出对Cd具有一定的抗性．     

洞庭湖流域湘江铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)的重金属富集特征及其膳食风险评估

洞庭湖流域对湘江湖南段6个城市江段铜锈环棱螺（Bellamya aeruginosa）腹足和内脏团的As、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr富集量进行分析,运用单因子污染指数法评价其受污染程度,并分别采用平均每周/每月摄入量法和目标危害系数法对其膳食风险进行评估,旨在为湘江流域居民铜锈环棱螺的消费安全提供参考.结果显示,铜锈环棱螺腹足As、Cd、Pb、Cu和Zn的富集量均值分别为0.92、1.65、0.90、13.01和67.62 mg/kg,Cr未检出,As、Cd、Pb和Cu的超标率分别为87.06%、27.06%、24.72%和2.35%.内脏团As、Cd、Pb、Cu、Zn和Cr的富集量均值分别为9.61、3.21、3.75、33.58、169.05和1.23 mg/kg,As、Cd、Pb、Cu和Cr超标率分别为100%、71.76%、65.88%、14.12%和75.8%.所有江段成人As、Cu和Zn的每周摄入量均值和最高值均低于FAO/WHO食品添加剂联合专家委员会（JECFA）提出的暂定每周耐受摄入量参考值（PTWI）,但株洲成人Cd的每月摄入量均值超过其每月耐受摄入量参考值,且最大值是其参考值的3.44倍,永州、湘潭地区成人Cd的每月摄入量最大值也分别是其参考值的1.16和1.68倍.所有江段铜锈环棱螺摄入的单一重金属健康风险值除As外均小于1,但多种重金属复合暴露健康风险值均接近或大于1.结果表明,湘江湖南段6个城市江段铜锈环棱螺均受到一定程度的污染,其中衡阳、湘潭和株洲江段较为严重,且各江段铜锈环棱螺内脏团重金属富集量整体上均高于腹足,故当地居民长期食用后存在潜在的健康风险.     

洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价

于2003-2004年在洞庭湖湖区采集沉积物样品700个,测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量,并用地积累指数方法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行了评价和分析.结果显示,洞庭湖各子湖区沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、zn的平均含量都属于国家土壤二级标准,AB、Hg、Ni属于国家土壤一级至二级土壤标准;在南洞庭湖与东洞庭湖人湖河流的三角洲的前缘是沉积物重金属积累最高的地点,而在西洞庭湖入湖河流三角洲的后缘沉积物重金属含量比前缘高.采用综合地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物进行评价,结果表明:南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染).采用主成分分析法对洞庭湖各子湖区沉积物进行分析,结果表明:南洞庭湖与东洞庭溯第一主成分贡献率分别为55.22%、56.86%,主要支配AS、Cd、Hg、Pb、zn的载荷,而第二主成分贡献率分别为30.04%、33.11%主要支配Cu、Cr、Ni的载荷:西洞庭湖、大通湖和城陵矶因沉积物重金属来源不同,主成分分析结果相差较大.     

太湖表层沉积物重金属元素的来源分析

根据太湖MS岩芯重金属元素与Al的线性回归分析及元素/Al、V/Al比率散点图变化规律,讨论了太湖沉积物中重金属元素的来源特征。结果表明:20世纪20年代中期以前,重金属元素主要为自然来源;20年代中期—70年代中期,尽管沉积物中Al、Fe、Zn、Mn、V、Cr等重金属元素含量随沉积物粒度变粗而明显下降,但除Hg受到一定程度的人为污染之外,其它重金属元素仍以自然来源为主,物源有所变化;70年代末期以来,沉积物中重金属元素人为污染逐渐加重,Pb、Cu、Zn、Hg、As等元素既有流域母质来源,又受到一定程度的人为污染。     

武汉典型湖泊沉积物中重金属累积特征及其环境风险

采集武汉市8个典型湖泊的表层沉积物,分析11种重金属的含量及其不同形态组成,研究了不同湖泊金属元素的富集与污染程度,探讨了沉积物中重金属的污染来源及其潜在生态风险,结果表明,沉积物中重金属Cd累积最严重,Zn和Hg也发生明显累积,龙阳湖污染较重,南太子湖和墨水湖污染中等,其它湖泊污染总体较轻.沉积物性质对重金属累积的影响不显著,城市工业活动强烈影响着重金属的分布,不同重金属的形态分布差异较大,Cd生物可利用态含量最高,其次为Mn、Zn、Co、Cu和Pb;而Sb和Hg以残留态占绝对优势,生态风险较小,相关分析和主成分分析表明,化石燃料燃烧、金属冶炼等是武汉市湖泊沉积物中重金属来源的主要贡献者,同时岩石风化等地球化学过程也影响着重金属的污染.     

抚仙湖沉积物重金属时空变化与人为污染评价

分析了抚仙湖表层沉积物及沉积短岩芯中10种金属元素含量,结合沉积年代学,定量研究了Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的污染特征及时空变化规律;参考沉积物质量基准与潜在生态风险指数法探讨了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,表层沉积物中重金属含量具有一定的空间差异性,近岸地区重金属含量总体上高于湖心区;Pb、Zn含量自1980s中期以来逐渐增加,而Cr、Cu、Ni含量呈下降趋势.重金属富集系数与聚类分析结果表明,抚仙湖沉积物主要重金属污染元素为Pb、Zn,污染开始于1980s中期,并逐渐加重.表层沉积物中Pb、Zn富集系数分别为1.6~4.1和1.4~2.6,已达到弱—中等污染程度,北部湖区污染程度略高于南部湖区;除此之外,北部湖区近岸区域Cr污染程度也略高于其他湖区.除了大气沉降来源之外,抚仙湖沉积物重金属污染还可能与入湖河流输入有关.单因子生态风险指数表明,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn具有较低的潜在生态风险;而综合潜在生态风险指数表明,表层沉积物中重金属具有中等程度的潜在生态风险,这与根据沉积物质量基准所获得的评价结果一致.     

太湖流域滆湖围网拆除后沉积物营养盐和重金属空间分布特征及评价

为评估滆湖围网拆除工程实施效果,采用高密度网格化布点方法,系统分析滆湖沉积物营养盐和重金属的空间分布和污染特征;并基于有机氮评价方法、综合污染指数评价方法、重金属地质累积指数法和重金属潜在生态风险评价方法进行污染风险评价.结果表明,滆湖沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)的平均含量分别为(3709±1004)mg/kg、(1127±650) mg/kg和(78.39±23.88) mg/g,三者空间分布特征较为一致;营养盐综合污染指数评价表明,全湖整体为重度污染,其中全湖TN均处于重度污染状态,TP绝大部分区域也处于重度污染状态.沉积物重金属Zn、Cr、As、Pb、Ni、Cu、Cd 的平均含量分别为(170.62±47.25)、(105.18±34.91)、(68.55±10.86)、(52.43±14.73)、(44.04±11.93)、(42.57±12.43)、(1.55±1.06) mg/kg,整体上呈现出由南向北、自西向东逐渐增加的趋势,重金属含量最高值在湖区东北角;地积累指数法和潜在生态风险指数法评价结果均表明Cd和As是主要的生态风险贡献因子,其中Cr和Ni的污染程度表现为清洁,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的单项潜在生态风险等级表现为轻微风险.与围网拆除前比,湖中区西南部沉积物营养盐含量无显著变化,湖南区南部沉积物营养盐状况明显改善,但其余各区域沉积物营养盐状况均有不同程度的恶化;湖区沉积物中重金属元素平均含量均有极大程度的降低,降幅在29.50%～80.45%之间,表明在外源污染输入得到一定控制时,围网拆除在控氮、控磷效果及改善重金属污染状况方面有着积极作用.