沉积物中重金属释放规律研究_杨丽莉
利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量
利用DGT高分辨率研究沉积物孔隙水中重金属的浓度和释放通量范英宏;林春野;何孟常;周豫湘;杨志峰【期刊名称】《环境科学》【年(卷),期】2007(28)12【摘要】2006年5月采集了大辽河河段3个忙状沉积物，测定了沉积物的理化性质和重金属元素的含量，并利用常规离心方法和DGT方法测定了柱状沉积物孔隙水中重金属元素的含量．研究发现沉积物中cd、co、cr和cu元素含量高低的顺序依次是Cr〉Cu〉Co〉Cd．用DGT方法测定的孔隙水中cd、co、cr和cu 的浓度比用离心方法测定的浓度要低．DGT测定的孔隙水中cd、co、cr和cu的浓度Cdgt与离心方法测定的孔隙水浓度c的平均比值JR分别为0．389、0．328、0．863和0．403，这说明沉积物中这几种金属从固相到液相的再补给速率大小遵循如下规律：Cr〉Cu〉Cd〉Co．沉积物中cd、co、cr和cu元素的释放通量分别为1．12×10^-7～3．28×10^-7mmol／（cm^2·s）、2．48×10^-7～10．40×10^-7mmol／（cm^2·s）、8．80×10^-6～12．65×10^-6mmol／（cm^2·s）和6．14×10^～6-13．93×10^-6mmol／（cm^2·s）．相关分析结果表明，cd和cu元素的迁移转化主要受有机质影响；而cr元素的迁移转化除了受有机质影响外，还受铁锰氧化物影响比较显著；而co 元素可能受氧化还原电位影响较大．【总页数】8页(P2750-2757)【关键词】DGT;重金属;孔隙水;沉积物【作者】范英宏;林春野;何孟常;周豫湘;杨志峰【作者单位】北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】X132【相关文献】1.草海湿地不同植被区沉积物中孔隙水CH4浓度分布与CH4、CO2排放通量研究[J], 陈忠婷;夏品华;卫晓松;葛皓;郭光霞2.利用梯度扩散薄膜技术(DGT)研究沉积物中重金属生物有效性的应用展望 [J], 高丽;高博;周怀东;徐东昱3.不同水动力下湖泊沉积物重金属释放通量 [J], 陆健刚;钟燮;吴海真;王华4.湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究 [J], 钟宇;曾光明;付广义;向仁军;杨麒;姚福兵;高翔;陈才丽;许友泽;刘湛5.植物残体腐解驱动的沉积物-水界面重金属释放通量研究 [J], 邓佑锋; 刘冬; 张文强; 单保庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
水库沉积物中铁、锰季节性释放的实验研究
关键 词 ： 水库 沉积 物 ； 铁； 锰； 季 节性释放 ； 环 境 因子
中 图分类 号 ： Ｘ ５ ２ ４ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４— ６ ９ ３ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ７ ９— ０ ４
Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｆ ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｍａ ｎ ｇ ａ ｎ ｅ ｓ ｅ ａ ｎｄ ｉ ｒ ｏ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ
Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ Ｃ ｉ ｔ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ（ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｄ ｉ ｓ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ，ｔ ｈ ｅ ｐ Ｈ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ）ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｍ ａ ｎ ｇ ａ ｎ ｅ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｒ ｏ ｎ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｎ ａ ｅ ｒ ｏ ｂ ｉ ｃ ， ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ
摘要 ： 分析青岛市王圈水库水质和沉积物长期监测资料 ， 研 究环境 因子（ Ｄ Ｏ 、 ｐ Ｈ值 、 温度等） 对水库 沉积物铁 、 锰释放的影响。结果表 明： 厌氧、 中酸性条件有利 于铁 、 锰 的释放 ， 而好氧 （ Ｐ （ Ｄ Ｏ ） ＞ ６ ． ５ ｍ ｇ ／ Ｌ ） 和碱 性条件 （ ｐ Ｈ＝ ９ ． ２ ） 会 抑 制铁 、 锰 的释放 ； 温度 对铁 、 锰 的释放 有 很 明 显 的影 响 ， 升 高 温度
毕业设计(论文)-大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学院水利与土木建筑工程学院
论文题目大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学生姓名学号
专业环境工程年级12级
指导教职称实验师、教授
内蒙古农业大学教务处制
2016年6月
摘要
本文以位于内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内的沙源区水库-大河口水库表层沉积物为研究对象，采用野外采样，室内实验分析的方法对大河口水库表层沉积物氮、磷的时空分布特征以及同期上覆水体的富营养化状态进行了分析；并通过室内模拟实验，探讨了当环境因子（pH值、DO、温度）变化时内源营养盐释放对上覆水体水质的影响。
研究的意义
大河口水库是国内高原干旱区比较典型的蓄水抗洪型水库，也是当地生活、工业污废水的排放渠道，其下游滦河更是天津地区的生活饮用水来源之一。并且也是国家级4A旅游景区。当下，大河口水库因为人为污染被取消了4A级景区，环境日渐恶化，水库水体不堪承受整个地区的污水接纳工作，富营养化情况日益严重，必须引起社会各界的关注，对其进行相应的管理、整治与修复工作。水库中底泥沉积物是湖泊营养盐的重要载体，就算是鱼塘养鱼，也要定期挖取塘泥方可持续进行水产养殖，可想而知其重要性。国内已经有很多学者对太湖，东湖等湖泊的沉积物污染进行了研究与分析，而对于我国北方的寒旱区湖泊研究寥寥无几。
The results show:(1) large estuarine reservoir surface sediment types and sandy loam, followed by a silty loam, loamy sand; overlying water body overall national Grade III standards; and slight overall reservoir lakes (reservoirs) rich eutrophication.(2) of TN and TP in surface sediments seasonal distribution of content presented low winter spring, summer and autumn higher levels, the spatial distribution, the reservoir is higher than the concentration in the northwest southeast of spatial concentration distribution; nitrogen and phosphorus ratio of 1: 1.53, the ratio is small, indicating a lower degree of rich reservoir of the camp.(3) The higher the temperature of the reservoir sediment, pH value, the more significant the higher the weak acid and dissolved oxygen content, its N, P release strength is stronger.The study of governance, restoration, protection and management of future large estuary reservoir provides data support, but also for the community to provide a surface sediments Cold and Arid Regions Research highland lakes and reservoirs to some data and experience.
湖泊沉积物中磷释放的研究进展
土壤 (Soils), 2004, 36 (1): 12~15湖泊沉积物中磷释放的研究进展 高 丽 杨 浩 周健民 （土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京 210008）摘 要沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库，也是湖泊内源性P的主要来源。
沉积物中部分固定的P 可通过分解或溶解作用而释放磷酸盐到沉积物间隙水中，然后通过扩散作用或表层沉积物的再悬浮作用而释放到上覆水体中。
本文就目前对沉积物P释放的影响因素及释放机制的研究进展作一简要概述。
关键词湖泊沉积物；释放；间隙水扩散；释放机制中图分类号 X524沉积物是湖泊营养物质的重要蓄积库，也是湖泊内源性P的主要来源。
不少湖泊调查资料表明，当入湖营养盐减少或完全截污后，沉积物营养盐的释放作用仍会使水质继续处于富营养化状态，甚至出现“水华”[1、2]。
P是造成湖泊水质富营养化的关键性的限制性因素之一[3]，沉积物中营养盐的释放对水体的营养水平有着不可忽视的影响，研究富营养化湖泊沉积物P的释放行为对于湖泊水质的治理和预测具有非常重要的指导意义。
湖泊沉积物-水界面是水体和沉积物之间物质交换和输送的重要途径，对于浅水湖泊而言，来自各种途径的营养物，经过一系列物理、化学及生物释放作用，其中一部分沉积于湖泊底部，成为湖体营养物的内负荷。
在一定条件下，由于风力和湖流引起湖泊底部沉积物的扰动使沉积物处于再悬浮状态，这种再悬浮状态会强烈的影响P在沉积物-水界面间的再分配，部分营养元素可从沉积物中向上层水体释放，使水体营养负荷增加[4]。
P在沉积物-水界面循环受溶解释放以及间隙水扩散两个过程的控制。
１ Ｐ的释放 沉积物P的释放涉及到的过程有解吸附、分解、配位体交换以及酶水解作用。
当沉积物中P以可溶无机P形式存在时，可通过扩散、风引起的沉积物再悬浮、生物扰动以及平流（如气体沸腾）等方式进入上覆水体[5]。
影响沉积物P释放的因子很多，现概括如下：１．１ 沉积物中Ｐ含量和形态沉积物中P的结合态及形态之间的相互转化是控制沉积物P迁移和释放的一个主要因子，这也是目前国内外研究P释放的一个热点。
长江水系沉积物中重金属的赋存形态
第27卷 第4期2008年 7月环 境 化 学ENV I RONME NT AL CHE M I ST RY Vol .27,No .4July 2008 2008年1月14日收稿.3国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(课题编号:2006CB403403)资助.33通讯联系人:wangyc@i w hr 1com长江水系沉积物中重金属的赋存形态3周怀东1,2 袁 浩2,3 王雨春233 陆 瑾2 万晓红2(1 河海大学水文水资源学院,南京,210098;2 中国水利水电科学研究院水环境研究所,北京,100038;3 贵州大学资源与环境工程学院,贵阳,550003)摘 要 分析了长江干流和主要支流的沉积物样品中重金属(Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,A s,Hg )的含量和赋存形态1结果表明:除Zn 外,长江流域水系沉积物中重金属的污染程度总体呈上升趋势,其中,Cd 的污染较为严重,Cd 主要以可交换态的形式存在,长江水系沉积物中Zn,Pb 以及Cu 具有相似的同源性,而Cd,A s,Hg 以及Cr 则另为一类1关键词 沉积物,重金属,长江. 沉积物中重金属的环境行为和生态毒理效应不仅与有毒物质的总量有关,而且与重金属在沉积环境中的地球化学形态密切相关[1]1对沉积物(土壤)中重金属赋存形态的研究方法,如,Tessier 等提出的“五步连续提取法”,采用专属性提取液将土壤中重金属的存在形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态和残渣态[2]11993年,欧共体标准局提出了相对简化的“三步形态分类法”(BCR )[3],即,将沉积物中重金属的形态分为B1醋酸提取态(水溶态、可交换态和碳酸盐结合态)、B2可还原态(Fe —Mn 氧化物结合态)、B3可氧化态(有机物及硫化物结合态)和B4(残渣态),BCR 法已被证明是可以在不同地区获得可比数据的成熟方法[4]1 本研究采用BCR 法开展了长江流域干流和主要支流水系沉积物中重金属的形态研究1初步分析了不同重金属及其形态分布的相关关系,为评价长江流域水系沉积物中重金属污染状况和潜在风险提供有用的科学数据11 样品的采集和分析 分别在长江干流和部分主要支流(包括长江、岷江、金沙江、湘江等)采集沉积物样品.采样点为:1#小沙坝、2#豆腐石、3#岷江口、4#江津自来水厂、5#梁沱水厂、6#江南水厂、7#江万船厂、8#丹江口、9#常德、10#丹江口水库、11#学堂洲、12#草桥、13#猴子石、14#黄洲、15#黄石、16#武穴闸、17#南京长江大桥、18#燕子矶、19#采石矶、20#镇江汽渡、21#长江天生港1采集0—5c m 表层沉积物样品及平行样品,样品自然风干后,用玛瑙研钵研磨至80目,然后用四分法制得500g 样品,最后用烘箱100℃烘至恒重,干燥器内密封保存1 采用微波消解处理样品(王水2氢氟酸2高氯酸消解),原子吸收光谱仪测定Cu,Zn,Pb,Cd 和Cr,用原子荧光光谱仪测定A s 和Hg 12 长江流域水系沉积物中重金属的含量 表1为长江水系沉积物中重金属的含量及背景值1从沉积物重金属的总体配分模式看,长江流域水系沉积物与全球页岩重金属的丰度模式是一致的,即Zn >Cr >Pb >Cu >A s >Cd >Hg 1 从浓度水平看,本次研究结果不仅高于(或相当于)全球页岩重金属地球化学背景值[5]和工业化前全球沉积物最高背景值[6],同时也明显高于前人在该区域的研究数值[7—10],表明长江流域近年来沉积物中重金属的污染呈增加的趋势1其中,沉积物中Cd 是污染较严重的重金属,与前人研究的平均值(0135mg ・kg -1)相比,本研究测定的沉积物中Cd 增加了约282%,Hg 含量也要显著高出臧小平[7]报道的最高值,Pb,Cu,A s 和Cr 也呈不同程度的增加趋势,而Zn 则比已有数值略有降低.516 环 境 化 学27卷 从样点的空间分布看,沉积物中重金属的含量也表现出较大的差异性1Cu浓度表现为中、下游高于上游的趋势,最高点在长江武汉附近江段,有30%的样点Cu浓度超过了页岩重金属地球化学背景值.Zn除在2#和13#相对较高外,其沿程变化不显著,均值高于全球页岩重金属地球化学背景值而低于全球沉积物最高背景值.Pb浓度的空间分布与Cu类似,高值区主要在武汉以下南京以上江段,上游重庆段也较高1Cd的浓度水平总体较高,最大值在黄州附近江段,上游和中、下游也有高值区,这可能是不同类型污染源贡献的结果1A s和Hg表现出采样的沿程空间分布模式,高值区在长江中、下游地区1Cr最大值位于金沙江下游江段的3#,有4个点含量高于90mg・kg-1,其余变化不明显1表1 长江流域沉积物金属元素含量(mg・kg-1)Table1 M etal contents in the sedi m ents of Yangtze basin数据来源Cu Zn Pb Cd Cr A s Hg文献[7]枯水期1514—67113617—107—0113—014447—99411—811—丰水期1615—46195115—118191613—421801152—01328—516—916010098—010705文献[8]48101821034100133———文献[9]491316317381601337614——文献[10]6918132——90——文献[5]45953401462130135文献[6]5017570110090150125本次研究最小值24158591431512401284515281210113最大值11111120114721612515107123113561991153均值5911512617663121113578181515901463 长江流域水系沉积物中重金属的地球化学特征 以不同元素在各自形态中的平均含量计算百分比,长江流域沉积物中重金属每种形态占总量的比例见图11其中,Cu,Zn,Cr,A s和Hg主要以B4残渣态形式存在,Pb主要以B2态存在,Cd以B1态存在1不同的重金属在相态中分布的差异体现了其地球化学特性,前三种能被生物所利用的相态在研究评价过程中被陈静生等[11]划为次生相态,而B4态作为重金属存在于矿物晶格中的化学形态,一般认为不具有生物可利用性,对环境无影响而被列为原生相态1图1 长江沉积物中重金属元素不同形态所占比例平均值F i g11 The average percentages of heavy metals fracti ons in the sedi m ents of Yangtze basin Cu的B1态只占8%,这部分包含:(1)能被生物直接利用的水溶态重金属离子;(2)位于沉积物粘土矿物等活性成分交换位置,能被Ca2+,Mg2+或NH+4等阳离子交换下来易被生物利用的元素;(3)被碳酸盐表面吸附或以共沉淀形式存在,在pH变化的情况下可被生物利用的重金属元素,说明沉积物中Cu元素对环境的直接影响较低1 Zn的次生相中主要以B1和B2态存在,分别占总量的20%和30%左右1B2态包括沉积物中铁锰氧化物吸附以及被其包裹的部分重金属,这部分氧化物表现的专属吸附作用比较强,但转为还原环境后,在不稳定状态下易被释放或在S的作用下进入B3态1因此,沉积物中Zn的生物可利用性较高1 4期周怀东等:长江水系沉积物中重金属的赋存形态517 Pb的B1态含量很少,主要以B2铁锰氧化物结合态形式存在,占总量的64%,在pH值Eh改变的情况下,B2态容易转化为B1态直接对环境造成影响,说明Pb的直接危害小而潜在危害较大1 Cd的B1>B2>B4>B3,B1态占总量的60%,说明极其需要关注其对环境造成的直接和间接危害1马振东等[12]认为这主要是扬子和秦岭两构造单元表壳岩系富含Cd以及侵蚀作用带来的结果1 Cr的B4态占了绝大多数,次生相态总共只占了16%,说明Cr在研究区域沉积物中的稳定性最好,对环境的影响较小1 A s的次生相所占比例都很低,并且主要以B2态存在,说明长江流域沉积物中A s的生物可利用性不高1 Hg的原生相态占了58%左右,次生相态分别为B3(22%)>B2(12%)>B1(8%),B3态的重金属与沉积物中的烷烃和腐殖酸等有机质形成络合物或鳌合物,以及与硫化物结合共沉淀1在氧化条件下,微生物氧化分解有机质,硫元素变成S6+,这部分元素形成迁移能力更高的价态进入水体,说明Hg在长江流域沉积物的次生相态中主要与有机质及硫化物结合14 长江流域水系沉积物中重金属总量与形态的相关分析 将每种元素的4种形态及总量做成相关系数矩阵,并将矩阵中不同元素的形态与各自总量的相关系数值列于表2,用以识别控制各元素在风化、迁移及沉积的过程中的关键因子1表2 长江流域沉积物重金属元素不同形态与总量的相关性Table2 Correlati on coefficients bet w een t otal concentrati on and their fracti ons in the sedi m ents of Yangtze basin元素各形态与总量的相关系数B1B2B3B4Cu01798017580174501884Zn01945018970185101834Pb0118019880137801953Cd01999019930161201704Cr01316015130122501974A s0157019120120801999Hg-011501520126201972 如表2所示,几种元素的B4态与总量之间都呈现了良好的相关性,表明了地质背景是影响和控制各元素在沉积物中含量的主要因素. Cu的前三种相态与总量的相关系数差别不大,说明对于总量的贡献,这三种相态的活性是均一分布的.Cu与B3态的亲和作用已得到证实[13],B2略高于B3说明了相对于还原条件下的沉积物,当有机质和硫化物的含量较低时,Cu的变化会受到铁锰氧化物吸附作用的影响1 Zn的总量与B1态的相关性较好,B2和B3与总量的相关性也高于B4,加上B1和B2态的含量较高,可能暗示污染外源输入对Zn主要以可交换的吸附形式对沉积物总Zn有着主要影响,这与张朝生等人[10]结果一致1 Pb的总量与不同形态含量的相关性主要受沉积物相中铁锰氧化物的影响,同时,B4态与总量有较好的相关性,说明相当部分的Pb是存在于沉积物的矿物晶格,代表流域侵蚀作用的贡献1 Cd含量主要与B1态和B2态显著相关,表明进入沉积物中的Cd易被粘土矿物或土壤胶体强烈吸附,沉积物的Cd可能具有显著的环境迁移活性1 沉积物中的Cr和Hg主要体现于B4态(矿物晶格残渣态)的变化,说明在自然条件下其转化为离子的倾向小于其它金属,相对是稳定的1 A s的总量与B2(次生相态中与铁锰氧化物所吸附)和B4(矿物晶格残渣态)的相关性较好,这可能反映该元素具有两种不同的环境归趋模式.5 长江流域水系沉积物中重金属总量与形态的聚类分析 环 境 化 学27卷518 聚类分析通过研究某一相态下不同元素之间的相关关系,更好地了解其在环境中变化的联系及规律,并能大致解析其来源和环境行为的异同1 根据聚类分析的结果(见图2)可以看出,在沉积物总量的相关性上,Zn和Pb作为一小组元素可能具有更好的共源性,B4态与B2态的聚类分析也表现出相同的特征,与之对应,Cd,A s,Hg以及Cr的来源有所不同,这可能主要与Cd等在地壳中的丰度低而且高度分散,并多出现在其它金属硫化物矿床的氧化带的地球化学性质有关1 B1态代表最不稳定的可溶态、可交换态及碳酸盐吸附态,对该相态的聚类结果显示,Cd和Zn 在迁移、转化的环境行为上存在某种相似性关联,这与沉积物形态含量分布的分析结果是一致的,长江水系沉积物中这两种元素主要是B1态存在,环境行为相对活泼. B3态的聚类分析表现各异,相关性最好的为Cu和A s.Cu原子半径小,主极化能力强,易与离子半径大的被极化能力强的S和A s等成共价或带金属键结合形成络合物,所以在含硫化物的相态中, Cu和A s表现出良好的相关关系,Zn在硅酸盐熔体中是变网阳离子,也是亲硫元素,但较Cu弱,因此,与Cu和A s二者的关系次之1其中最独特的为Hg,主要是由于Hg在沉积物中能被生物作用成甲基汞,微生物也能将Hg2+变成零价汞,而这些作用主要发生于B3态,导致了Hg表现出性质差异.图2 长江流域沉积物重金属元素不同形态的聚类分析F i g12 H ierachical cluster analysis on different phases of heavy metals in the sedi m ents of Yangtze basin 综上所述,长江水系沉积物中,Cu,Zn,Cr,A s和Hg主要是以矿物晶格相存在于沉积物中,相对而言,Cu和Zn的铁锰氧化物吸附态和硫化物结合态在总量中的比例更高,具有较大的活性;Pb 主要以铁锰氧化物结合态形式存在(占总量的64%),在环境氧化还原条件变化时可能有较大环境风险;Cd主要与粘土矿物或土壤胶体强烈吸附,因此,具有很高的环境迁移活性,可能对水环境具有较高的生态风险1另外,聚类分析表明,长江水系沉积物中Zn,Pb以及Cu具有同源性,而Cd,A s, Hg以及Cr则呈另一类.从环境迁移、转化的性质上看Cd和Zn等较为接近1 4期周怀东等:长江水系沉积物中重金属的赋存形态519参 考 文 献[1] Kot A,Nam iesik J,The Role of Speciati on in Analytical Che m istry[J]1Trends in Analysis Che m istry,2000,19∶69—79[2] Tessier A,Ca mpbell P G C,B iss on M,Sequential Extracti on Pr ocedure f or the Specificati on of Particulate Trace Metals[J],AnalyticalChe m istry,1979,51∶844—851[3] Maier E A,Griep ink B,The BCR(Measurement and Testing)Pr ogra mme———Quality of Measure ments:a Eur opean Goal[J]1F resenius’Journal of Analytical Che m istry,1994,348(1)∶6—8[4] Dang C T,Jeffrey O P,Metal Speciati on in CoastalMarine Sedi m ents fr om Singapore U sing a Modified BCR2Sequential Extracti on Pr oce2dure[J]1A pplied Geoche m istry,2006,21∶1335—1346[5] 李健,郑春江,郭希利等,环境背景值数据手册[S]1北京,中国环境科学出版社,1989[6] Hakans on L,An Ecol ogical R isk I ndex f or Aquatic Polluti on Contr ol1A Sedi m ent ol ogical App r oach[J]1W ater Res1,1980,14∶975—1001[7] 臧小平,郭利平,长江干流水底沉积物中十二种金属元素的背景值及污染状况的初步探讨[J]1中国环境监测,1992,8(4)∶18—20[8] Qu C,Yan R,Chem ical Compositi on and Fact ors Contr oling Sus pended Matter in Three Maj or Chinese R ivers[J]1Sci.Total.Envi2ron.,1990,97/98∶335—346[9] 陈静生,王飞越,程成旗等,中国东部主要河流颗粒物的元素组成[J]1北京大学学报(自然科学版),1996,32(2)∶206—214[10] 张朝生,长江与黄河沉积物金属元素地球化学特征及其比较[J]1地理学报,1998,53(4)∶314—322[11] 陈静生,铜在沉积物各相中分配的实验模拟与数值模拟研究2以鄱阳湖为例[J]1环境科学学报,1987,7(2)∶140—149[12] 马振东,张德存,闭向阳等,武汉沿长江、汉江Cd高值带成因初探[J]1地质通报,2005,24(8)∶740—743[13] Thomas P R,U re A M,Davids on C M et al.,Three2Stage Sequential Extracti on Pr ocedure f or the Deter m inati on ofMetals in R iver Sedi2ments[J]1Analytica Chi m ica Acta,1994,286(3)∶423—429THE CHE M I CAL SPEC I AT IO N O F HEAV Y M ETAL S I NSED IM ENTS FROM YANGTZE BAS I NZHOU Huai2dong1 YUAN Hao2,3 WAN G Yu2chun2 LU J in2 WAN X iao2hong2 (1 The College of Hydr ol ogy and W ater Res ources,Hohai University,Nanjing,210098,China;2 The Depart m ent of W ater Envir onment,I W HR,Beijing,100038,China;3 College of Res ources and Envir onmental Engineering Guizhou University,Guiyang,550003,China)ABSTRACT The t otal concentrati on and che m ical s peciati on of heavy metals(Cu,Zn,Pb,Cd,Cr,A s and Hg) in the surface sedi m ents collected fr om the mainstrea m and several tributaries of Yangtze basin were studied using BCR sequential extracti on p r ocedure,HCl2HNO32HF digesti on method and AAS1The results showed that the heavy metals(excep t Zn)polluti on in sedi m entary envir onment were increasing.Cd was mainly ass o2 ciated with exchangeable fracti on1So,the quality and che m ical for m s of sedi m entary heavy metals i m p lied that there were the higher ecol ogical risks on the aquatic envir on ment of Yangtze basin1W e als o used the H ierachi2 cal cluster analysis t o i m p r ove the understanding of the characteristics of heavy metals in sedi m ent1The statis2 tic analysis data revealed that the sedi m entary Zn,Pb and Cu have the si m ilar origin,and Cd,A s,Hg and Cr were clustered t ogether in the another gr oup1 Keywords:sedi m ent,heavy metals,Yangtze basin.。
渭河沉积物中Cd释放的实验研究
渭河沉积物中Cd释放的实验研究
黄廷林;沈晋
【期刊名称】《西安建筑科技大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1995(027)001
【摘要】沉积物中Ｃｄ释放浓度与沉积物污染浓度之间存在正相关关系，新污染沉积物较老化沉积物中的Ｃｄ更易于释放，达释放平衡所需时间更短。
Ｃｄ释放浓度与悬浮沉积物浓度呈正比，吸附时的悬浮沉积物浓度和吸附平衡时的液相Ｃｄ浓度分别对应着释放时的平衡悬浮沉积物浓度和Ｃｄ的最大平衡释放浓度。
重金属释放与沉积物厚度的关系实质上是与间隙水中重金属垂向浓度梯度的关系，一般水体沉积物中重金属释放的有效厚度为５ｃｍ左右，本文实验
【总页数】5页(P25-29)
【作者】黄廷林;沈晋
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】X142
【相关文献】
1.室内模拟水华蓝藻对沉积物中Cd迁移释放的影响 [J], 倪利晓;叶祥;马艳艳;耿宏
2.渭河沉积物中重金属释放的动态实验研究 [J], 黄廷林;周孝德;沈晋
3.曝气对河流沉积物中重金属Cu,Pb,Zn和Cd释放的影响 [J], 路永正;董德明;沈秀娥;刘亮;李莹
4.pH对长江下游沉积物中重金属元素Cd、Pb释放行为的影响 [J], 王亚平;王岚;
许春雪;季俊峰;王苏明
5.渭河沉积物中重金属释放的粒度效应 [J], 黄廷林
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辽河水系表层沉积物中重金属分布及污染特征研究
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环 境 科 学
29 卷
本研究通过测定辽河和大辽河 24 个位点表层沉积 物中重金属(Ni 、Cu 、Cr 、Pb 、Cd 、Fe 、As 、Hg)总量及有 机质含量 , 评价了辽河水系沉积物中的重金属含量 及污染程度 , 并利用统计分析的方法进行了污染来
(1 .Dalian Institute of Chemical Physics , Chinese Academy of Sciences , Dalian 116023, China ;2.Liaoning Entry-Exit Inspection and
Quarantine Bureau, Dalian 116001 , China)
5 份 , 混合均匀后立即封存于干净的聚乙烯袋中 , 冷 冻条件下运回实验室 , 分析前于 -20 ℃冷冻保存 . 1.2 样品预处理和分析
采集的样品常温风干后 , 除去沙石 、动植物碎片
源分析 , 对辽河水系沉积物及其水体的重金属污染 防治和决策管理具有重要意义 .
等明显异物 , 混合均匀 , 用玛 瑙研钵研 细过 100 目 筛 , 用四分法缩分得到样品 , 装入聚乙烯塑料袋于干
辽河水系是我国七 大水系之一 , 由辽河 、大辽
河 、浑河和太子河四大主要河流及其支流组成 , 是我 国的农牧业生产基地 , 也是我国重要的工业生产基
地之一 .但是 , 随着工业数量的不断增加和人口的增 长 , 工业生产的废水和居民生活污水不断向辽河排 放 , 辽河的水污染状况越来越严重[ 1] , 治理水污染成 为急需解决的问题之一 .
湿地沉积物重金属Cd、Hg释放风险研究
ISSN1672-9064CN35-1272/TK基金项目:国家自然科学基金(No.20777021),福建省自然科学基金项目(No.2017J01018),泉州市重点科学技术项目(No.2014Z110),晋江市重点科学技术项目(No.2013S002),福建省大学生创新创业训练计划项目(No.201710385118)。
作者简介:陈红蕾(1998~),女,辽宁辽阳人,华侨大学化工学院环境科学与工程系在读本科生。
通讯作者:郭沛涌,男,博士,华侨大学化工学院教授。
湿地沉积物重金属Cd 尧Hg 释放风险研究陈红蕾苏海涛庹晓晗王晨阳池建辉成珂郭沛涌(华侨大学化工学院环境科学与工程系福建厦门361021)摘要湿地是水陆交互作用形成的特殊生态系统。
随着人类活动的日益加剧,湿地沉积物重金属污染已成为威胁湿地生态环境的主要因素。
因此,对湿地沉积物重金属Cd 、Hg 的赋存形态、吸附解吸动力学及影响因素,释放风险评价等进行探讨,并提出研究建议,以期为今后湿地沉积物重金属污染研究提供科学依据。
关键词湿地沉积物Cd 、Hg释放风险中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:1672-9064(2018)03-022-041研究背景湿地是地球上水陆相互作用形成的重要生态系统,它不仅为人类的生产、生活提供多种资源,而且在保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、维护生物多样性等多方面发挥着不可替代的作用。
然而,由于自然因素和人为干扰的影响,世界各地的湿地正面临诸如重金属污染的威胁。
湿地沉积物中富含丰富的有机质,使其具有较大的表面积和较多的表面电荷[1],可以通过各种吸附、絮凝、沉降、络合等反应吸附大量的重金属[2]。
而重金属具有毒性大、易富集、难降解的特性[3],在一定条件下,被吸附的重金属很容易释放出来,造成“二次污染”,对人体和生态系统构成直接和间接威胁。
因此,沉积物被称为重金属污染物的“源”与“汇”[4]。
因此,本文以Cd 、Hg 为例,研究湿地沉积物重金属赋存形态、吸附解吸及影响因素,潜在释放风险及评估具有重要的理论与实践意义。
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沉积物中重金属释放规律研究杨丽莉,张登峰,曾向东 (昆明理工大学环境科学与工程学院,国家环境保护工业废物循环利用工程技术中心,云南昆明650093)
摘要 总结了沉积物中重金属诱发释放的影响因子,包括:沉积物所处的水环境化学条件、水流紊动强度及国内外学者关于沉积物中重金属诱发释放的最新研究得出的影响因子。通过对这一系列影响因子诱发释放作用规律的归纳,从而为解决沉积物中重金属释放的二次污染问题提供理论依据;对于水生生态系统的维护、饮用水的安全供给具有重要意义。关键词 沉积物;重金属;释放;影响因子;二次污染中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)27-08630-02
ResearchontheReleasing-ruleofHeavyMetalsfromSedimentYANGL-ilietal (FacultyofEnvironmentalScienceandTechnology,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,Yunnan650093)Abstract Ingredientsonreleaseofheavymetalsfromsediment,mainlyincluding:thechemicalconditionofwaterenvironmentwheresedimentwaslocatedweresummarized,includingintensityofstreamturbulenceandtheinfluencingingredientsonreleaseofheavymetalsnewlystudiedbydomesticandoverseasresearchers.Byconcludingthisseriesofregulationsoftheinfluencingingredientsonelicitingrelease,theprinciplefoundationofsolvingthesecondary-po-llutioncausedbyreleaseofheavymetalsfromsedimentwasitsupported;whichalsoembodiedprolongsignificancesofmaintainingwaterecosystemandsafelysupplyingdrinkingwater.Keywords Sediment;Heavymetals;Release;Influencingingredient;Secondary-pollution
沉积物中重金属的释放将会导致二次污染,重金属污染的威胁在于它不能被微生物分解。然而,生物体可以富集重金属,并且能将某些重金属转化为毒性更强的金属-有机物。自20世纪50年代在日本出现水俣病和骨痛病,并查明这是由于汞和镉污染所引起的/公害病0以后,重金属的环境污染问题受到人类极大关注[1]。在水环境中,沉积物(悬浮物)是元素地球化学循环过程的重要控制因子,它能从天然水体中富集重金属等有害物质,起净化剂的作用,因而成为污染物的指示剂[2]。大量研究结果表明,排入水体中的重金属绝大部分能够迅速被水中悬浮颗粒和底部沉积物所吸附,并在其中富集,成为潜在的重金属二次污染源[3]。因而,研究沉积物中重金属释放的诱发因素(主要包括水体中盐浓度、氧化还原条件的变化、pH值、水环境中配合剂含量、水体紊动强度以及最新研究得出的影响因素等),对于水生生态系统的稳定和维护、引用水的安全供给、研究水环境中污染物的迁移规律以及提高对污染物可能产生的环境效应的预测能力具有实际意义和理论价值。1 沉积物中重金属释放水环境化学条件1.1 水体中盐浓度 碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属阳离子交换出来,这是金属从沉积物中释放出来的主要途径之一,例如水体中Ca2+、Na+、Mg2+等对悬浮物中Cu、Pb和Zn的交换释放作用。在0.5mol/LCa2+作用下,悬浮物中的Cu、Pb、Zn可以解吸出来,这3种金属被Ca2+交换的能力不同,其顺序为Zn>Cu>Pb。1.2 氧化还原条件的变化 在湖泊、河口及近岸沉积物中一般均有较多的耗氧物质,使一定深度以下沉积物中的氧化还原电位急剧降低,并可使铁、锰氧化物部分或全部溶解,故被其吸附或与之共沉淀的重金属离子也同时释放出来。1.3 pH值变化产生的影响 pH值降低,导致碳酸盐和氢氧化物的溶解,H+的竞争作用增加了金属离子的解吸量。一基金项目 云南省环保局科技发展基金资助项目(YNH-2005)。作者简介 杨丽莉(1982-),女,陕西汉中人,硕士研究生,研究方向:水污染控制。收稿日期 2007-07-16般情况下,沉积物中重金属的释放量随着反应体系pH的升高而降低(图1)。其原因既有H+的竞争吸附作用,也有在低pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解等。因此,在酸性废水排放的受纳水体中,金属的浓度往往很高。
图1 美国White河中Zn和Cu释放量与pH的关系[4]1.4 水环境中配合剂含量 天然或合成配合剂用量的增加能与重金属形成可溶性配合物,有时该配合物稳定度较大,可以溶解态形式存在,使重金属从固体颗粒物上解吸下来。除上述因素外,一些生物化学迁移过程也能引起重金属的重的新释放,从而引起重金属从沉积物中迁移到动植物体内,可能沿着食物链进一步富集,或者直接进入水体,或者通过动植物残体的分解产物进入水体。2 沉积物中重金属释放的水流紊动强度河流中重金属的释放除取决于沉积物所处的水环境化学条件外[5],还与水流紊动强度密切相关。由于河流边界条件、泥沙条件及水流紊动条件等的时空变化,水流含沙量实际上是冲刷沿程恢复、饱和挟沙及过饱和沿程淤积3种过程的交替[6]。在一定的水化学条件下,对于研究河流底泥中重金属的悬浮释放及迁移转化规律,含沙量的沿程恢复过程显得更为重要[7]。因为作为重金属次生污染源的河流沉积物,只有当它被冲刷悬浮时,才可能对河流水质构成直接威胁。根据分析结果[8],重金属释放的动力学过程实质上是各形态相互转化综合作用的结果,归属于物理化学过程。由于重金属的释放与时间有关,而水流紊动强度、平衡挟沙量并
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(27):8630-8631 责任编辑 孙红忠 责任校对 李菲菲不随时间而变化,仅仅取决于水力条件和泥沙条件,此为一纯物理过程,因而水流紊动强度对重金属释放动力学过程的影响只是通过对某一固定时刻重金属释放强度的影响来体现,不可能从根本上改变重金属释放的动力学过程。周孝德等[9]利用因次分析的方法,得出了同一时刻重金属释放浓度与水流紊动强度间的关系式:Cr=KRe1.3式中,Cr为重金属浓度,mg/L;K为重金属释放动力学常数;Re为设定参流紊动条件下的参比雷诺数。关于水力紊动条件下,不同雷诺数对应的重金属释放量与时间的关系见图2。图2 水力紊动条件下重金属释放动力学过程[9]3 沉积物中重金属释放影响因子的研究进展沉积物中重金属的释放除了与所处水环境化学条件、水流紊动强度有关外,结合国内外学者的研究状况,笔者将沉积物中重金属释放的研究进展归纳如下两个方面:3.1 沉积物中酸可挥发硫化物含量对重金属释放特性的影响 沉积物中结合重金属的主要成分为有机物、Fe-Mn氧化物和硫化物等[10]。最近研究表明,沉积物中酸可挥发硫化物(AVS)的含量对沉积物中重金属在水与沉积物间的分配行为有决定性影响[11-17]。在缺氧水体或沉积物中,许多金属能和硫化物紧密结合,由于硫化物的溶解度很低,这一过程能明显降低沉积物中重金属的移动性[12]。3.2 溶解氧对重金属释放特性的影响 从实验结果看,水中溶解氧浓度的提高并没有增加Cu和Pb的释放量,相反在连续充氮的低溶解氧条件下,样品所含Cu和Pb的释放量均高于相应样品充空气的高溶解氧条件下的释放量;Cd和Zn释放量受溶解氧浓度的影响不大;铁锰氧化物结合的重金属在缺氧环境下易于释放入水体[18]。4 结语(1)水体中盐浓度、氧化还原电位、pH值、配合剂的含量对沉积物中重金属的释放有着重要影响。(2)沉积物中酸可挥发硫化物含量、溶解氧等因素对沉积物中重金属的释放量也有一定影响。(3)从影响沉积物中重金属释放的上述因素入手,对于控制重金属的释放从而预防和改善内源污染意义深远。参考文献[1]戴树桂.环境化学[M].北京:高等教育出版社,1997:299-308.[2]廖文卓.海水pH对疏浚物中重金属释放的影响[J].台湾海峡,1994,13(4):388-393.[3]黄廷林.水体沉积物重金属释放动力学及试验研究[J].环境科学学报,1995,15(4):440-446.[4]金相灿.沉积物污染化学[M].北京:清华大学出版社,1992.[5]THOMPSONJ.Numericalsolutionofflowproblemsusingbody-fittedcoordinatesystemscomputationalfluiddynamics[M].NewYork:HemispherePublishingCorporation,1980:1-98.[6]BENQUEJP,CUNGEJA,FEUILLETJ,etal.Anewmethodfortidalcurrentcomputation[J].JWaterwaysHarboursDivASCE,1981,108:396-417.[7]WILLEMSEJFTM.Solvingtheshallowwaterequationswithanorthogonalco-ordinatetransformation[J].DelftHydraulicCommunication,1986,356:78-81.[8]吴江航.计算流体力学的理论方法与应用[M].北京:科学出版社,1988.[9]周孝德,周延林,唐允吉.河流底流中重金属释放的水流紊动效应[J].水利学报,1994(11):22-25.[10]FORSTNERU,WITTMANNGTW.Metalpollutioninaquaticenvironment[M].Berlin:Springe-rVerlag,1984:197-269.[11]ALLENHE,FUG,DENGB.Analysisofacid-volatilesulfide(AVS)ands-imultaneouslyextractedmetals(SEM)fortheestimationofpotentialtoxicityinaquaticsediments[J].EnvironmentalToxicologyChemistry,1993,12:1441-1453.[12]DITORODM,MAHONYJD,HANSENDJ,etal.Toxicityofcadmiuminsed-iments:Theroleofacidvolatilesulfide[J].EnvironmentalToxicologyChem-istry,1990,9:1487-1502.[13]CALMANOW.Chemicalmobilityandbioavailabilityofsedimen-tboundheavymetalsinfluencedbysalinity[J].Hydrobiologia,1992,235/236:605-610.[14]CARLSONAR,PHIPPSGL,MATTSONVR,etal.Theroleofacid-volatilesulfideindeterminingcadmiumbioavailabilityandtoxicityinfreshwatersed-iments[J].EnvironmentalToxicologyChemistry,1991,10:1309-1319.[15]ANKLEYGT.Predicationtheacutetoxicityofcopperinfreshwatersediments:Evaluationoftheroleofacid-volatilesulfide[J].EnvironmentalToxicologyChemistry,1993,12:315-323.[16]MORILLOJ,USEROJ,GRACIAI.Heavymetaldistributioninmarinesed-imentsfromthesouthwestcoastofSpain[J].Chemosphere,2004,55:431-442.[17]MORSEJW,MILLEROFJ,CORNWELLJC,etal.Thechemistryofthehy-drogensulfideandironsulfidesystemsjnnaturalwaters[J].EarthScienceRe-views,1987,42:1-42.[18]文湘华,HERBERTEALLEN.乐安江沉积物酸可挥发硫化物含量及溶解氧对重金属释放特性的影响[J].环境科学,1997,18(4):32-34.