东太湖钻孔揭示的重金属污染历史

2009年在东太湖运用重力采样器采集得到岩芯钻孔(DJZ和DQG)。运用核素210Pb和137Cs对沉积物钻孔进行定年,同时分析了沉积物金属元素,并研究近代东太湖重金属污染以及人类活动对其的影响。本文运用Fe元素作为粒度的代用指标对重金属进行标准化,并获取了重金属富集系数和人为污染的重金属通量。研究表明,除了钻孔的表层样以外,东太湖DQG和DJZ钻孔的Pb、Zn、Cu、Cr和Ni的富集系数都不超过2,并且Cr、Ni的富集系数接近1。结果表明最近几十年来的重金属铅、铜、锌在不断富集,尤其是在20世纪70年代以来。20世纪70年代至90年代,东太湖来源于人为污染的Pb、Zn、Cu的通量维持在一定的水平,90年代以来,东太湖来源于人为污染的Pb、Zn、Cu的通量在不断增加,这与区域污染工业类型及经济发展阶段相吻合。东太湖2000s初以来Pb通量特别是人为污染的Pb的通量出现下降,这可能部分与含铅汽油的禁用有关,另外也与该阶段流域工业结构的调整有关。     

石臼湖近代环境演化历史

以2007年在石臼湖采集的浅岩芯钻孔(SJH07-C1)研究近代石臼湖湖泊环境演化历史以及人类活动的影响。运用核素²¹⁰Pb和 ¹³⁷Cs进行定年,²¹⁰Pb 的CRS模式定年结果与¹³⁷Cs方法获得的年代具有较好的可比性。同时分析了岩芯沉积物的理化指标,包括烧失量、总磷、金属元素和磁化率。分析表明：  1955年以前地球化学指标表明石臼湖湖泊沉积物中人类活动信息较弱,但总磷和有机质（烧失量）开始出现增加,湖泊营养水平开始升高。1955～1969年,湖泊沉积物磁化率较高,重金属（包括铜、铅、锌和汞）含量快速增加,可能与该期开始大量使用化肥、农药有关,导致入湖污染物增加。1969～1997年期间,1969～1979年时段湖泊沉积物磁化率最高,重金属含量比较稳定,在石臼湖进行了大规模的围垦;   1979～1997年,湖泊沉积物磁化率较高但呈减少趋势,重金属含量再次快速增加,总磷增加较快,说明该阶段入湖污染物增加,湖泊营养水平也在增加。1997～2007年,磁化率较低,重金属含量保持在高水平,总磷快速增加,显示该阶段湖泊营养水平较高,但入湖物质通量在减少。     

洞庭湖沉积物重金属环境地球化学

对洞庭湖沉积物样进行了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Ni、As和Hg等8种元素含量分析.结果显示,洞庭湖沉积物中重金属污染物主要是Cd和Hg,其次是Pb、Zn、As和Cu;Cd平均含量达到2.7mg/kg,是国家土壤环境质量三级标准(1.0mg/kg)的近3倍;Cu、Pb、Zn、As和Hg平均含量分别为51.3mg/kg、52.8mg/kg、140mg/kg、22.5mg/kg和0.22mg/kg,均超过国家土壤环境质量一级标准.运用地累积指数法对其污染程度进行了评价,认为重金属污染最严重的湖区是东洞庭湖的鹿角至城陵矶湖区(段),污染物可能主要来源于湘江流域;各子湖区(段)重金属综合污染状况评价结果是:东洞庭湖＞大通湖＞横岭湖＞万子湖＞西洞庭湖＞采桑湖.入湖各河口区沉积物重金属含量与历史资料的对比表明,8种重金属含量均有较高程度的富集,反映近年来洞庭湖流域内重金属污染有增加的趋势.     

云蒙湖表层沉积物重金属分布特征及风险评价

为了解云蒙湖表层沉积物中重金属的污染状况,选取云蒙湖沉积物中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As)作为研究对象,测定并分析其在云蒙湖表层沉积物中的分布、来源及生态风险,以期为云蒙湖沉积物中重金属污染治理及饮用水安全保障提供依据。采用富集系数法、相关性分析及聚类分析对重金属来源进行分析,并选用富集系数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染程度及潜在生态危害进行了评价。结果表明:云蒙湖表层沉积物中6种重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As平均含量分别为20.9、73.1、23.1、62.0、0.4和4.5 mg/kg;与临沂市土壤背景比较,Cd、Zn和Cr的含量超过临沂市土壤背景值,Cd污染最严重。重金属来源分析结果显示:Cd受人类活动影响较大,可能与区域农业和林业施肥有关;Cu、Zn、Pb、Cr和 As这几种重金属以自然来源为主。综合富集系数法、地累积指数法和潜在生态危害指数法3种评价方法的结果得出,云蒙湖表层沉积物中Cd 为最主要的污染元素,且具有较强的生态危害。     

腾冲火成岩分布地区流域重金属元素迁移富集规律

环境中的重金属污染一般与人类活动有关, 但流域内自然来源的重金属影响也不容忽视。火成岩分布地区的地质高背景往往含有较高的过渡金属元素, 其中以Cr、Ni、Cu含量较高, 主要赋存在流域内的土壤和沉积物中, 其对流域生态环境会造成持续性危害。为了解火成岩地区土壤和沉积物的重金属元素的迁移富集规律, 为治理环境污染, 保护人类生活环境提供一定意义的科学认识和参考依据。本研究以云南腾冲火成岩分布地区的龙川江和沙河两个流域为研究对象, 系统采集基岩、土壤和沉积物样品进行研究。结果表明: 两个流域内沉积物和土壤的矿物组成主要有石英、长石、黏土矿物及少量碳酸盐, 风化过程中随长石的减少, 黏土类矿物显著增加, 重金属元素也随黏土矿物的增加而富集, Cr、Ni在土壤中富集, 与总黏土矿物含量呈线性关系(Cr: R2=0.381 7; Ni: R2=0.579 7), 沉积物中Cr、Ni、Zn、Pb含量与高岭石、云母和伊利石混层的含量呈线性关系(R2=0.43~0.72)。重金属Cu、Zn、Pb在沉积物中富集, 其传质系数在龙川江沉积物中与高岭石、云母和伊利石混层的含量呈线性关系(R2=0.58~0.79)。黏土类矿物对重金属元素的富集和迁移具有重要作用。     

江苏潮间带表层沉积物重金属空间分布及污染评价

对采自江苏潮间带的824个表层沉积物中的重金属元素Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量进行测定,采用相关分析法对表层沉积物重金属来源进行了解析,根据海洋沉积物质量标准(GB 18668—2002)对沉积物进行分级评价,同时采用Hakanson潜在生态危害指数法进行污染评价。结果表明：江苏潮间带表层沉积物Zn、Pb含量均符合一类沉积物标准,Cr、Cd、Cu含量均符合二类沉积物标准;研究区Cu、Pb、Zn元素在物源或富集特征上具有相似性,Cd元素不受元素“粒度控制律”控制,其含量分布主要受人类活动影响;江苏潮间带表层沉积物重金属总体污染和潜在生态危害处于低风险级别,重金属潜在生态危害指数由大到小依次为Cd>Pb>Cu>Cr>Zn。     

武汉市汤逊湖沉积物重金属垂向变化的磁响应特征及环境意义

对武汉汤逊湖湖泊沉积物T06-1样芯进行了磁性测量、重金属分析和粒度分析,探讨了利用磁参数追踪、指示城市湖泊重金属污染的可行性。结果表明,低矫顽力的亚铁磁矿物主导了沉积物的磁性特征。磁参数,SIRM和ARM与重金属Cr,Zn,Cu和Pb呈现较为一致的垂向变化特征:55cm之下,磁参数值和重金属的含量均较低且稳定;在50~10cm之间,两者基本呈现随深度的减小而增加的趋势,其中在20~10cm区间,出现小范围内波动;而10cm至表层,元素含量和磁参数值随深度减小而急剧增加。选取粘土(（4μm）对沉积物中Cr,Zn,Cu和Pb进行粒度校正的结果显示:校正后元素的变化趋向于平稳,但在表层的10cm处Cr,Pb,Zn和Cu的含量仍然较高,表明了表层沉积物中金属元素的含量主要受人类活动的影响。相关分析也表明了磁参数X1,SIRM和ARM与重金属Cr,Pb,Zn和Cu之间均呈显著相关关系（0.62≤R≤0.86）,表明磁参数可以用于追踪和指示汤逊湖湖泊沉积物重金属污染。     

长江中游网湖沉积物重金属元素变化特征分析

在放射性核素137Cs和210Pb精确计年的基础上,建立了长江中游网湖近代沉积物年代序列。通过对沉积物中金属元素含量和粒度的测定,结合相关的文献资料,分析了100多年来网湖沉积物中重金属元素的垂直分布特征、物源变化,以及自然因素和人类活动对其的影响,最后采用地累积指数法和潜在生态危害指数法进行了重金属污染评价。研究结果表明：  20世纪50年代以前,人类活动对重金属元素沉积影响不大,重金属元素含量低于或接近参考的背景值,主要表现为自然沉积。其中1920～1950年间,流域高频率的洪灾使网湖沉积物中粘土物质减少,战乱和血吸虫病造成阳新县工农业生产衰退,人口急剧下降,受此影响沉积物中重金属含量出现了一段低谷。50年代以后,随着人口的增长、经济的速猛发展,尤其是矿产开发和大规模的水利工程建设,流域水土流失加重,大量陆源物质进入湖泊,使Cu,Ti,Mn,Zn,Co,Fe和Pb含量增加。重金属污染评价结果表明：  100多年来网湖总体上污染较轻,主要污染元素为Pb;   Cu和Zn在60年代后出现轻度污染;   Mn在沉积物表层出现轻度污染。目前,网湖RI=40.83,生态风险较小,但作为水生生物的养殖基地,中国重要的湿地保护区,其重金属污染问题应引起有关方面的关注,以防患于未然。     

近50年来抚仙湖重金属污染的沉积记录*

文章以抚仙湖污染严重的北部和基本未受人类活动影响的中部为研究对象,分别采集了沉积岩芯FB和FZ,通过对岩芯的¹³⁷ Cs测年和重金属元素(Cu,Ni,Ti,Cr,V,Pb,Cd和Zn)的含量分析,研究了湖泊重金属来源和污染历史,并利用地质累积指数法评价了湖泊重金属污染程度。结果表明:抚仙湖北部的平均沉积速率约为2.0~2.8mm/a;20世纪80年代以前,湖泊北部和中部的重金属元素(Cu,Ni,Ti,V,Pb,Cd,Zn)以自然来源为主;80年代以后,抚仙湖受到人类活动的影响,但湖泊中部Cu,Ni,Ti,V,Pb,Zn以及湖泊北部Cu,Ni,Ti,V仍以自然来源为主;湖泊北部Pb和Zn地质累积指数值小于1,属无污染到中度污染;北部Cd地质累积指数为3~4,达强度污染;中部Cd地质累积指数为2~3,属中强度污染;且Pb,Zn和Cd污染程度有加速增大的趋势。     

攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物重金属地球化学特征及源解析

长江上游是整个长江经济带的重要生态屏障。以长江上游攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物为研究对象,查明了重金属元素含量的空间分布特征,分析了重金属来源,探讨了在不同pH条件下重金属的淋滤规律,并进行了生态风险评估。研究结果显示:攀西大桥河流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,其含量明显要高于长江水系沉积物中重金属的平均含量;重金属生态风险属于很强风险,Hg和Cd呈高度富集、严重污染;Pb和Zn呈中度富集、中等污染。淋滤实验结果表明Pb、Zn、Cd在酸性和中性条件下淋滤浓度先快速下降,后逐渐趋于平衡,而As在快速下降后又有缓慢升高的趋势。大桥河流域水系沉积物中As、Cd、Pb、Zn主要来源于大梁子铅锌矿的采选活动,Hg为岩石风化和土壤剥蚀来源,而Cu和Cr主要为农业和工业活动来源。综合对比发现,攀西成矿带铅锌矿周边土壤富Cd而贫Cr,此外Cd、Pb、Zn、Hg是主要潜在污染物,且生态风险程度较高。     

全新世中期相对稳定的长江水位造成约3000年的湖泊沉积缺失

长江中下游地区浅水湖泊密布,全新世该区湖泊沉积的模式还不清晰。本研究在长江中下游的南漪湖、升金湖和菜子湖这3个湖泊开展了多钻孔AMS ¹⁴C测年工作,测年结果显示这些湖泊沉积地层中广泛出现长时间尺度的沉积物缺失。南漪湖湖泊钻孔的沉积物¹⁴C年龄介于5668~7828 cal.a B.P.,菜子湖湖泊钻孔的沉积物¹⁴C年龄介于6221~7929 cal.a B.P.,升金湖围垦区钻孔¹⁴C年龄介于6302~7049 cal.a B.P.。结合该地区以往湖泊钻孔研究资料,发现全新世长江中下游两岸洼地湖泊存在较广泛的6~3 ka的沉积间断。结合长江水位重建资料,笔者提出关于全新世湖泊沉积存有长期间断的新认识：即6~3 ka,长江水位相对平稳,湖泊沉积物虽有堆积,但易于被侵蚀搬运造成沉积间断;与此对应的是,在约8~7 ka,海面上升造成长江水位较快上升,由于顶托作用,湖泊沉积物持续堆积;在约3 ka以来,由于人类活动的影响,以及长江水位的进一步上升,湖泊沉积物也易于堆积,但在一些湖区沉积物也会被侵蚀。在6~3 ka之间湖泊沉积物易于被侵蚀的一个可能原因是该时段长江上游来沙来水减少,自然堤易被破坏,对两岸湖泊洼地的封堵作用减少,使得湖泊泥沙易被侵蚀入江。

     

长江中下游不同类型湖泊沉积物营养盐 蓄积变化过程及其原因分析*

在长江中下游的洪湖、太湖、巢湖采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、磷,并采用²¹⁰ Pb和¹³⁷ Cs定年。洪湖1950年以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖在20世纪70年代以来营养元素开始增加,而在太湖中则为80年代。结果表明草型湖中有机质增加比藻型湖迅速,洪湖湖泊沉积物有机质迅速增加与围垦活动开始时间一致。沉积物中总磷的变化不如总有机碳、总氮的变化规律性明显。洪湖两钻孔总磷背景值为0.7~0.8g/kg,太湖钻孔其总磷本底为0.6g/kg,梅梁湾大量钻孔表明总磷本底在0.5g/kg;巢湖的则更低。对比湖泊类型来看,目前为藻型湖的沉积本底磷偏低,而目前为草型湖的沉积本底磷偏高,这可能与不同生态类型湖泊营养元素的生物地球化学循环与积累的方式有关。     

长江中下游典型湖泊近代环境变化研究

选择长江中下游的典型湖泊洪湖、巢湖、石臼湖和太湖,采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、总磷,并采用210Pb和137Cs定年以研究湖泊近代环境演变。根据洪湖137Cs蓄积峰得到过去50 a里洪湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程,1963~1986年之间沉积速率最大,达0.174 cm/a,这可能是因为当时湖区大规模开垦有关。巢湖钻孔核素的研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少,巢湖钻孔中沉积通量在增加,可能与流域内水土流失逐步加重有关。对营养盐的分析表明,洪湖50年代以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖70年代以来营养元素开始增加,在太湖中体现为80年代,石臼湖中则为近百年来营养元素开始快速增加。从营养盐增加的幅度来看,草型湖的洪湖、石臼湖要大于藻型的巢湖以及太湖藻型区域。本文尝试利用总有机碳、总磷获取了湖泊环境变化的速率。研究表明总有机碳和总磷的变化速率存在波动性,这可能与湖泊的自我调节有关。而总有机碳的变化速率在最近时间阶段内基本呈正值,对于洪湖来说在80年代初,石臼湖在1970年左右,太湖在80年代初,巢湖在60年代。总有机碳、总磷变化速率的振荡幅度与周期也许对理解当今湖泊处于何种位置,由此采取何种湖泊管理手段提供重要认识。     

全新世以来江苏固城湖沉积模式初探

在江苏固城湖湖心采集了连续岩芯,进行了137 Cs, 210 Pb, 14 C和光释光分析以研究全新世以来固城湖湖泊沉积年代序列,同时进行了粒度、有机质、总氮以及元素的分析,以辅助研究固城湖的沉积模式。137 Cs和210 Pb的分析表明,固城湖百年来的沉积是持续的,近20年平均沉积速率约在0.066cm/a。从0.5m深度到1.78m深度的AMS 14 C的树轮校正年龄在8000~6500BC之间,而光释光数据表明同等深度其绝对年龄在7~8ka之间。AMS 14 C的校正年龄与光释光年龄结果有较好的一致性。从多环境代用指标的剖面来看,在钻孔30cm深度出现了大的转折。结合现代沉积物平均沉积速率及对比历史文献得出上部30cm岩芯代表了约450年以来的沉积,这与公元1556年下坝的建成使得固城湖彻底与太湖隔绝时间相符。因此,固城湖地区可能的沉积模式是固城湖彻底与太湖隔绝后才出现持续沉积,在此之前一段时间内沉积物由于侵蚀或者人类活动如围垦导致缺失,而在约6~8ka之间沉积速率比较高。     

长江中下游湖泊沉积物铅污染记录——以洪湖、固城湖和太湖为例

2002～2005年在长江中下游的洪湖、固城湖和太湖分别采集了沉积物柱样钻孔,测定了总有机碳（TOC）和金属元素包括Pb,Al,Fe,Ti等,并采用210Pb和137Cs进行了近代沉积物定年。研究结果表明,洪湖钻孔平均沉积速率为0.15cm/a,固城湖平均沉积速率在0.067cm/a,太湖平均沉积速率为0.35～0.41cm/a。根据湖泊沉积物中铅元素与参考元素（Al,Fe和Ti）浓度和TOC的相关关系建立了回归方程,线性关系极显著（p<0.001）。根据回归方程获取了钻孔中铅的背景值变化,研究表明近代沉积物中金属铅不仅仅来源于自然的作用,而人类活动导致铅的累积发生时间都在20世纪70年代,从一个侧面也说明利用沉积物铅含量变化进行断代存在可能性。对太湖钻孔而言,其污染程度要高于洪湖和固城湖。研究结果表明近30年来洪湖和固城湖人为造成湖泊沉积物铅累积量在不断增加,其沉积物铅污染有进一步加重的趋势,应受到科学家和管理部门的关注。     

黑龙江省五大连池近百年环境变化研究

2009年6月用重力采样器在黑龙江省五大连池的三池和五池分别采集岩芯钻孔(wdlc-3孔和wdlc-5孔),运用核素 210Pb 和 137Cs进行定年,同时分析了岩芯沉积物的理化指标,包括烧失量(LOI550℃)、总磷(TP)、总氮(TN)、粒度、金属元素和磁化率,研究近代五大连池湖泊环境演化过程以及人类活动的影响。结果表明: 1920s~1950s,湖泊沉积物中值粒径较大,LOI550℃和TN呈增长趋势,两孔Al和Fe含量呈增长趋势或处于高值阶段,可能与该期人类活动如开垦荒地有关; 1950s~1980s,中值粒径较小或呈减少趋势,而TN,Al和Fe及重金属的含量呈增加趋势,人类活动如毁林、毁草开荒开始成为湖泊环境变化的主导因素; 1980s~2000s阶段氮、磷增加更为迅速,重金属的含量也呈快速增长趋势,这可能与化肥、农药、含磷物品、含铅汽油的大量使用以及增强的工业活动有关; 2000s以来,湖泊主要面临营养水平增加导致的富营养化问题。     

中国湖泊沉积物137 Cs和210 Pbex断代的一些问题

137 Cs和 210 Pbex是湖泊沉积物断代常用的两种核素,沉积物中核素的深度分布,不但随核素的大气沉降量变化,也与流域环境变化和沉积后核素的再分布有关。我国环境复杂,人类活动强烈,137 Cs和 210 Pbex深度分布的非理想曲线常见于我国一些湖泊的沉积物。本文简要介绍了湖泊沉积物 137 Cs和 210 Pbex深度分布理想曲线和断代基本原理,在参阅大量有关中国湖泊沉积物 137 Cs和 210 Pbex断代文献的基础上,讨论了 137 Cs和 210 Pbex非理想深度分布曲线的解译和沉积物断代的几个常见问题。主要观点如下: 1)我国湖泊沉积物不存在所谓的1974年和1986年蓄积峰;2)一些湖泊沉积出现的非单峰型 137 Cs深度分布曲线,可能与人类活动或湖流扰动湖泊底泥、流域侵蚀产沙环境变化和 137 Cs主要来源于冰川融水补给等因素有关;3)沉积物中的核素垂向运移,不改变剖面中1963年 137 Cs蓄积峰的位置,不影响其断代标志意义;4)流域环境突发事件引起的沉积剖面中的 137 Cs和 210 Pbex明显异常,是断代的可靠标志等。最后介绍了根据沉积剖面 137 Cs和 210 Pbex总量与本底值对比,求算沉积速率的核素质量平衡法。     

Last-five-decade heavy metal pollution records from the Rewalsar Lake,Himachal Pradesh,India

The lakes of the Himalaya are degrading due to increase in toxic heavy metal loading. This study reports the last 50-year heavy metal pollution loading in the Rewalsar Lake, Himachal Pradesh, India. Sediment cores were recovered to study the pollution loading in the lake sediments. The ¹³⁷Cs and ²¹⁰Pb isotope-based sedimentation rate suggest rapid sedimentation in the lake during the last ~50 years. The concentrations of Mn, Cu, Zn, Cd, Pb, Co, Ni, Cr metals in the lake sediments owe its contributions both to the natural and anthropogenic sources. Prior to ca 1990 AD, metal loading was dominated by the lithogenic input, whereas post ca 1990 AD the metal loading was controlled by the anthropogenic factors. The Pb concentration in the lake gradually increased during 1990–2004 and then decreased significantly till present. The higher concentration of Pb seems to be derived from the fossil fuel burning, while the Cr concentration in the lake indicates the use of fertilizer in the catchment area. The lowest concentrations of elements around ca 1990 AD seem to have occurred due to channelization of the lake feeding system.