衡水湖底泥中7种重金属元素含量的分布及其潜在生态风险评价

于2018年6月25～27日,在河北省衡水湖设置了22个采样点,采集0～50 cm深度的底泥样品,测定底泥样品中的7种重金属元素含量;并采用地累积指数法和潜在生态危害指数法,对7种重金属元素潜在生态风险进行评价。研究结果表明,衡水湖底泥中的7种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu和Zn的质量比分别为0.046～0.290 mg/kg、0.010～0.064 mg/kg、4.31～10.70 mg/kg、11.7～29.5 mg/kg、48.5～87.5 mg/kg、10.7～24.7 mg/kg和35.2～198.0 mg/kg;在22个采样点中,有9个采样点底泥中的Cd元素含量的地累积指数大于0,即这9个采样点存在轻微的Cd污染,处于轻微危害等级;每种重金属元素含量分别与其它大多数金属元素含量显著相关,表明这些重金属元素可能具有同源性,各重金属元素含量都分别与底泥中的有机质、全氮含量显著相关,Hg、Pb和Zn元素含量与全磷含量显著相关;衡水湖底泥中的7种重金属元素综合潜在生态风险指数为90.23,表明衡水湖底泥中的重金属元素存在轻微的潜在生态风险。     

珠江口滨海湿地沉积物重金属污染现状及潜在生态危害

根据2007年和2008年对珠江口滨海湿地6条代表性调查断面的表层沉积物取样调查,分析了表层沉积物中重金属的含量.结果表明:表层沉积物中铜、铅、锌、砷、铬、镉和汞的平均含量分别为56、43、139、29、31、0.96和0.10 mg/kg,其中除铬外,其余6种元素的浓度均已超过Ⅰ类海区沉积物标准,尤其铜污染最为严重.采用Hakanson潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了评价,镉在淇澳岛和磨刀门调查断面存在强和很强的潜在生态危害,总体潜在生态危害属中等,应当引起重视;其余各调查断面属轻微生态危害.     

粤港澳大湾区某新设水源保护区土壤重金属污染与生态风险评价

为了解某新设水源保护区土壤重金属污染状况,采集了32个表层土壤样品,测定了镉、砷、锌、铅、铜、汞、镍、铬8种重金属的含量,采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法评估了土壤重金属污染程度和潜在生态风险。结果表明:研究区镉存在土壤污染风险,其余7种重金属达标。8种重金属平均含量高于广东省土壤背景值,镉处于轻度～极强度污染状态,其余7种重金属处于中等污染状态。镉生态危害极强,汞生态危害很强,其余6种重金属处于低生态风险等级。镉、汞生态风险高,需加以控制。     

西溪湿地土壤重金属分布特征及其生态风险评价

测试和研究了杭州西溪湿地土壤中铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)和铬(Cr)的含量与分布特征,采用内梅罗综合污染指数和Hakanson潜在生态危害指数法对湿地土壤重金属污染环境质量和潜在生态风险进行了评价。结果表明,西溪湿地土壤表层7种重金属平均含量的质量比分别为36.8 mg/kg(Cu)、91.5 mg/kg(Zn)、39.2 mg/kg(Pb)、0.23 mg/kg(Cd)、0.19 mg/kg(Hg)、6.3 mg/kg(As)和64.9 mg/kg(Cr)。由于受各种人为作用的影响,与浙江省土壤背景值相比,Cu、Pb、Cd和Zn在湿地土壤中的积累较大,有3个采样点[菜地、芦苇(Phram ites austrlis)滩地和靠马路的居民区]土壤中的Cd含量超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)标准值的二级标准(pH<6.5)。湿地土壤重金属污染环境质量和生态风险评价结果显示,内梅罗综合污染指数平均值为1.73,多种重金属潜在生态风险指数平均值为114.6,说明总体上西溪湿地土壤重金属污染及其潜在生态风险为轻微级。最后,讨论了西溪湿地公园土壤重金属的可能来源,对比了重金属污染评价中不同评价标准和评价方法的差异性。     

澜沧江-湄公河干流底沙重金属含量空间变化及污染评价

国际河流澜沧江-湄公河流域资源开发引起的水文情势、泥沙和水环境变化一直是国际社会关注的重点.本研究选取了该河干流境内外8个关键河段的底沙进行采样,并进行5种重金属元素(锌Zn、铅Pb、铜Cu、铬Cr、砷As)含量实验测试,分析了该河干流底沙重金属含量空间变化.运用沉积学原理,应用地积累指数法和潜在生态危害指数法评价了澜沧江-湄公河流域干流底沙重金属污染的情况.结果显示:1.在澜沧江-湄公河流域干流底沙重金属元素中Zn、Pb、As在上游中国境内澜沧江底沙中的含量平均值分别为91.43 mg/kg、41.85 mg/kg、21.84 mg/kg,均大于其在下游境外湄公河底沙中平均含量,其平均含量分别为68.17 mg/kg、28.22 mg/kg、14.97mg/kg;Cr在境外湄公河底沙中含量的平均值为418.86mg/kg,大于境内上游澜沧江底沙中的平均含量42.19 mg/kg,且主要集中在琅勃拉邦和巴色采样点,其含量分别为762.93 mg/kg、422.9 mg/kg;Cu除在戛旧和界碑含量较小分别为11.7 mg/kg、7 mg/kg外,在上下游其他采样点的含量分布变化不明显.2.地积累指数法评价结果表明干流底沙重金属在上游中国境内Zn、Pb、As有污染,其中Pb、As的污染较Zn严重.在下游中国境外Cr污染较严重,其污染主要集中在琅勃拉邦和巴色两个采样点,As在巴色采样点也出现了轻微污染.3.潜在生态危害指数法评结果表明干流底沙重金属元素单一潜在生态危害系数和多种重金属潜在生态危害指数均较小,各采样点重金属潜在生态危害程度均属于轻微污染.由此可见澜沧江-湄公河境内局部河段因地球化学背景或矿产开采致使的水体和底沙重金属污染,沿程经水体稀释和水库淤积后,尚未出现污染的跨境迁移现象.本研究能在一定程度上填补澜沧江-湄公河流域在干流上对重金属污染研究的空缺,为澜沧江流域资源开发的评价影响提供理论依据.     

衡水湖岸带重金属潜在生态风险评价及其对道路径流污染物的截留效应

湿地岸带对地表径流污染物具有显著的截留作用。为探讨湿地岸带对道路径流污染物的截留效应以及湿地岸带的潜在生态风险,测定衡水湖四周道路降尘和岸带土壤的重金属含量,并采用多种指数对岸带的潜在生态风险进行评价。结果表明:道路降尘和岸带土壤重金属含量均低于农用地土壤污染风险值。结合单因子指数、内梅罗指数和地质累积指数可知,衡水湖四周道路存在轻微的铅、镉和锌污染,岸带在靠近道路排水渠的表层土壤存在轻微的镉和锌污染。道路和岸带的潜在生态风险指数均小于150,表明衡水湖道路降尘和岸带重金属的潜在生态风险为轻微。岸带表层土壤的铅、镉、锌和铁含量由公路至水面表现出较明显的下降趋势,下层土壤的镉、锌含量显著低于表层土壤,表明岸带在水平方向和垂直方向对重金属都具有较好的截留效应。     

南海中沙群岛、西沙群岛珊瑚岛礁区海水重金属的分布特征

基于2015年夏季对中国南海中沙群岛的黄岩岛和西沙群岛的永兴岛、七连屿、东岛、浪花礁、北礁、华光礁、盘石屿、玉琢礁等9个岛礁区的综合科学调查和采样,重点研究了重金属元素在礁区海水中的分布情况。结果表明:1)中、西沙海域的这9个岛礁区海水中重金属铜、铅、锌、镉、铬、砷的平均质量浓度分别为1.309、1.702、2.831、0.056、0.204、0.272μg/L,重金属整体水平较低,并以锌、铅、铜为主,质量浓度达所测重金属元素总量的92%,仅部分站点的铅元素质量浓度高于国家一类海水水质标准。2)在分布上大致呈现东部岛礁区高于西部岛礁区的特点,环礁潟湖与礁坡的海水重金属含量具有差异性,礁坡水体的铜、铅、锌、镉含量均高于潟湖,砷低于潟湖,这种差异可能与潟湖水体相对封闭有关。3)影响中、西沙岛礁区海水重金属分布的环境因子,主要包括陆源输入、大气沉降、环流等,其中陆源主要影响锌,大气沉降对铅作用明显,环流影响局部水平。4)采用权重修正内梅罗污染指数进行水质综合评价,得出中、西沙岛礁区域总体处于较清洁水平,海水重金属含量没有达到影响珊瑚生长的水平,但是铜元素对珊瑚的生长可能存在潜在危害。     

长春市土壤重金属污染特征及其潜在生态风险评价

以长春市区土壤为对象,研究土壤中重金属污染的特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价。结果表明,长春市区土壤重金属污染较重,尤其是铅和镍。污染源的空间差异性引起不同功能区土壤中重金属元素的含量不同。长春市土壤达到轻微生态危害,且铅、铜和锌对土壤生态危害达到轻微生态危害;不同功能区达到生态危害程度的顺序依次是公园>郊区耕地>工业区>住宅区>开发区。     

南坑河污染初步调查及河岸植物的富集能力

南坑河是新丰江的一条支流,直接汇入广东省最大的饮用水源地新丰江水库。野外调查中发现私自采矿和在河流沿岸洗矿等行为不断发生,大量洗矿废水未经处理直接注入南坑河,可能会造成污染。因此,采样初步分析了南坑河河水、河流底泥沉积物及附近优势植物的9种重金属元素含量。结果发现：与地表水II类标准相比,南坑河枯水期水体污染严重,其中连续2 a的铅、砷和汞超标,超标倍数分别为1.7~1.8、1.3~1.9和1.6~2.9倍,而底泥中铜、镉、铅、锌和砷均超标,超标倍数分别为4.8、9.0、3.9、4.3和10.9倍,镉和砷超标较为严重。另外,收集并鉴定了河岸或河漫滩中天然生长的15种植物,发现以蕨类植物和多年生禾草为主要类型。通过分析植物体内9种重金属元素含量,发现对砷吸附能力最强的当属蜈蚣草,其叶片中砷的含量（609.20 mg/kg）和茎干中砷的含量（814.77 mg/kg）均大于根部的砷含量（577.30 mg/kg）;蜈蚣草对铁、锰、铜和铅的吸附能力也远远大于其他河岸植物,可以作为良好地修复以砷为主的复合重金属污染土壤的富集植物。     

衡水湖湿地底泥重金属污染及潜在生态风险评价

测定了衡水湖湿地20个采样点底泥中的7种重金属含量,并与环境背景值进行了比较。结果显示,衡水湖湿地底泥中的Hg含量普遍高于环境背景值,为衡水湖湿地底泥中主要富集的重金属元素,而Cr和Cd基本无富集。用地积累指数、某种重金属的潜在生态危害系数和多种重金属的潜在生态风险指数评价了各个采样点的污染程度和潜在生态风险。结果表明,Hg为高风险元素,底泥中重金属污染主要以Hg为主;衡水湖湖内大部分地区的潜在生态风险相对较低,综合潜在生态风险最高处为魏屯闸,然后依次为南关闸、106国道、大赵闸和湖内岛,核心区的综合潜在生态风险最小。另外,还对魏屯闸处的3个采样点的多种重金属的潜在生态风险指数值进行了讨论。     

Sedimentary evidence for changes in the pollution status of Taihu in the Jiangsu region of eastern China

As part of a study using lake sediments to determine the extent and causes of human impacts to lakes along an east–west transect following the Yangtse River, sediment cores were taken from Taihu in eastern China. Previous studies have focussed on the impacts of direct inputs of pollutants from municipal and industrial wastewater but little work has been undertaken on trends in atmospheric deposition from the many industrial sources surrounding the lake. Analysis of the Taihu sediment cores for atmospheric pollutant indicators such as trace metals, magnetic parameters and spheroidal carbonaceous particles (SCPs) show the lake has become increasingly contaminated over the last 40–50 years. Sediment levels of atmospherically deposited pollutants are currently similar to some of the more contaminated lakes in Europe. Further, sediment nitrogen, phosphorus and geochemical analyses confirm the dramatic increase in eutrophication at the site and periods of recent soil erosion in the catchment.     

The spatial and temporal distribution of fossil-fuel dervied pollutants in the sediment record of Lake Baikal, east Siberia

Spatial and temporal patterns of spheroidal carbonaceous particles (SCP) extracted from lake sediments provide an unambiguous record of the distributions of fossil-fuel derived pollutants. When applied to sediment cores taken from Lake Baikal spatial patterns show good agreement with the distribution of industry, with the highest concentrations found in the southern basin nearest to Irkutsk. SCP were found to occur in all cores from all areas of the lake in contrast to metal results where anthropogenically enhanced deposition was only demonstrable in the southern basin. SCP distribution within the sediments of Lake Baikal is seen to be distinctly regional and therefore long distance transport is not thought to be an important pathway for these pollutants. Temporal patterns of SCP show trends that reflect the development of industry in the area since the 1940s. Settling rates in the 1600 m water column suggest that the SCP sediment record may be approximately an order of magnitude more sensitive to depositional changes than that of trace metals.     

新疆艾比湖湖泊沉积物元素地球化学记录及其生态环境意义

在对新疆艾比湖近代岩芯沉积物元素地球化学特征分析基础上,结合数理统计学方法对元素的来源及其反映的环境演变历史进行了探讨,最后利用Hakanson潜在生态危害指数法对岩芯表层沉积物中重金属的潜在生态危害进行了评估。结果表明：艾比湖岩芯沉积物中元素组成基本可以分为3类：第1类元素包括Fe、Mn、V、Ni、Li、Cr、K、Al、Co、P、Ti、Be、Pb、Cu、Ba和Zn,主要来源于流域陆源碎屑物,受流域侵蚀强度等因素影响,其中,Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn等重金属以及营养元素P的富集系数1875-2011年由于受人类活动影响发生了较为明显的变化;结合重金属和营养元素P的富集系数有序聚类分析,以23 cm（1960年）为界可将艾比湖流域环境演变历史分为差异明显的两个阶段：（Ⅰ）1875-1960年,流域社会发展程度较低,人类活动导致的重金属输入少,流域环境主要受区域自然变化的影响;（Ⅱ）1960年至今,随着人口的增加,经济发展工农业活动增强,尤其是农业用水量增加,大多数重金属元素和P相对于前期有较为明显的增加。第2类元素有Mg和Na,主要来源于湖泊水中蒸发盐类结晶;由于绿洲农业的发展和灌溉用水的增加,在气候变化和人类活动的共同影响下,湖泊水位发生了剧烈的波动,造成Mg、Na等元素的波动变化。第3类元素包括Ca和Sr,受流域易溶元素风化淋溶作用控制。艾比湖沉积物中Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn等7种重金属的潜在生态危害程度Ni（4.7） > Pb（4.6） > Cu（4.2） > Co（2.6） > Cr（1.7）=V（1.7） > Zn（1.1）,7种重金属均属于低生态风险。     

龙感湖小流域元素时空分布及湿地拦截功能探讨

众所周知,湖滨湿地是湖泊环境的屏障,它对流域入湖物质具有吸收与拦截作用。通过长江中游龙感湖湖滨湿地和湖泊沉积物中元素含量在时间序列上的对比研究,发现湖滨湿地对入湖主要重金属元素确有明显拦截作用;但对于化学性质活跃,易以溶液态迁移的元素如Fe、Mn等不具备明显的拦截功能。人类活动对湿地的破坏,减弱了湿地对流域入湖物质的拦截功能,加速了湖泊生态环境的恶化。     

湖泊生态恢复的关键因子分析

中国是一个多湖泊的国家。由于经济快速发展及湖泊资源不合理的开发利用,中国湖泊的污染问题和生态系统退化相当普遍。特别是由于氮、磷等营养元素的富集造成的水体富营养化,导致蓝藻水华频繁发生,甚至出现了饮用水危机事件。由于缺乏基础理论的指导,中国湖泊富营养化治理曾经走过弯路。在没有实现控源截污的条件下,片面强调生态恢复来净化湖泊水环境,一度成为富营养化湖泊治理的主流思想。实际上,湖泊生态恢复是有条件的,而对这些条件的诊断和分析是开展湖泊生态恢复的前提和基础。通过对太湖水生植物分布及其影响因子分析,确定沉水植物恢复的核心条件是水下光照条件。水下光照条件受富营养水平、悬浮物浓度与水深等因子的影响。只有当一个水域的真光层深度接近水深的情况(比值>0.8),恢复水生植物才有可能。改善水下光照条件,包括降低水深,提高透明度,消除风浪等措施,实际上,都是增加真光层深度与水深的比值。在上述生态恢复条件不具备的情况下,湖泊治理与恢复的工作更多地应该聚焦在控源截污方面。这对中国湖泊污染治理与生态恢复具有普遍的意义。     

Compositional changes in sediments of subalpine lakes,Uinta Mountains (Utah): evidence for the effects of human activity on atmospheric dust inputs

Sediments in Marshall and Hidden Lakes in the Uinta Mountains of northeastern Utah contain records of atmospheric mineral-dust deposition as revealed by differences in mineralogy and geochemistry of lake sediments relative to Precambrian clastic rocks in the watersheds. In cores spanning more than a thousand years, the largest changes in composition occurred within the past approximately 140 years. Many elements associated with ore deposits (Ag, As, Bi, Cd, Cu, In, Mo, Pb, S, Sb, Sn, and Te) increase in the lake sediments above depths that correspond to about AD 1870. Sources of these metals from mining districts to the west of the Uinta Mountains are suggested by (1) the absence of mining and smelting of these metals in the Uinta Mountains, and (2) lower concentrations of most of these elements in post-settlement sediments of Hidden Lake than in those of Marshall Lake, which is closer to areas of mining and the densely urbanized part of north-central Utah that is termed the Wasatch Front, and (3) correspondence of Pb isotopic compositions in the sediments with isotopic composition of ores likely to have been smelted in the Wasatch Front. A major source of Cu in lake sediments may have been the Bingham Canyon open-pit mine 110 km west of Marshall Lake. Numerous other sources of metals beyond the Wasatch Front are likely, on the basis of the widespread increases of industrial activities in western United States since about AD 1900. In sediment deposited since ca. AD 1945, as estimated using ^239+240Pu activities, increases in concentrations of Mn, Fe, S, and some other redox-sensitive metals may result partly from diagenesis related to changes in redox. However, our results indicate that these elemental increases are also related to atmospheric inputs on the basis of their large increases that are nearly coincident with abrupt increases in silt-sized, titanium-bearing detrital magnetite. Such magnetite is interpreted as a component of atmospheric dust, because it is absent in catchment bedrock. Enrichment of P in sediments deposited after ca. AD 1950 appears to be caused largely by atmospheric inputs, perhaps from agricultural fertilizer along with magnetite-bearing soil.     

北极8种典型痕量金属及3种铂系贵金属浓度水平变化趋势及生态风险

痕量金属进入北极的途径包括洋流注入、大气传输、陆架河流、陆地径流以及海洋中的直接沉降。研究表明,北极区域介质中Pb、Hg与Cd、Zn、Cu水平随着工业化的发展呈现出不同的变化趋势,并且铂系贵金属在北极冰雪中被检测出反映了大范围的全球污染。对北极各海域表层沉积物中的痕量金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn进行生态风险评价发现:As、Cd、Cu很有可能已经对多数海域的海洋生物产生威胁;Hg、甲基汞(MeHg)、Zn在极地动物器官中已出现了食物链累积效应,相关的毒性数据目前还缺乏研究。     

Heavy metal pollution and lake acidity changes caused by one thousand years of copper mining at Falun, central Sweden

One thousand years of mining of sulfurous ores at the Falun copper mine, central Sweden, and the resulting atmospheric emissions of metals and sulfur dioxide, gives a unique opportunity to study long-term responses to acid deposition. Copper production peaked in the 17^th century, when Falun supplied 2/3 of the world's copper production. Thereafter production and associated emissions have declined, and the mine was closed in the 1990's. Sediment cores from 14 lakes situated between 3-27 km from the mine have been analyzed for Cu, Pb, Zn, Cd, S and ²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb isotope ratios to study the historical and geographical distribution of airborne pollutants. Diatoms have been analyzed to infer past lake acidity and to assess whether lake acidification has occurred and, if so, whether any recovery from acidification has occurred following the reduction in sulfur emissions. Eight of the fourteen lakes have acidified, beginning as early as the late 17^th century, when the estimated annual emissions of SO₂ amounted to 40,000 tons. This is perhaps the earliest known record of anthropogenic lake acidification. Despite the large historical deposition of sulfur, the pH has only decreased by 0.4–0.8 units, with the lowest diatom-inferred pH being 5.8. Effects of agriculture and forestry following the expanding mining industry may have counteracted acidification. Despite the 300 yrs of lowered emissions the diatom record shows no recovery in pH. There are still large amounts of sulfur accumulated in the soils in the area that may delay recovery from lake acidification. Afforestation in the area over the last 100 yrs may also play an important role in delaying the recovery process.     

博斯腾湖的水环境保护与可持续利用对策

本文通过实地调查和对1999～2001年的监测资料的分析,从水环境污染物特性、水环境质量变化、排污源分布及排污量计算等方面探讨了博斯腾湖水环境问题及其成因。提出建立博斯腾湖保护区,加大管理检查和执法力度,加强对农田排污水的控制,强化重点排污口和重点城镇生活污水的排污管理,并通过湖滨湿地生态恢复工程、增源节水工程、加速湖水循环工程等措施,保护和改善博斯腾湖水环境     

官厅水库及永定河枯水期水体氮、磷和重金属含量分布规律

于枯水期 (冬季和春季 )在官厅水库库区及永定河沿线 1 3个地点采集了表层水样品 ,分别测定了原水和过滤水中 N、P和重金属的含量 ,同时进一步分析了过滤水中不同形态氮的含量 ,初步探讨了枯水期官厅水库和永定河水体 N、P及重金属含量的分布规律及污染特征。研究结果表明 ,官厅水库库区及永定河沿线重金属基本没有污染 ,大多低于地表水 类标准 ,极个别样点超过 类但仍低于 类标准。 N、 P污染比较严重 ,大部分样点的总氮、总磷指标超过湖泊水库 类标准 ,个别样点甚至超过 类标准。不同地点 ,各形态 N的含量有显著差别 ,体现了外源污染的区域分布规律。