河流潜流带生物扰动对重金属铜(Cu)迁移的影响研究

生物扰动影响潜流带污染物的迁移并对水生生态系统造成威胁。以水丝蚓和摇蚊幼虫为扰动生物,利用21天室内微宇宙模拟实验确定两种生物及其不同密度扰动(0.5,1,1.5条/cm~2)以及组合扰动对上覆水和间隙水中铜(Cu)浓度和沉积物-水界面Cu扩散通量的影响。结果表明,水丝蚓的生物搬运和摇蚊幼虫的生物灌溉作用都促进上覆水和间隙水中Cu浓度显著提高。水丝蚓的生物搬运导致的向上输送促进了Cu由间隙水向上覆水中释放,而摇蚊幼虫的生物灌溉作用促进Cu由上覆水向间隙水迁移。混合组中摇蚊幼虫影响水丝蚓的向上搬运活动,减弱了Cu向上覆水的运动,有利于水体净化。生物密度对重金属Cu浓度和通量影响显著。水丝蚓扰动对重金属Cu的浓度和再分布的影响都与密度相关。间隙水中重金属浓度受水丝蚓和摇蚊幼虫的密度显著影响。研究结果可为潜流带重金属污染的防治提供参考。     

长江武汉段和黄河花园口段水体中重金属污染物的急性毒性效应

采用Q67发光菌和大型蚤为试验生物,在实验室条件下对长江武汉段、黄河花园口段的河水及表层沉积物和孔隙水及其加标样品(Cu、Pb、Zn、Cd、Ni)进行了毒性测试,通过测定样品对受试生物的EC₅₀和LC₅₀值,评价了2河段水体重金属毒性和对毒性的屏蔽效应。结果表明长江武汉段和黄河花园口段的上覆水和沉积物孔隙水均未对Q67发光菌产生毒性,但是长江沉积物样品在96h内对大型蚤产生明显的急性毒性。加标重金属后,长江孔隙水中观察到的毒性均小于黄河孔隙水;而在上覆水中,加标后毒性增加,其中加入相同质量浓度Zn和Ni,长江表现出的毒性反而大于黄河;对加标的长江沉积物,不同重金属对大型蚤的毒性大小顺序是Cd, Cu, Zn, Pb。     

铜、锌、铅和镉在淀山湖沉积物上的吸附特性

该文研究了铜、锌、铅和镉等四种重金属在淀山湖沉积物上的吸附特性,研究发现淀山湖沉积物对Cu、Zn、Pb和Cd的吸附符合Langmuir模型.沉积物对重金属饱和吸附量和重金属在沉积物-水两相中的分配系数的大小顺序均为Zn>Cu>Pb>Cd,表明锌和铜比铅和镉更容易迁移入沉积物.     

重金属的间隙水化学动力学及再循环模式

用 Berner间隙水化学动力学模式研究间隙水中 Pb(Ⅱ),Cd(Ⅱ),Cu(Ⅰ),Zn(Ⅱ)去除反应。将动力学模式应用于沉积物一上覆水,沉积物表层一下层各界面的通量及组份再循环计算,求出初级成岩过程中重金属的溶出率。结果表明这些元素的间隙水化学过程是计算沉积物一上覆水,沉积物表层一沉积物下层各界面通量时必须考虑的重要因素。     

梁滩河底泥间隙水与上覆水中污染物分布特征

通过2010年10月和2011年2月、7月共3次对梁滩河3个断面采样分析,探讨了表层底泥间隙水和上覆水中污染物之间的分布特征,并对间隙水和上覆水中的污染物浓度进行了相关性分析;结果表明上覆水污染的空间分布趋势为:天赐温泉童善桥土主镇;表层底泥间隙水中大部分CODcr与氮盐浓度高于上覆水,磷盐刚好相反;相关性分析表明,表层底泥间隙水和上覆水中的CODcr、TN、DTP浓度显著相关,说明间隙水中CODcr、TN、DTP的浓度是其上覆水中CODcr、TN、DTP浓度的决定因素。     

天津近岸海域表层沉积物中重金属的生态风险评价

分析了1997～2007年天津近岸海域表层沉积物中5种重金属(铜、锌、铅、镉、汞)的含量和时空分布特征,并对2007年表层沉积物中重金属的富集特征及潜在生态危害进行评价.结果显示,大部分年份各重金属的含量相对稳定;各种重金属空间分布差异性不大,差异性大小依次为汞＞镉＞铜＞铅＞锌;5种重金属的富集系数从大到小依次为锌＞铜＞铅＞汞＞镉,其中锌为中污染水平,其他均为低污染水平.天津近岸海域表层沉积物中的重金属对海域生态系统表现为轻微生态危害,其程度由大到小排序依次为汞＞铜＞铅＞镉＞锌.     

上海滨岸潮滩水和沉积物中无机氮的分布及扩散特征

对长江口南翼上海滨岸带三个站点潮滩上覆水、沉积物和间隙水中的三态无机氮的含量分布的年度季节性监测研究表明：潮滩上覆水中溶解无机氮以NO3—N为主；表层沉积物中可交换态无机氮以NH4—N为主，约占70％-85％；沉积物间隙水中主要无机氮为NH4—N和NO3—N．在冬季潮滩上覆水中硝态氮含量明显降低，而沉积物和间隙水中氨氮和硝态氮的浓度则有较大增加．初步探讨了潮滩水和沉积物中无机氮分布季节性变化的主要影响因素，估算了潮滩表层沉积物—水界面无机氮的扩散通量，指出NIL—N的扩散释放对滨岸水环境质量影响较大．     

基于平面光极技术研究颤蚓生物扰动对水中Cd2+向沉积物迁移的影响

制备了一种能够选择性识别Cd~(2+)的平面传感膜;该膜具有响应速度快(20 s)、准确性高及稳定性好等特点。利用该传感膜制备的Cd~(2+)平面光极系统,应用于生物扰动存在的水/沉积物体系中,根据体系垂直剖面Cd~(2+)的分布及迁移情况,研究颤蚓生物扰动对上覆水中Cd~(2+)向沉积物迁移的影响。研究发现:制备的Cd~(2+)平面光极系统可以反映出上覆水中Cd~(2+)向沉积物迁移的过程。无生物扰动时,沉积物仅表层及水/沉积物界面下2 cm深度范围内第1~3 d的Cd~(2+)浓度略有升高,随后趋于稳定;深度超过2 cm的沉积物Cd~(2+)浓度几乎不变(同背景浓度)。有生物扰动时,深度约5 cm范围内的沉积物中Cd~(2+)浓度显著增加,深度越浅的沉积物中的Cd~(2+)浓度增加越快,深度超过5 cm的沉积物中Cd~(2+)浓度基本不变。与无生物相比,颤蚓扰动可以显著促进Cd~(2+)由上覆水中向沉积物的迁移。     

淮河干流典型污染物时空分布特性分析

针对目前淮河水环境现状及问题,2014—2017年先后7次采集淮河干流(正阳关—老子山)19个断面的上覆水样和沉积物泥样,对上覆水和沉积物中关键污染物指标总磷(TP)及主要重金属(As、Cu、Pb、Zn)含量进行分析,探究淮河干流TP和重金属时空分布特征与主要影响因素,并对各污染物的环境影响效应作出评价。结果表明:11月各污染物含量明显低于6月,水动力过程影响比较大;各污染物质量浓度整体呈现下降趋势,TP和As下降最明显;污染物来源分析显示,沉积物中TP主要受到面源污染影响,重金属污染物主要受点源污染影响;监测区间内淮河沉积物TP和4种重金属含量不具有生态风险。     

淮河干流污染物分布及变化规律

为了研究淮河干流水体和沉积物中总磷(TP)、沉积物中重金属的沿程分布规律和时空变化特征,于2014—2017年采集淮河干流(正阳关—洪泽湖)19个断面的水样和沉积物样品,分析各采样时段干流各断面水样和沉积物中TP、沉积物中重金属砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)等污染物的浓度和分布,探讨河道流量、温度等因素对水体及沉积物中TP、重金属时空分布的影响。结果表明:水体、沉积物中TP和沉积物中重金属浓度汛前大于汛后;水体中各形态磷浓度汛中沿程分布较汛前、汛后更均匀;流量、温度是影响TP和重金属分布的主要原因。     

锦州港疏浚沉积物中重金属的吸附和解吸

通过实验室内海水浸放疏浚沉积物的静态和动态模拟实验，探讨了锦州港沉积底泥中重金属的解吸和吸附，用葫芦岛市五里河沉积物中的金属做了对比实验，进一步研究了海洋沉积物一海水间重金属交换作用，在海流的运动下，重金属对上覆水释放和构成对海洋环境的影响，港区疏浚物溶出过程中水体的极限释放浓度和平衡后浓度均未超过一类海水标准，没有造成对海水的污染问题，而五里河沉积物已形成对海水的二次污染，因此已污染的疏浚物在海洋倾倒时会造成新的环境污染问题。     

孝感市环河沉积物Cu、Fe等分布及吸附特征研究

2009年10月,在位于孝感市老南城区的环河共采集底泥及水样七个。用原子吸收法测量沉积物中铜、铁、锌的含量并推断分布形态。研究结果表明：沉积物中铜的含量河心底泥〉丰水线土样〉河心滩土样〉枯水线土样;铁的含量河心底泥〉河心滩土样〉丰水线土样〉枯水线土样;锌的含量很低。河心底泥中铁的含量最高,为23.055g/kg。锌的含量最低,为0.009g/kg。丰水线土样、河心滩土样、枯水线土样中铁的含量最高,铜其次,锌的含量最低。对底泥进行五次振荡离心,振荡后的上覆水中铜的含量升高,说明铜较易析出;振荡后铁的含量几乎不变,说明铁振荡不易析出;而锌是溶解性金属,迁移能力强,易随水流失,不易沉积。     

铜和镉在淀山湖沉积物中的形态和传输研究

根据 Tessier's连续化学提取法测定了淀山湖沉积物中微量金属铜和镉的赋存形态 ,研究了它们从水体向沉积物 /水体系静态柱传输特征 ,根据非稳态扩散模型 ,测量了两者的扩散速率常数 .研究表明 ,沉积物中铜和镉的含量都低于一般沉积物的质量基准 .镉主要以可交换态存在 ,但其总量较低 ,铜主要以残渣态存在 .在该湖条件下 ,沉积物中的重金属很难溶出 .Cu2 +和 Cd2 +在沉积物间隙水中浓度与深度的关系符合方程 C(x) =C+Ae Bx ,它们的扩散速率常数分别为 0 .0 7～ 30 .6 0、0 .6 2～ 9.81mg/ (m2· h) ,扩散系数分别为 4 .4 8× 10 - 6和 3.35× 10 - 6 cm2 / s     

再悬浮扰动对巢湖沉积物重金属元素释放的影响

文章使用Y型再悬浮装置探究在不同扰动强度和持续时间条件下,巢湖底泥沉积物再悬浮对上覆水体理化性质及重金属元素释放的影响。研究发现：沉积物再悬浮过程中,南淝河入湖区与西湖心的悬浮颗粒物质量浓度、pH值和溶解氧(dissolved oxygen, DO)均与物理扰动的强度、时间有关;南淝河入湖区上覆水体中Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Hg、As的质量浓度整体随水体流速和颗粒物悬浮时间的增加逐渐增大,Hg、Pb和Cu水溶态质量浓度在垂向分布上随水体深度增加而逐渐增大;西湖心上覆水体中Zn、Ni、Hg、As、Pb和Cr的质量浓度在扰动实验的初期迅猛上升至峰值,但后期逐渐下降并趋于稳定,且在垂向上分布均匀。通过分析释放通量发现,南淝河入湖区与西湖心上覆水体表层、中层和深层的溶解态重金属元素释放量并不是持续增长的,但可推断由于再悬浮进入上层水体的沉积物颗粒中重金属元素污染物含量比底泥中更高。     

铅和镉在实验室水环境模拟体系中的分布特征研究

选取长春市南湖作为采样地点,通过建立实验室水环境模拟体系(包括人工培养生物膜、沉积物和水)模拟自然条件下铅和镉的分布特征。研究结果显示:重金属进入到水环境之后,其浓度持续下降,Langmu ir动力学方程可以很好地描述其在水相中的变化规律。重金属在沉积物和生物膜中富集。生物膜对外界金属浓度变化的灵敏度高于沉积物。当水相中的重金属浓度降低到一个较小值时,生物膜中富集的重金属会被部分释放出来,通过水相,最终转移到沉积物中。沉积物对重金属的富集作用持续时间较长,富集速率较慢。水相、生物膜、沉积物三者共同作用,影响着重金属在自然水体中的分布规律。不同金属的分布过程变化趋势相似,但也存在一定差异。     

基于分式析因的锌与多种污染物竞争吸附规律

为揭示农药(晶体乐果、甲霜灵、阿特拉津、马拉硫磷、扑草净)与重金属(铜、锌、铅、镉、镍)共存时的复合污染规律,以锌为目标污染物,采用完全折叠实验及区组设计辅助的分辨度为Ⅲ的210-6分式析因设计方法,研究上述污染物因子的浓度主效应以及其二阶交互效应对目标污染物因子(以锌为例)在沉积物上吸附的影响.研究结果表明:品体乐果、甲霜灵、阿特拉津、扑草净和镍的浓度主效应对锌在沉积物上的吸附具有显著影响(显著性水平6=0.05);二阶交互效应中,农药间的二阶交互效应对锌在沉积物上的吸附影响比重金属间的二阶交互效应更显著,并且具有显著影响的二阶交互效应中均有来自农药的贡献;根据各因子主效应及二阶交互效应效应估计值,阿特拉津、晶体乐果、锌*可特拉津、阿特拉津*晶体乐果、锌*晶体乐果、扑草净*镍对锌的吸附具有显著的协同作用,而甲霜灵、扑草净、镍、阿特拉津*甲霜灵、扑草净*阿特拉津、锌*甲霜灵对锌的吸附具有显著的拮抗作用,且可根据各因子主效应及二阶交互效应估计值,定量估算各污染物因子浓度主效应以及其二阶交互效应对目标污染物的复合污染程度.     

沉积物-水界面磷交换模拟研究中环境因子的动态规律分析

在模拟磷酸盐在沉积物-水界面的交换研究中对相关的环境因子进行了动态监测与相关分析。通过根际土壤溶液采样器等工具连续监测溶解氧(DO)、电导率(Cond)、pH、氧化还原电位(ORP)等参数在模拟系统中上覆水及沉积物的不同层次的动态,并分析了各参数在各层间的相互关系以及相互影响作用。结果表明:上覆水底层DO浓度显著低于中上层;上覆水各层电导率没有显著差异且随时间线性上升;pH动态具有显著的空间差异性,界面位置是pH的突变点,上覆水pH的变化滞后于间隙水;沉积物ORP低于上覆水,界面是突变点。沉积物上层和上覆水与DO各层ORP呈正相关,但与底层间隙水ORP无关,其他参数间的相互作用不明显。     

内蒙古部分河段沉积物磷的赋存形态及吸附行为

为了研究内蒙古部分河段沉积物对磷的赋存形态及吸附性,对4个采样点的理化性质、磷形态、动力学及热力学吸附行为进行模拟,运用动力学、热力学模型对数据进行拟合.结果表明:各河段沉积物对磷的吸附动力学符合Lagergren准二级吸附速率方程; Langmuir等温吸附方程能更好地描述出沉积物对磷的静态吸附为单分子层吸附.得出最大吸附量在0.15～0.52 mg/g之间,最大值出现在老哈河.各采样点沉积物中总磷含量在183～239 mg/kg,总磷中以无机态磷为主,而主要的赋存形态为原生碎屑磷.研究发现,各采样点沉积物的磷含量均高于其相应上覆水的磷含量,说明沉积物对上覆水中磷的吸附量小于沉积物自身的磷含量,所以沉积物表现为"源",有向上覆水释放磷的潜力.     

富营养化湖泊中铜锈环棱螺分解对钨迁移影响

以富营养化的太湖梅梁湾为研究对象,利用平面光极、高分辨率平衡式间隙水采样(HR-Peeper)装置和薄膜扩散梯度(DGT)技术获取沉积物水界面溶解氧(DO)二维平面和溶解态/生物有效态钨(W)一维垂向分布信息,分析铜锈环棱螺分解对太湖底泥中钨迁移的影响效应。试验结果表明:铜锈环棱螺死亡分解后会迅速降低沉积物水界面DO浓度,形成厌氧环境,引起间隙水及上覆水中溶解态钨质量浓度的增加,溶解态钨平均质量浓度增加幅度是对照组的28.92%～11446%,显著提升了沉积物水界面钨的生物有效性(DGT所测结果);与钨质量浓度变化类似,铜锈环棱螺分解前期(第8天)沉积物间隙水中铁、锰质量浓度同步增加且与钨浓度变化呈显著正相关(R2≥0.716,p<0.01)关系,水相中溶解态钨质量浓度增加是由厌氧环境下沉积物中铁锰氧化物还原溶解所致,分解后期(第16天和36天)间隙水中钨质量浓度的增加主要是由于铜锈环棱螺体内累积的钨释放所致。     

基于分式析因设计(分辨度Ⅳ)的沉积物中镉与多种污染物竞争吸附规律

为揭示重金属(铅、锌、铜、镍、镉)与农药(阿特拉津、马拉硫磷、扑草净、晶体乐果、甲霜灵)在沉积物中共存时的复合污染规律,以镉为目标污染物,采用由BP神经网络模型预测的部分折叠实验及区组辅助的分辨度为Ⅳ的210-5分式析因设计,研究上述污染物因子的浓度主效应以及其二阶交互效应对目标污染物在沉积物上吸附的影响。研究发现,对分辨度为Ⅳ的210-5分式析因设计追加低水平部分折叠实验设计,可有效区分与目标污染物镉有关的二阶交互效应别名;其中,对镉在沉积物上的吸附有显著促进作用的主效应因子依次为:镉、镍;二阶交互效应依次为:镉×晶体乐果、镉×阿特拉津、铜×镉、镉×镍、马拉硫磷×晶体乐果、锌×铅、铜×铅。具有抑制影响的主效应因子依次为:铅、马拉硫磷;二阶交互效应依次为:锌×马拉硫磷、阿特拉津×马拉硫磷、镍×马拉硫磷、镉×马拉硫磷、铅×镉、镉×扑草净、铜×锌、铅×阿特拉津、锌×镉。镉的浓度主效应对镉在沉积物上的吸附的协同作用贡献率达到23.60%,而马拉硫磷的浓度主效应及其参与的二阶交互效应对镉吸附能力的拮抗作用贡献率达到22.67%。此外,与追加低水平部分折叠实验设计前相比较,对目标污染物在沉积物上吸附影响的协同作用贡献率由66.44%降低到57.49%,而拮抗作用贡献率由33.56%增加到42.51%,说明无别名结构的污染物二阶交互效应对目标污染物的复合污染不容忽视。