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.     

中国广西岩溶地质高背景区土壤-水稻系统Cd等重金属生态风险评价

中国岩溶区分布面积较广,其形成的土壤中微量元素普遍富集,具有典型的地质高背景特征,土壤生态风险也逐渐引起了广泛关注.本文以广西碳酸盐岩出露的岩溶区为研究区,采集了1090套水稻籽实及对应耕层土壤作为研究对象,研究了水稻与对应土壤中Cd、As等重金属含量特征及其影响因素.结果显示,按照中国土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618-2018),广西岩溶区土壤中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属含量大于风险筛选值的比例均普遍高于中国表层土壤和广西非岩溶区土壤中对应元素所占比例,其中Cd和As元素含量富集现象较为突出.依据中国食品安全国家标准(GB 2762-2017),研究区水稻籽实中Pb不超标,Cr、Hg和无机As的超标率仅为1%左右,而Cd超标率为12.5%.随着土壤pH的增加,土壤Cd含量逐渐增大,但水稻籽实的Cd含量和超标率逐渐减小,且当pH6.5时,水稻籽实Cd超标率仅有4%.这些结果表明,中国现有的农用地土壤污染风险管控标准中Cd元素筛选值并不适用于岩溶区土壤Cd的生态风险评价工作.因此,本研究提出了针对岩溶区土壤Cd的安全利用和风险管控阈值建议值,为我国岩溶区农用地土壤环境质量分级、污染风险管控和土地安全区划提供了依据.     

退水期鄱阳湖薹草(Carex cinerascens)和藜蒿(Artemisia selengensis)洲滩湿地CO2通量变化及其影响因子

于2014年10月到2015年5月鄱阳湖退水期,利用密闭箱—气相色谱法对鄱阳湖北部星子县洲滩两种代表性的植被群落——薹草(Carex cinerascens)和藜蒿(Artemisia selengensis)进行CO_2通量的对比观测,结果表明:薹草和藜蒿湿地的生态系统呼吸具有明显季节变化模式,其最小值均出现在冬季,最大值均出现在春季,平均值分别为3291.80和2581.89mg CO_2/(m~2·h),退水期薹草和藜蒿湿地累积的CO_2通量分别为213.71±2.27和176.39±11.48 t CO_2/hm~2.较高的生物量是薹草湿地CO_2通量高于藜蒿湿地的原因.5 cm土温是影响薹草和藜蒿湿地CO_2通量季节变化最重要的影响因子,藜蒿湿地生态系统呼吸的温度敏感性指数(Q10)高于薹草湿地.水分、植物生物量和湿地CO_2通量之间无显著相关性.     

太湖流域滆湖底泥重金属赋存特征及其生物有效性

为了探讨太湖流域滆湖底泥重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Pb)的赋存特征及其生物有效性,对底泥重金属总量、形态以及生物富集量进行了分析.结果表明,6种重金属含量的空间分布表现为北部湖区最高,其次为南部湖区,中部湖区最低,重金属Ni、Cu、Zn和Pb含量显著高于沉积物背景值,分别是背景值的4.77、3.89、2.96和2.76倍,重金属总量与沉积物中的黏土成分含量具有显著相关性.采用三级四部提取法对重金属形态进行分析表明,6种重金属的生物有效态(弱酸结合态、可还原态和可氧化态之和)含量顺序为CdCuZnPbNiCr,其中Cd、Cu、Zn和Pb的生物有效态含量分别占总量的84.15%、78.47%、76.50%和64.29%.Cu和Zn在铜锈环棱螺中富集含量要显著高于其他金属元素.相关性分析表明,6种重金属中仅Cr和Pb的生物富集量与有效态含量具有显著相关性,这表明,重金属在生物体内的富集不仅与有效态含量有关,还与底泥重金属总量有关.因此,评价滆湖重金属的生态风险时需要综合考虑重金属的总量及生物有效态含量.     

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.     

提高As污染土壤中As可迁移性含量的功能菌株

砷(As)污染已成为全球关注的环境问题,中国受As污染的农田和场地土壤面积较大,急需合适的方法进行修复.其中植物修复是受广泛关注的重要方法,但需解决土壤中可迁移性As含量,提高修复效率.为此,在筛选的耐砷菌株基础上,以两株细菌和真菌为供试菌株,在纯培养条件下,单接或联合接种两株细菌B1和B2,两株真菌F1和F2于液体培养基中,加入60Co-γ射线灭菌的含As土壤,研究菌株对砷污染土壤As形态的影响.结果表明,接种菌种均显著增加了土壤中非专性和专性吸附态As的含量,其中4株菌单接种或混合接种增加土壤中非专性态As含量达3~7倍,即显著增加土壤中活性态可迁移性As含量,可利于被植物吸收;接种处理的培养液p H由酸性变为弱碱性,并与非专性吸附态As和专性吸附态As含量显著相关.此外,筛选出的两株细菌、两株真菌都能产生IAA,有利于植物修复As污染土壤时吸收As的同时增强其存活能力,可应用于微生物-植物联合修复As污染土壤工程中.     

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.     

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.     

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%.     

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.     

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤含水量和地下水位年内变化特征

湿地植被空间分布受多个水分因子共同影响,为了探求鄱阳湖典型洲滩湿地不同植被类型下地下水、土壤水的变化特征,本文选择鄱阳湖吴城湿地保护区内一个长约1.2 km的典型洲滩湿地为实验区,建立了气象-土壤-水文联合观测系统.对观测的气象、水文要素进行分析发现:(1)洲滩湿地地下水位年内呈单峰变化,季节性差异显著,最大埋深可达10 m,出现在1月份,丰水期8月份地下水位最高时可出露地表,且地下水位与湖泊水位变化具有高度一致性;(2)由远湖区高地至近湖区低地,不同植被带中地下水平均埋深变化为藜蒿带(4.76 m)芦苇带(2.87 m)灰化薹草带(1.61 m).地下水埋深小于50 cm的持续时间分别为:藜蒿带27 d、芦苇带112 d、灰化薹草带170 d;(3)土壤平均含水量沿不同植被带梯度变化为:藜蒿带最小(15.9%),芦苇样带(40.7%)和灰化薹草样带(43.7%)较大.土壤含水量年内变幅为:藜蒿带最大(2.5%~55.2%),芦苇带和灰化薹草带相对较小,分别为22.1%~48.1%和28.4%~54.1%;(4)不同植被带土壤含水量季节变化规律不同,藜蒿带土壤含水量年内呈单峰型,仅夏季土壤含水量较高,其余季节均在10%左右,而芦苇带和灰化薹草样带春、夏、秋季均维持较高含水量(42%以上),仅冬季水分含量较低.     

淹水条件下鄱阳湖3种湿地植物腐烂分解及其对水质的影响

大型通江湖泊水位不断变化,引起湖泊水域与洲滩湿地之间相互转化,造成湿地植物周期性淹没分解,影响水体营养物质循环和能量流动.本文以鄱阳湖典型湿地植物灰化薹草(Carex cinerascens)、蒌蒿(Artemisia 和虉草(Phalaris arundinacea)为研究对象,通过为期69d的室外模拟实验,探究3种植物腐烂分解对水环境因子和浮游植物生物量(以叶绿素a(Chl.a)浓度表征)的影响.结果表明:(1)3种湿地植物的分解过程均为前期分解较快、后期缓慢,且蒌蒿分解率显著大于灰化薹草和虉草.(2)腐烂分解过程中,水体理化因子均发生了显著变化,如水体pH呈先降低后升高的趋势,且空白组pH显著高于其他实验组.浊度、营养盐浓度和高锰酸盐指数(COD_(Mn))浓度均呈先升高后降低并逐渐稳定的变化趋势,且显著高于空白组,蒌蒿腐烂分解对水体pH、浊度、营养盐浓度和COD_(Mn)的影响最大.(3)灰化薹草组和虉草组Chl.a浓度均呈前期波浪式上升、后期逐渐稳定的变化趋势;蒌蒿组Chl.a浓度整体呈逐渐上升的趋势.水体浊度和营养盐浓度是影响浮游植物生长的主要因素.     

巢湖4种蚌类不同组织中5种微量元素含量及其空间变化

蚌类在湿地生态系统元素的富集与转化过程中发挥重要作用.以巢湖常见扭蚌（Arconaia lanceolata）、三角帆蚌（Hyriopsis cumingii）、褶纹冠蚌（Cristaria plicata）和圆顶珠蚌（Unio douglasiae）为对象,分析其内脏团、外套膜（包含鳃,下同）和斧足中5种微量元素（Cu、Zn、As、Cd、Pb）的含量.结果表明：5种元素在4种蚌体内均有检出,除Zn在圆顶珠蚌组织间表现为外套膜>内脏团>斧足外,4种蚌体组织间5种微量元素含量均表现为内脏团 > 外套膜 > 斧足;4种蚌类各微量元素平均含量均表现为Zn > Cu > As > Pb > Cd;Cu和Pb在4种蚌类中的平均含量表现为扭蚌 > 褶纹冠蚌 > 圆顶珠蚌 > 三角帆蚌,扭蚌各组织中Pb含量是其他3种蚌类的2.62~6.99倍,Zn的各平均含量表现为圆顶珠蚌 > 扭蚌 > 三角帆蚌 > 褶纹冠蚌,As表现为圆顶珠蚌 > 三角帆蚌 > 褶纹冠蚌 > 扭蚌,Cd表现为扭蚌 > 圆顶珠蚌 > 三角帆蚌 > 褶纹冠蚌,Cd在圆顶珠蚌和扭蚌中的含量是三角帆蚌和褶纹冠蚌的2.75~6.08倍.不同种类之间微量元素含量的差异大于同一种类微量元素含量的空间差异.微量元素污染较重的河口区蚌体组织具有较高的微量元素含量,污染较轻的河口中蚌体组织各微量元素含量也相对较低,表明蚌类可作为巢湖水体微量元素污染监测的指示生物.4种蚌类中Pb、Cd、As含量均未超出国家食品安全标准的限定值.     

苏北溱湖芦苇和芦苇+香蒲群落中植物对湿地土壤N、P的固持效果

湿地土壤是湿地生态系统固持氮(N)、磷(P)的重要库,水生高等植物在湿地土壤固持N、P过程中起到了非常重要的作用.本研究采用室外取样与室内实验结合的方法,对溱湖湿地两种主要湿地类型(芦苇(Phragmites australis)群落和芦苇+香蒲(Typha latifolia)群落)影响湿地土壤N、P固持过程的规律展开研究.分析了芦苇、香蒲各器官生物量和总氮(TN)、总磷(TP)含量及储量对于土壤各土层TN和TP含量的影响.结果显示:(1)溱湖湿地对于水体TN和TP有一定的削减作用,且对TN的削减作用更大;(2)芦苇可以增强湿地土壤(30 cm以下的土层)富集N的效率,并且芦苇+香蒲群落中土壤固N效率更高,芦苇植株内TN和TP储量都是根茎叶穗,而香蒲则是根穗茎叶;(3)芦苇和香蒲茎、叶器官的TN和TP含量在夏季均显著高于其他几个季节,尤其是芦苇茎的TN含量在夏季高出其他几个季节70%~84%,而TP含量甚至高出其他几个季节81%~92%;(4)芦苇、香蒲对于P贫瘠的响应机制不同,导致芦苇会消耗土壤P,而香蒲的介入可以抵消这一消耗过程.因此,芦苇+香蒲的植物配置模式可以提高湿地土壤固持N、P的综合效率.     

Assessment of heavy metal contamination of roadside soils in Southwest China

Topsoil (0–20 cm) samples were collected from the edge of roads to the locations about 200 m off the roads along the four roads with different transportation periods in October 2005. Total concentrations of As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were determined using the inductively coupled plasma atomic absorption spectrometry in order to assess and compare road transportation pollution. Results showed that with the exception of As, Cu and Pb, the average concentrations of heavy metals were generally, higher than the regional elemental background values. Most soil samples were moderately or highly polluted by Cd or Ni, but the contamination index (P _i ) values for As, Pb and Zn were lower than other heavy metals in all sites. Among the four roads, heavy metal pollution was heavier for Dali Road due to longer transportation periods, while low or no contamination could be observed for the other roads. However, the integrated contamination index (P _c ) values showed a generally low contamination or no contamination level for all soil samples in this region, followed by the order of Dali Road > Dabao Highway > Road 320 > Sixiao Highway. The same pollution source of these heavy metals was found using factor analysis.     

火烧对洞庭湖湿地荻(Miscanthus sacchariflorus)和苔草(Carex brevicuspis)群落土壤性质的影响

火烧作为调控因子,对植物群落结构和生态系统功能具有重要影响,但在湖泊湿地中研究较少.通过野外调查取样与实验室分析,探讨火烧对洞庭湖湿地主要群落类型——荻(Miscanthus sacchariflorus)和苔草(Carex brevicuspis)土壤化学性质的影响.结果表明:火烧后,苔草群落土壤硝态氮含量显著减少64.6%,有机质含量增加26.3%;而荻群落土壤与之相反,硝态氮含量增加186.9%,有机质含量减少22.9%.火烧后,苔草群落的全氮、铵态氮、全碳和全磷含量均显著增加,分别增加了75.4%、36.3%、102.7%和76.9%,而荻群落土壤与对照组间无显著差异.总体上,火烧对荻群落土壤养分影响不大,可作为芦苇场的一种管理方式,但火烧促进苔草群落土壤养分释放,有助于苔草群落提前萌芽和生长,并引起牲畜牧食增加.