呼伦湖水-沉积物系统中重金属的含量特征

以呼伦湖水-沉积物系统为研究对象,采用Tessier连续提取法,开展了表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd的形态分析研究,系统分析了上覆水、上覆过滤水和孔隙水中重金属的浓度。研究结果表明:呼伦湖表层沉积物孔隙水中Cu、Pb、Zn和Cd的平均含量分别是上覆过滤水中的4.79、1.02、2.18倍和2.08倍,孔隙水中Cu、Zn和Cd的含量均高于上覆过滤水,揭示Cu、Zn和Cd,特别是Cu有从孔隙水向上覆水扩散迁移的明显特性;呼伦湖上覆水中的重金属均有结合在悬浮颗粒物上的趋势,揭示呼伦湖悬浮颗粒物对水环境中的Cu、Zn和Cd具有较强的自净能力,对Pb具有极强的自净能力。Cu、Zn与Pb、Cd相比较,后者较前者有在碳酸盐结合态和可交换态等次生相中富集的明显倾向;Cd在次生相中分布的百分比明显比Cu、Zn、Pb偏高;当环境条件,特别是p H发生变化时,呼伦湖表层沉积物中,Cd、Pb具有较大的生态风险。据此认为,保持呼伦湖水的偏碱性状态对湖泊的水体环境健康和生态安全至关重要。     

贵州草海上覆水与沉积物中砷的分布特征及扩散通量估算

对草海不同区域沉积物上覆水及孔隙水、附近河流和雨水中砷的含量与分布特征进行了分析,并利用一维孔隙水扩散模型估算了砷在沉积物-水界面的扩散通量。结果表明:草海出口砷含量为1.59μg·L~(-1),明显高于流入草海的水体端元(平均值0.32μg·L~(-1))和雨水(0.37μg·L~(-1))中砷浓度;草海上覆水中砷的空间分布表现为挺水植物区(2.99~3.45μg·L~(-1))沉水植物区(1.79~2.34μg·L~(-1)),垂直分布上无明显变化,挺水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅲ)(H_3AsO_3)形态存在,沉水植物区上覆水体中的砷以As(Ⅴ)(HAsO~(2-)_4)形态存在;而沉积物和孔隙水中总砷含量垂直方向上波动较大,规律与上覆水相似,均表现为挺水植物区沉水植物区,其中挺水植物区沉积物砷含量为19.86~36.45 mg·kg~(-1),平均值27.84 mg·kg~(-1),沉水植物区沉积物砷含量为13.05~32.32 mg·kg~(-1),平均值19.79 mg·kg~(-1);草海挺水植物区和沉水植物区三处取样点在沉积物-水界面的扩散通量分别为73.84μg·m~(-2)·d~(-1)和18.99、11.45μg·m~(-2)·d~(-1),均表现为沉积物孔隙水中的砷向上覆水释放,揭示沉积物可能是草海水体中砷重要的输入源。     

珠江广州河段沉积物无机氮的分布特征和界面交换通量

基于现场调查与实验测试方法,研究了珠江广州河段0～50 cm沉积物中无机氮(包括氨氮、硝态氮及亚硝态氮)的垂向分布特征,并由相应的间隙水与上覆水中无机氮的含量,估算该河段的交换通量.结果表明,氨氮是该河段沉积物无机氮的主要形态,变化范围在0.053 5 g·kg-1至1.455 4 g·kg-1之间,各层平均含量随深度的增加总体上呈上升趋势;硝态氮与亚硝态氮含量很低,分布上无明显规律;在该河段的沉积物-水界面中,氨氮呈自沉积物向上覆水扩散的趋势,各点平均交换通量为2.54mg·mg·d-1,硝态氮与亚硝态氮的扩散方向与氨氮相反,平均交换通量分别为-0.06、-0.03 mg·m-2·d-1.珠江广州河段沉积物-水界面无机氮的通量与其他区域相比处于中等偏上水平.     

贵州草海沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量

以贵州省草海湖泊沉积物孔隙水为研究对象,实测其溶解态甲基汞和溶解态无机汞的质量浓度,并根据质量浓度梯度和菲克第一定律,初步估算了沉积物-水界面溶解态无机汞和甲基汞的扩散通量.结果表明:不同季节沉积物孔隙水中无机汞、甲基汞与上覆水体中的无机汞、甲基汞之间均存在质量浓度梯度,其溶解态无机汞的质量浓度梯度在枯水期和丰水期分别为8.6 ng/L和25.1 ng/L;溶解态甲基汞的质量浓度梯度分别为0.46 ng/L和2.7 ng/L.在枯水期和丰水期沉积物孔隙水中无机汞的释放通量分别为31.4 ng/(m2.d)和52.8 ng/(m2.d);甲基汞的释放通量分别为1.7 ng/(m2.d)和3.9 ng/(m2.d).沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量远低于同背景区的阿哈湖、红枫湖,并存在明显的季节性变化,其变化与孔隙水中汞的质量浓度的季节性变化一致,均为在丰水期的扩散通量大于在枯水期.     

贵州草海沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量

以贵州省草海湖泊沉积物孔隙水为研究对象,实测其溶解态甲基汞和溶解态无机汞的质量浓度,并根据质量浓度梯度和菲克第一定律,初步估算了沉积物-水界面溶解态无机汞和甲基汞的扩散通量.结果表明:不同季节沉积物孔隙水中无机汞、甲基汞与上覆水体中的无机汞、甲基汞之间均存在质量浓度梯度,其溶解态无机汞的质量浓度梯度在枯水期和丰水期分别为8.6 ng/L和25.1 ng/L;溶解态甲基汞的质量浓度梯度分别为0.46 ng/L和2.7 ng/L.在枯水期和丰水期沉积物孔隙水中无机汞的释放通量分别为31.4 ng/(m2·d)和52.8 ng/(m2·d);甲基汞的释放通量分别为1.7 ng/(m2·d)和3.9 ng/(m2·d).沉积物-水界面无机汞和甲基汞的扩散通量远低于同背景区的阿哈湖、红枫湖,并存在明显的季节性变化,其变化与孔隙水中汞的质量浓度的季节性变化一致,均为在丰水期的扩散通量大于在枯水期.     

植物残体腐解驱动的沉积物-水界面重金属释放通量研究

[目的]研究植物残体腐解过程对沉积物-水界面理化性质的影响及对重金属释放的影响。[方法]通过采用沉积物进行室内模拟试验的方式,研究植物残体[浮萍(Lemma minor L.)]降解过程中,沉积物上覆水中pH、DO和ORP等环境因子和Ca、Pb、Fe、Ni、Cu、Cr、Al、Cd、Mg、Mn等重金属平均释放通量的变化规律,并探讨上述重金属释放通量与pH、DO、ORP等环境因子之间的相关性。[结果]试验组pH、DO浓度和ORP含量变化幅度较大,含量变化分别为5.71～7.02,0.45～4.69 mg/L,-151.03～191.60 mV。pH、DO和ORP变化趋势基本一致,先降低然后增加最后趋于稳定;Ca、Pb、Fe、Ni、Cu、Cr、Al、Cd、Mg、Mn重金属的平均释放通量在浮萍残体降解初期下降较快,之后逐渐趋于稳定,且试验组(DWS)变化幅度高于对照组(DW)。在浮萍降解过程中,重金属的平均释放通量与pH、DO、ORP等环境因子之间的相关性较高,pH、DO、ORP等环境因素会影响沉积物中重金属的释放。与对照组比较,试验组各种重金属的释放通量较高。通过分析表明,植物残体腐解引起沉积物-水界面理化性质变化,进而引起表层沉积物中的重金属向上覆水释放。[结论]该研究为制定科学高效的淡水生态系统沉积物重金属控制策略提供了科学支撑。     

达里诺尔湖生物有效态重金属的形态分布及生态风险评价

以内蒙古赤峰市达里诺尔湖为研究对象,利用Tessier连续提取法,对表层沉积物及柱芯中Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属的形态进行了研究.基于形态及上覆水、过滤水和孔隙水中重金属的浓度,探讨了重金属在水-沉积物界面间的迁移转化规律,评价了湖泊沉积物重金属的污染状况.结果表明:达里诺尔湖的水体环境污染是以Cu、Pb和Zn为主的多金属复合污染,Pb有从上覆水向沉积物迁移的显著趋势,Cu有从孔隙水向上覆水迁移的微弱趋势;沉积物中4种重金属生物有效态主导形态因其元素地球化学性质的差异性而存在差异,表层沉积物中Cu、Pb、Zn和Cd生物有效态的主导形态分别为有机硫化物结合态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态,分别占总生物有效态的61.64％、60.72％、71.50％和53.59％;水平方向上,总生物有效态重金属含量表现出从南西向北东逐渐减小的趋势;沉积柱芯中4种金属有效态之和波动变化,但在40 cm以下均随深度的增大呈现增加趋势.沉积物中4种金属的综合污染指数(RI)为41.18～155.64,空间分布上表现从南西向北东逐渐减小的趋势.达里诺尔湖尚处于轻微生态危害,但南部湖区重金属污染应引起重视.     

滏阳河邯郸段表层沉积物中重金属污染研究

为了解滏阳河邯郸段沉积物中重金属含量以及各污染物的生态风险程度,通过采集19个监测断面的表层沉积物,利用电感耦合等离子体质谱仪分析6种重金属元素,以当地土壤环境背景值做参比并采用地累积指数法对沉积物中重金属的污染进行综合性的评价分析。结果表明:滏阳河邯郸段表层沉积物已经不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb污染,各种重金属的污染程度为:Cd(强)Zn(中)Cu(无-中)As(无-中)Pb(无),总体呈低度污染水平。     

干挖法清淤对南汉垸内沟渠沉积物中氮形态和氨氮扩散通量的影响

为研究干挖法清淤对沉积物中氮形态与氨氮扩散通量的影响规律,以洞庭湖区南汉垸为研究对象,通过对农田灌溉区、生活排污口、养鸭场、水产养殖区和养猪场等典型区域的沟渠沉积物及上覆水进行采样分析,利用Fick定律估算沉积物-水界面氨氮扩散通量,采用连续分级法测定沉积物中各形态氮含量。结果表明:南汉垸内沟渠采用干挖法清淤后沟渠内源污染减小,上覆水质改善。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量为~(-1)1.43～16.19 mg·m~(-2)·d~(-1),沉积物中总氮含量为403.66～1 120.23 mg·kg~(-1),沉积物总氮与游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)和残渣态氮(RN)含量均随清淤完成时间延长呈增加趋势。清淤36个月后,不同功能区沉积物总氮含量由高到低依次为养鸭场养猪场水产养殖区生活排污口农田灌溉区。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量与沉积物中FN显著相关(P0.05)。与农田灌溉区相比,养猪场、养鸭场、水产养殖区及生活排污口对沟渠氮素的贡献量大。南汉垸内畜禽和水产养殖及生活排污的外源输入是沟渠沉积物及其上覆水中氮含量增加的主要原因。采用干挖法清淤后沉积物-水界面氮的释放短期内明显降低,使得南汉垸内沟渠的地表水环境质量得到明显改善;因沟渠清淤具有时效性,需加强对垸内沟渠实时监控并定期清淤,保障沟渠连通性和维持良好上覆水质。     

近海海水和表层沉积物重金属污染与生态风险评价——以海南新村港为例

为了评价近海海水和沉积物中重金属含量与分布,以海南陵水新村港为例,对新村港近海区域设置取样监测点,分析海水和表层沉积物中的重金属元素(Cd、Pb、As、Cu、Hg和Zn)含量,采用综合污染指数法和潜在生态风险指数法对海水和沉积物中的重金属污染程度与生态风险进行了评价。结果表明,海水中Cd、Pb、As、Cu和Zn的含量(μg/L)范围分别为0~0.58μg/L、0~3.85μg/L、0.6~4.15μg/L、0.55~4.7μg/L和0~48μg/L,年均含量分别为0.073μg/L、0.87μg/L、1.67μg/L、1.90μg/L和14.49μg/L,Hg未检出。表层沉积物Cu、Zn、Cd、Pb、As和Hg的年均含量分别为15.37 mg/kg、63.97 mg/kg、0.175 mg/kg、18.32 mg/kg、8.05 mg/kg和0.097 mg/kg。海水中综合污染指数小于1,海水未受到重金属的污染;沉积物综合污染指数大于10,呈现较高污染状况,主要是由海水养殖和船舶运输造成的。通过潜在生态风险指数评价表明,该海域表层沉积物中重金属对海洋生态系统的潜在生态风险属于中等水平,重金属的危害大小顺序是Hg﹥Cd﹥As﹥Cu﹥Pb﹥Zn。