扎西岗湿地是典型的高原草甸沼泽湿地,也是拉萨市重要的生态功能保护区.西藏特殊的气候与地形造成湿地生态环境极其脆弱,因此对西藏湿地的研究尤为重要.为准确评估扎西岗湿地土壤中重金属的污染现状及解析污染源,采集扎西岗湿地18个表层土壤样品,分析Cr、Ni、Zn、Pb、Cd、As和Hg7种重金属元素的含量,利用地累积指数(Igeo)和污染负荷指数(PLI)法评价污染情况,基于PCA分析,结合APCS-MLR模型,解析重金属的污染来源.结果表明:(1)扎西岗湿地表层土壤中Cr和Ni含量均低于西藏土壤背景值,其余5种重金属含量都存在不同程度的累积;与《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618-2018)》的风险筛选值相比,除Cd和As有一定程度超标外,其他5种元素的测定值均未超标.(2)地累积指数表明,除Cd和Hg外,其他5种元素污染等级均为清洁(Igeo＜0);污染负荷指数评价表明,研究区整体PLI为1.44,属于轻微生态危害,两种评价均表明,Cd和Hg为研究区主要污染元素,应引起重视并加强日常监测.(3)扎西岗湿地土壤重金属来源主要为工业-交通混合源、自然源、农业-燃煤混合源,Ni、Zn、Pb、Cd和As主要来源于工业-交通混合源,Cr主要来源为自然源,Hg的来源主要受农业和燃煤等人类活动的影响.

[背景]煤矸石堆场用于堆放煤矿开采过程中产生的一种热值低、含重金属的固体废弃物,会产生大量的酸性废水,对堆场周边的生态环境造成严重影响.[目的]探究煤矸石堆场的微生物群落结构和功能特征.[方法]选择贵州省六枝特区典型煤矸石堆场作为研究对象,采集堆场表层土壤、矸石层土壤、废水浸出口沉积物和堆场下游河道沉积物,通过宏基因组学技术进行分析.[结果]细菌的优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),优势菌属为钩端螺菌属(Leptospirillum)和硫化杆菌属(Sulfobacillus);古菌的优势菌门为 Candidatus_Thermoplasmatota 和泉古菌门(Crenarchaeota),优势菌属为热原体属(Thermoplasma)和金属球菌属(Metallosphaera).不同采样点细菌和古菌的优势菌属存在显著差异,矸石层土壤和废水浸出口沉积物中的铁氧化细菌和硫氧化细菌比其他 2个样点丰富.煤矸石堆场中微生物的碳、氮、硫代谢基因丰度较高,共检测到 6条固碳途径、6 条氮代谢途径和 3 条硫代谢途径.主要的固碳基因为ACAT和E2.2.1.1,固碳途径以还原性三羧酸循环为主;主要的氮代谢基因为nirB、nasA和narG,氮代谢途径以反硝化为主;主要的硫代谢基因为cysH和sir,硫代谢途径以同化硫酸盐还原为主.[结论]本研究可进一步拓展对矿山生态环境的认识,为矿区生态修复、土壤和河流污染的治理提供理论依据.

互花米草被引入后迅速生长蔓延,已成为黄河三角洲河口湿地主要入侵物种,极大影响了河口湿地沉积物表层重金属元素分布格局.本研究选取不同入侵年限(3、5、7、10、15和20年)的互花米草湿地以及芦苇湿地、盐地碱蓬湿地、柽柳湿地和光滩湿地,采集表层沉积物并测定Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Ni、Pb、Cr、Cd、Cu和Li元素含量,采用富集系数及地累积指数法对污染水平进行评价,分析互花米草入侵对元素分布格局的影响.结果表明:(1)随入侵时间推进,互花米草湿地表层沉积物有机碳(SOC)和总氮(TN)含量要大于本土植被覆盖湿地表层沉积物含量.本土植物所在湿地沉积物重金属含量要高于互花米草入侵湿地沉积物重金属含量.(2)Ca处于中度富集状态,而Cd可能造成本地区中度污染.(3)重金属元素之间具有显著相关关系,尤其是Fe、Mn元素与Mg、Zn、Cu元素相关性较大,互花米草湿地中的大多数元素变化主要受岩石圈基岩风化和泥沙搬运沉积影响.

为了解湿地公园芦苇植株对重金属的富集效果,选取闽江福州段乌龙江沿线6个湿地公园(农大湿地公园、农大沙滩公园、金山寺湿地公园、流花溪湿地公园、乌龙江湿地公园和怀安绿道湿地)为对象,运用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定芦苇植株、芦苇根际土壤中重金属及湿地公园水域沉积物(As、Zn、Pb、Ni、Cr、Cu)累积含量.结果表明:(1)沉积物中As的污染指数达强度(＞3),As的地累积指数达到中-强度(2～3),其他元素的污染指数为轻微、中等,地累积指数为轻微-中度,各湿地公园的潜在生态风险指数处轻微级,但As污染有待加强治理.(2)芦苇对As的转运系数均值达1,主要富集于地上部,具有良好的As适应性;Zn、Pb、Ni、Cu主要富集于芦苇根系.(3)农大沙滩公园芦苇为Pb富集型,怀安绿道湿地芦苇为Cu富集型,可推广为闽江流域Pb、Cu含量超标的湿地公园重金属修复植物.

通过分析2015年5月大亚湾海域34个采样站位表层沉积物和底栖生物生物体中5种重金属(铜、铅、锌、镉、汞)的综合污染程度因子、潜在生态风险因子和生物-沉积物积累因子,评估了大亚湾海域表层沉积物重金属的污染现状、潜在生态风险水平和生物-沉积物积累程度.结果表明:大亚湾海域表层沉积物中重金属含量上呈现锌>铅>铜>镉>汞的规律;空间上呈带梯度带分布:北部沿岸海域含量较高,南部口门附近海域最低.重金属污染属于中等-比较严重污染水平,其中锌、镉、汞是大亚湾沉积物污染的主要因子,潜在生态风险属于中等-较高风险水平,汞、镉是较大的潜在风险因子.底栖生物生物体重金属含量上呈现锌>铜>铅>镉>汞.铜、铅、锌、汞四种重金属除铜、锌在棒锥螺(Turritella terebra)生物体轻度积累外,其它均无明显积累表现,而重金属镉呈现较强的积累现象.

阿哈湖和红枫湖是云贵高原上位置相邻但沉积环境存在明显差异的两个湖泊,阿哈湖属于弱氧化至还原型沉积环境,而红枫湖属于氧化型沉积环境.为了对比不同沉积环境下湖泊体系重金属富集和迁移转化特征,本研究调查了阿哈湖和红枫湖沉积物及孔隙水中重金属的含量及剖面变化特征.结果表明:阿哈湖沉积物中Co、Ni和Zn含量较高,处于中度到重度污染水平;红枫湖仅As、Zn含量较高,其他元素基本处于无污染和轻微污染状态.两湖沉积物铁锰循环特征差异显著,与红枫湖相比,阿哈湖铁锰循环异常强烈,还原分带明显,主要是由于阿哈湖沉积物中铁、锰及硫含量以及Mn/Fe比值远高于红枫湖.据此,本文建立了阿哈湖和红枫湖沉积物早期成岩作用过程的铁锰循环概念模型.经陆源校正及相关性分析,证实铁锰循环对重金属的分布和迁移转化具有重要影响:阿哈湖沉积物中Co、Ni、Zn和As的迁移主要受Mn循环影响,Cu的迁移主要受Fe循环影响;而红枫湖沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cr、As和Pb均受控于Fe的循环作用.

为了解鸟粪对同里湿地公园土壤重金属全量及形态转化的影响,测定了公园内有鸟粪土壤、无鸟粪土壤、鸟粪沉积物的理化性质,Co、Cr、Cu、Ni、Zn全量及其形态分布,并进行统计分析.结果显示:同里湿地公园土壤及沉积物pH值平均含量达4.5,N、C、H、S和TP平均含量分别达到3.69、38.07、10.97、0.52、1.43g/kg,有鸟粪上壤中N、C、H和S含量显著高于无鸟粪土壤.Cu、Zn、Co平均含量呈现出鸟粪沉积物＞有鸟粪土壤＞无鸟粪土壤;Cr的平均含量表现为鸟粪沉积物＞无鸟粪土壤＞有鸟粪土壤;Ni呈现出有鸟粪土壤＞鸟粪沉积物＞无鸟粪土壤.总体上,鸟粪的进入增加了土壤Cu、Zn、Co、Ni含量.因此应及时清理土壤上覆鸟粪,降低对当地重金属污染风险.相对于无鸟粪土壤中不同重金属形态的分布,有鸟粪土壤中Co、Cr、Cu、Zn的活性态占全量的百分比均略有下降,非活性态呈上升趋势.鸟粪的加入,虽然会在一定程度上降低活性态重金属占总量的比例,但因总量和活性态含量均上升,向植物系统的迁移量会呈现增加趋势,因此对鸟粪施肥再利用应慎重.

农田土壤重金属的日益累积已对农作物安全、生态环境和人类健康造成严重威胁,高效、精确地识别农田土壤重金属风险区对农田的环境保护、污染预警和风险管控等有重要意义.以广州市增城区为研究对象,共采集204个农田土壤样点,测定了铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、砷(As)和汞(Hg)7种重金属含量.针对实际采样数据中存在异常值与偏态分布,以及传统克里格法存在的平滑效应等问题,将序贯指示模拟引入农田土壤重金属的风险识别中,与常用识别方法进行比较,并根据Hakanson风险指数评价进行风险区划.结果表明:(1)对比普通克里格法,在精度相似情况下,序贯指示模拟法较为精细地模拟了重金属的空间分布,平滑效应低,预测的细节表现好;对比指示克里格法,其在划分风险区域时的不确定评估中准确度较高,其误判率仅为4.9％ ～ 17.1％,表明其能更好地适用于模拟农田土壤重金属的空间分布和风险识别;(2)增城区的农田土壤重金属均未超标,但在南部的极少数区域存在潜在中等风险,主要成因是包括企业生产、人类活动和河流沉积物等.本研究以序贯指示模拟为基础,有效克服了传统克里格法存在的异常值信息丢失和平滑效应问题,结合Hakanson风险指数法,为非均匀采样的土壤重金属空间风险的识别提供一种新的尝试.

为了明确调水调沙工程长期影响下黄河口近岸沉积物中重金属含量的分布特征及其生态风险,基于2012年黄河口近岸27个站位的表层沉积物样品,通过ICP-MS测定重金属(Zn、Cr、Ni、Pb、Cu、Cd)和砷(As)含量,并运用潜在生态风险指数法(RI)对其进行生态风险评估.结果表明:近岸沉积物中重金属和As的平均含量表现为As＞Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞Cu＞Cd.Cr、Ni、Cu和Pb四种元素的分布规律较为一致,整体呈现出近岸和近黄河口高而远离河口和岸线低的空间分异特征.Ni、Cu、Pb、Zn与粘土均呈极显著或显著正相关(P＜0.01或P＜0.05),两Cd、Cr和As与其相关性均未达到显著水平(P＞0.05).近岸沉积物中6种重金属和As的平均单项潜在生态风险指数大小顺序整体表现为Cd＞As＞Ni＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn.就潜在生态风险(RI)而言,研究区域18.52％的站位属轻微生态危害,70.07％的站位属中等生态危害,7.41％的站位属强生态危害,Cd和As是造成危害的两种主要元素.近岸沉积物中重金属和As的来源复杂且多样,主要是由于农业化肥使用、海上石油开采和泄漏、化石燃料燃烧以及河口污染物输入所致.对比研究发现,随着调水调沙工程的长期实施,除Cd和As外沉积物中其他重金属含量均呈下降趋势,说明二者的生态风险将会随调水调沙的长期实施呈增加趋势,而其他重金属的生态风险将呈降低趋势,故未来应重点关注近岸沉积物中Cd和As的生态毒理风险.

采用野外调查和室内分析相结合的方法,以上海市8个区县25 条中小型河道为研究对象,调查研究重金属在沉积物和水生植物中累积特征,采用潜在生态风险指数评价法对沉积物重金属污染进行了评价,采用生物富集系数(BCF)方法评价不同水生植物对重金属的富集特性,对水生植物与沉积物中的重金属含量进行相关性分析.分析表明,与土壤环境质量国家二级标准(GB15618-1995)相比,As、Ni 和Zn 平均含量是标准的6.7 倍、1.5 倍和1.4 倍,Cd、Pb、Cu、Cr 平均含量不超标.参照上海市土壤环境背景值,上海市中小型河道沉积物中7 种重金属的潜在生态风险依次为:Cd>As>Pb>Ni>Cu>Zn>Cr,其中Cd、As 生态风险严重,7 种潜在生态风险Ri 平均值为431.43,有强生态风险.植物体内累积最高的重金属为Cu,累积最低的重金属为 Cd,沉水植物体内重金属Cd、As、Cr、Pb、Ni、Cu 的含量均大于挺水植物,沉水植物苦草和水盾草对多种重金属的富集能力大于1,在重金属复合污染水体修复中具有较大潜力.根据植物体与沉积物中重金属的含量关系,发现黑藻与沉积物中重金属Cu、Ni、Pb 的含量显著正相关;水盾草与沉积物中重金属Cu 含量显著正相关,芦苇与沉积物中重金属Cr 的含量显著正相关,上述3 种植物可作为上海市河道重金属污染监测植物的选择对象.