湘西河流表层沉积物重金属污染特征及其潜在生态毒性风险

花垣河和峒河是湘西地区受到锰矿和铅锌矿生产影响严重的两条河流。通过表层沉积物采样分析了Cd、Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和Mn的总量,根据BCR连续提取程序分析沉积物样品中重金属的地球化学赋存形态,采用内梅罗指数法和地积累指数法评价了沉积物重金属污染特征,根据重金属的富集程度探讨了重金属污染来源,采用淡水生态系统沉积物质量基准(SQGs,TEL/PEL)和毒性单位评价了花垣河和峒河沉积物中重金属元素的生态毒性风险。结果表明,花垣河和峒河绝大多数位点的表层沉积物中Cd、Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和Mn的总量高于参照点,形成严重的复合污染,花垣河沉积物中重金属的污染水平明显高于峒河,但沿程变化规律不明显,而峒河沉积物中重金属的沿程变化较有规律,即上游含量低,中下游含量较高。两条河流表层沉积物中富集程度居前列的均为Cd、Pb、Zn和Mn。花垣河和峒河沉积物重金属污染主要来源于矿业生产所产生废渣和废水的点排放。在花垣河和峒河的大多数位点,Cd、Pb和Mn的形态具有共同特征,其生物可利用态均较大程度地超过生物不可利用态,而且Mn和Cd的生物可直接利用态所占比例远高于其它重金属,而Cu和Cr的生物可直接利用态所占比例很低。花垣河沉积物中Cd、Pb和Zn在所有位点极大地超过PEL,在峒河中下游,Cd、Pb、Ni和Zn超过PEL,具有较大的潜在生物毒性。除上游S1位点外,花垣河的其余各位点都具有明显的急性毒性,峒河中下游各位点具有明显的急性毒性,这些河段需要重点治理。     

青山水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价

在位于浙江省临安市的青山水库采集了具有代表性的8个样点的表层沉积物样品,分析比较了样品中As、Cr、Cu、Ni、Mn、Pb、Zn等7种重金属总量的差异,采用BCR连续提取法对重金属不同形态(酸提取态、可还原态、可氧化态、残渣态)进行分析.采用地积累指数法(I_geo)和Hakanson潜在生态风险指数法,对青山水库不同采样点表层沉积物中重金属的污染程度和潜在毒性与生态风险进行评价.结果表明: 青山水库表层沉积物重金属污染程度存在明显的空间差异,流经城区和工业园区的青山水库支流入库河口附近的表层沉积物重金属含量明显高于其他采样点.青山水库表层沉积物7种重金属中,Mn主要以酸提取态存在;Cu和Pb主要以可还原态形式存在;As主要以残渣态形式存在.流经城区的支流入库河口附近表层沉积物还原态和酸提取态重金属比例较高,对水生生物有一定的毒性风险.8个样点的表层沉积物7种重金属中,以As污染程度最高,潜在生态风险最大,其次是Cu、Ni、Mn、Pb和Zn,均处于轻度污染状态,而Cr处于清洁水平,潜在生态风险较低.不同采样点比较发现,分别流经城区的锦溪和工业园区的横溪入库河口附近表层沉积物重金属污染程度和潜在生态风险明显高于其他采样点.     

施用污泥对土壤重金属形态分布和生物有效性的影响

采用盆栽技术和BCR连续浸提法研究了污泥的添加对土壤Cd、Pb、Cu和Zn形态分布的影响及重金属在黑麦草-施污泥土壤中迁移转化规律.结果表明:污泥的添加使土壤中生物有效态的Cd和Zn含量显著增加,生物有效态Pb含量显著降低,残渣态Pb的比例较CK增加了33.3％～74.5％,而可交换态和可还原态Cu含量在污泥与土壤添加比为1∶1时,仅占总量的0.7％和0.2％.污泥的添加能促进黑麦草对Cd、Cu和Zn的吸收,抑制对Pb的吸收.多元线性回归分析结果表明,黑麦草体内Cd、Zn和Cu含量分别与土壤中可还原态Cd、Zn和可氧化态Cu含量存在正相关,草体中Pb的含量则受土壤中可交换态和可氧化态Pb含量共同影响.种植黑麦草后根际土中可氧化态Cd和Cu分别向可交换态Cd和残渣态Cu转化,可交换态和可还原态Zn向可氧化态Zn转化,Pb的生物有效性基本未受影响.     

惠州市3座供水水库沉积物重金属污染特征

为了解惠州市供水水库沉积物重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg)污染状况和垂直分布特征,于2008年5月在惠州市3座具代表性的水库湖泊区采集柱状沉积物样品,运用ICPMS法检测沉积物中重金属含量,并采用地积累指数法(Igen)和潜在生态风险指数法(RI)进行污染评价,同时运用主成分分析(PCA)对沉积物中重金属的可能来源进行分析.结果表明:3座水库沉积物重金属含量随沉积深度的变化差异明显,一些重金属含量的垂直变化不明显,而另一些垂直变化明显(降低或升高),但各种重金属在不同水库沉积物中呈现特有的垂直分布特征.根据地积累指数可知,3座水库中沉积物主要以Zn和Pb污染最为严重,达到轻度至强度污染(含量分别为Zn:49.98 ～ 640.29 mg·kg-1;Pb:21.94～300.66 mg· kg-1),同时沉积物中部或底部受到轻度的Cu污染(含量为16.85 ～45.46 mg·kg-1),基本未受Cr、Cd和Hg污染.据6种重金属潜在生态风险系数[Er(i)]及潜在生态风险指数(RI)可知,3座水库沉积物的重金属潜在风险均处于较低水平.据PCA分析和相关资料可知,矿山开采与冶炼、城市化和农林业快速发展等人类活动影响了3座水库沉积物重金属的分布特征和污染.其中,Zn主要来源于矿产开采与冶炼;除矿产开采与冶炼导致沙田水库Pb污染外,机动车尾气排放和生活垃圾等是3座水库沉积物Pb污染的主要途径;Cu污染主要来源于农业和林业污染.     

海南东寨港红树林沉积物中重金属的分布及其生物有效性

对东寨港红树林湿地沉积物中7种典型重金属元素(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd 和Pb)的有效态含量和全量进行测定,并讨论了红树林湿地沉积物中重金属元素的分布特征及其生物有效性.结果表明： 7种重金属在东寨港红树林湿地的含量大于亚龙湾和三亚湾的红树林湿地,但与中国南方和世界各地的典型红树林湿地相比仍处于中等偏低水平.东寨港红树林湿地光滩、林缘、林内表层沉积物的重金属含量存在差异;在柱状沉积物中重金属伴随沉积明显,表现出较强的同源性.经EDTA萃取出的有效态金属在表层沉积物中含量依次为Cu＞Cr＞Zn＞Ni＞As＞Pb＞Cd;垂直梯度重金属有效态含量占总量的比例的最大值(除Ni外)均出现在表层或中上层;目标重金属元素有效态和总量在空间分布上具有明显正相关性,元素总量指标能较好地评估该元素的生物有效性     

泉州湾河口红树林湿地重金属的分布与迁移

通过测定泉州湾河口湿地2种红树植物(桐花树和秋茄)不同部位(根、枝和叶)及其根际沉积物中重金属酸可提取态含量,探讨该区域重金属元素的分布、在植物不同部位富集和迁移的情况。结果表明:2种红树植物根际沉积物中酸可提取态重金属含量顺序均为FeMnZnPbCuCrNi;秋茄根际沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni和Cr两两之间呈正相关,桐花树根际沉积物中Cu与Zn呈正相关,Pb与其他重金属的相关性不显著;2种红树植物根中大多数重金属含量与根际沉积物中重金属酸可提取态含量之间呈正相关,而枝中的相关性不显著;2种红树植物重金属富集的情况较接近,Mn富集系数最大,其次是Cu和Zn;Mn、Cu、Zn、Cr主要富集在叶中,而Pb、Fe、Ni主要富集在根部;2种植物中Mn的迁移能力最强,易于从根部运输到叶中。     

铜锈环棱螺对铅污染沉积物慢性胁迫的繁殖响应和氧化应激反应敏感性

利用底栖无脊椎动物进行沉积物毒性测试可以为沉积物质量评价提供直接的依据.铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)在我国淡水水体中分布广泛,具有重要的生态价值.对实验室培养的铜锈环棱螺进行环境相关水平铅加标沉积物(39～433 μg · g-1)的42 d暴露,以评价该物种在Pb污染沉积物慢性胁迫下的繁殖响应和氧化应激反应敏感性.结果表明,低浓度的铅对铜锈环棱螺的繁殖力没有影响,当Pb浓度在中度污染水平以上(≥246 μg · g-1)时,繁殖力出现显著下降.较低浓度的铅(66 μg · g-1)即可诱导肝胰脏抗氧化酶SOD和CAT的氧化应激,但存在明显的性别差异,雄性的敏感性高于雌性.高浓度的铅(433 μg · g-1)可致抗氧化酶的损伤.肝胰脏的谷胱甘肽GSH含量仅在最大Pb浓度时才出现显著下降.利用铜锈环棱螺的42 d繁殖测试可以反映中度铅污染沉积物的慢性毒性效应.肝胰脏SOD和CAT均可以作为沉积物中Pb慢性胁迫的潜在有效生物标志物,雄性的SOD和CAT可以用作指示低水平Pb污染沉积物长期污染胁迫的敏感生物标志物,在低浓度Pb胁迫下GSH的应激反应相对不敏感.     

赣江上游沉积物重金属空间分布及污染特征

为了解赣江上游表层沉积物重金属污染特征,采集赣江上游38个样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS,Agilent 8800)分析沉积物中重金属含量,结合内梅罗综合污染指数法、地累积指数法、主成分分析及沉积物质量基准等研究赣江上游沉积物中重金属污染程度,分析污染物可能的来源及评价其存在的生态风险。结果表明:赣江上游沉积物中W、Cr、Mn、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb等9种重金属的平均含量分别为12.30、4.40、999.84、9.72、293.81、47.66、2.85、1.34、63.68 mg·kg-1;除Cr和Cu外,其余7种重金属的平均值均超过江西省土壤背景值。内梅罗综合污染评价表明,赣江上游表层沉积物中47.37%的采样点呈严重污染,28.95%采样点污染明显,其中污染程度章水段>桃江段>贡江段;地积累指数法显示,Mn、As、W、Pb呈轻度污染,Cd和Hg呈中度或偏重度污染;主成分分析显示,As、W、Hg、Pb具有相似的污染源,Cr和Mn具有相似的污染源;沉积物质量基准分析表明,对底栖生物可能产生毒性效应的重金属主要是Cd和Hg,主要分布在章水段和桃江段。     

北京市南沙河沉积物重金属污染特征及风险评价

北京南沙河是海淀北部地区的重要排水和风景观赏性河道,为全面了解南沙河底泥沉积物中重金属的污染特征,采集了表层沉积物样品,分析了重金属元素的含量和形态,并利用单因子指数法、Hakanson综合污染指数法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属进行了生态风险评价.结果表明:南沙河表层沉积物各种重金属元素存在较好的同源性,污染程度为:Cr＞Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.基于单项潜在生态风险指数的评价表明,该区域重金属生态风险等级由强至弱依次为:Cd＞Pb＞Cu≈Cr＞Ni≈Zn,其中,仅Cd具有较高的潜在生态风险,综合潜在生态风险指数表明,除了京藏高速桥河段危害等级较高外,南沙河总体处于轻微的生态风险等级.形态分析表明,Cd的酸提取态含量高,迁移性最强,最容易对生物造成直接危害,其次是Pb和Zn,Cu和Ni具有一定程度的潜在环境危害,Cr产生环境危害的可能性较小.     

刺楸年轮中重金属含量动态变化及富集特性

为探索刺楸对受污染土壤重金属的富集和修复效应, 以南京栖霞山的乡土树种刺楸及其根际周边土壤为研究对象, 截取其根基部年轮盘及根际土壤样本, 采用ICP-AES法测定年轮及土壤样本中重金属(Cu、Cd、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn)元素含量。结果表明: 栖霞山样地中的土壤受Mn、Pb和Zn污染最为严重, 存在Cu、Cd、Mn、Pb、Zn元素的高度复合污染, Cd、Cr、Cu、Ni、Zn在土壤和年轮中存在相关性, Mn和Pb则没有表现出明显的相关性; 刺楸修复受Cd、Mn、Pb、Zn污染的土壤效果并不显著, 更适用于Cr、Cu、Ni污染的土壤修复; 鉴于Cu元素含量变化特征, 刺楸也可以作为反映当地污染历史的记录载体; 刺楸年轮中的重金属元素之间存在交互作用, 其中Cd与Zn元素含量高度相关(r=0.984, p<0.01), 在刺楸年轮吸收重金属元素的过程中, Cu与Cd、Cr、Mn、Zn元素具有协同作用, Mn元素对其他元素有一定的拮抗作用。     

Bioaccumulation and rhizofiltration potential of Pistia stratiotes L. for mitigating water pollution in the Egyptian wetlands

The bioaccumulation and rhizofiltration potential of P. stratiotes for heavy metals were investigated to mitigate water pollution in the Egyptian wetlands. Plant and water samples were collected monthly through nine quadrats equally distributed along three sites at Al-Sero drain in Giza Province. The annual mean of the shoot biomass was 10 times that of the root. The concentrations of shoot heavy metals fell in the order: Fe < Mn < Cr < Pb < Cu < Zn < Ni < Co < Cd, while that of the roots were: Fe < Mn < Cr < Pb < Zn < Ni < Co < Cu < Cd. The bio-concentration factor (BCF) of most investigated heavy metals, except Cr and Pb, was greater than 1000, while the translocation factor (TF) of most investigated metals, except Pb and Cu, did not exceed one. The rhizofiltration potential (RP) of heavy metals was higher than 1000 for Fe, and 100 for Cr, Pb and Cu. Significant positive correlations between Fe and Cu in water with those in plant roots and leaves, respectively were recorded, which, in addition to the high BCF and RP, indicate the potential use of P. stratiotes in mitigating these toxic metals.     

Characterization of Heavy Metal Fractions in Agricultural Soils by Sequential Extraction Procedure: The Relationship Between Soil Properties and Heavy Metal Fractions

The present research was conducted to determine heavy metals in agricultural soils from Çanakkale, Turkey, using a sequential extraction procedure (acid soluble, reducible, oxidizable, and residual) as proposed by the Community Bureau of Reference (BCR) of the European Commission. Soil samples were taken from 12 different cultivated sites and analyzed for Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn concentrations. The results revealed an order of Mn > Cd > Pb > Co > Ni > Cu > Zn > Cr for the heavy metals based on the sum of the first three fractions (acid soluble + reducible + oxidizable). The relationships between soil properties and each metal fraction were identified through Pearsons's correlation analysis. Hierarchical cluster analysis was performed to determine the behaviors and similarities of metals in each fraction. While Mn, Pb, and Zn exhibited subjective behaviors in the acid-soluble fraction, Cd, Co, Cu, Cr, and Ni exhibited similar behaviors with each other.     

强还原过程对设施菜地土壤重金属形态转化的影响

设施菜地由于污水灌溉、粪肥施用等导致重金属污染.本文通过土柱淹水同时添加玉米秸秆培养和后期通水淋洗,研究强还原法对设施土壤重金属(Cd、Cu、Pb和Zn)形态转化的影响.结果表明: 强还原处理使土壤pH显著降低,玉米秸秆处理变化更显著;土壤氧化还原电位(Eh)迅速下降至-280 mV左右.玉米秸秆处理可以促进土壤中Cd、Cu、Pb和Zn活化,第9天土壤中有机物及硫化物结合态和残渣态Cd、Cu、Pb和Zn含量比重下降;至15 d培养结束,土壤中4种重金属含量较对照分别减少18.1%、19.0%、16.1%和15.7%.玉米秸秆处理可以增加土壤中Cd和Zn的溶出量,但是Cu的溶出量减少;胶体结合态Cd和Pb含量较对照增加、Cu较对照显著减少、Zn没有显著变化.强还原可以引起设施土壤重金属活化,提高蔬菜积累重金属的风险,而且其随土壤水分的运移可能导致水体的污染.     

行道树毛白杨树干中重金属元素分布

采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP),测定分析首都机场高速公路旁毛白杨(Populus tomentosa Carr.)树干中Pb、Cd、Cr、Cu、Zn、Ni和Mn 7种重金属元素的含量及积累量,比较分析树干不同组织、不同方位、不同龄级年轮重金属含量差异及与交通量、关键气候因子的相关性。结果表明:树干木质部中各重金属平均含量由大到小依次为Zn、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Cd,树皮中依次为Zn、Mn、Cr、Pb、Cu、Cd、Ni,树皮中各重金属元素的含量明显高于木质部;同一树干木质部中,各重金属元素在不同方位的分布有所差异,其中,靠近车道一侧的各重金属元素含量均高于背离车道一侧,南北向比较中,Ni、Zn为南侧含量高于北侧,其他5种重金属元素均为北侧高于南侧;以5a为一个龄级将年轮划分为5个龄组,各龄级年轮中重金属含量随时间的变化趋势各异,其中Pb、Cd、Cu、Zn总体呈递减趋势,且与年降水量、最低气温、日照时数、雨天日数和大风日数呈正相关趋势,与年平均气温和最高气温呈负相关趋势;各元素在毛白杨树干木质部中的积累量表现为ZnCrCuMnPbNiCd。     

Seasonal variation of metal accumulation and translocation in yellow pond-lily (Nuphar lutea)

Abstract

Heavy metal bioaccumulation and translocation properties of aquatic plants are interesting because of their potential use in phytoextraction. However, there is not enough knowledge about the seasonal changes of the metal distribution properties of aquatic plants. Our study focused on seasonal variation of some heavy metals in relation to their bioaccumulation and translocation in Nuphar lutea, a floating leaved, widespread plant that is important to wildlife. In this study, N. lutea, corresponding sediment and water samples were collected at different seasons from Lake Abant (Turkey) and analysed for their heavy metal content (Pb, Cr, Cu, Mn, Ni, Zn and Cd). Accumulation and translocation of heavy metal ratios were calculated seasonally. It was found that Cr and Zn were actively transported from sediment to the root, where they accumulated especially in summer; it was also shown that Cu, Mn and Zn were not only taken up from the sediment but also from the surrounding water. The investigations suggested that translocation ratios for leaf/root of Pb, Cr, Mn and Zn reached their highest levels in spring. It was found that the bioaccumulation and translocation of heavy metals at different parts of N. lutea changes with respect to season and the type of heavy metal.     

Pollution characteristics and risk assessment of heavy metals in the soil of a construction waste landfill site

Heavy metals found in construction waste can enter soil and water bodies through surface runoff and leachate, where they represent an environmental hazard. In this study, we investigate the pollution characteristics and ecological risks of eight heavy metals (Cd, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, and As) in the soils of an unofficial construction waste landfill site in Beijing, China. The results indicate that long-term disposal of construction waste in the dry riverbed can reduce the pH value of the soil, increase the soil organic carbon content, and affect the total amount and distribution of heavy metals. Moreover, the landfill site pollutes the external soil environment, with Cd, Zn, Pb, and Cu as the characteristic pollutants. According to the Nemerow comprehensive pollution index and potential ecological risk assessment, heavy metal pollution decreases in the following order: internal soil > bottom soil > boundary soil. Cd, Zn, Pb, and Cu pollution is higher in the internal region, with single heavy-metal pollution indexes (Pi) of 1.41, 1.65, 1.26, and 1.28, respectively. Conversely, the Pi for Cr is higher in boundary and bottom soils (1.91 and 1.94, respectively). Risk assessment codes indicate that Cd and Mn pose the greatest environmental risk (31.9% and 17.8%, respectively) as they have the highest effective content, bioavailability, and mobility. Thus, environmental monitoring is a necessity for these metals.     

八种水生植物对重金属富集能力的比较研究

通过野外采样和系统分析方法,研究了芜湖市四褐山工业区附近水域中Cu、Pb、Cd、Zn和Mn5种重金属的含量及其在8种水生植物体内的积累特性。结果表明,工业区水体污染严重,重金属含量严重超标,分别为标准值的9、10.1、400、3和438倍;8种水生植物的重金属积累量均较大,其中以水鳖根、茎叶的Cu、Pb、Cd、Zn含量最高,分别为水体中重金属浓度的9.12和2.59倍、33.41和5倍、0.8和0.3倍、26.9和9.1倍,明显高于其它7种水生植物;8种水生植物不同器官对Cu、Pb、Zn的富集系数均>1,富集能力较强。其中,香蒲对Pb、Cd的吸收能力表现为茎叶>根。结果表明,在Cu、Pb和Zn等重金属复合污染水域的植物治理中,浮萍、香蒲、水鳖、中华慈姑、芦苇、空心莲子草等植物有着较大的发展潜力和应用前景。