河套黄灌区食用向日葵高产栽培技术研究河套灌区,向日葵栽培
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析 1中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析朱青青 1,王中良 1,2(1. 天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室,天津 . 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳 550002)摘要:本文简要综述了中国主要水系沉积物中重金属(Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg、Cr)的分布特征,系统讨论了区域城市化进程对水环境的影响,分析了重金属污染特征及其来源,并采用潜在生态风险指数法评价了中国主要水系沉积物中重金属的潜在生态危害系数和危害指数。结果显示,中国主要水系表层沉积物中重金属的复合污染状况评价结果是:Cd&Hg&Pb&As&Zn&Cr&Cu。其中,Cd元素的Eir值介于41.25~1755.00之间,属于轻微到极强生态危害,其中大部分样点属于强至极强生态危害。Hg元素的Eir值介于115.29~470.83之间,属于强到极强生态危害,其中大部分样点属于很强至极强生态危害。地区对比而言,综合污染状况以海河和珠江较为显著,长江污染最轻。就其来源来讲,海河流域和珠江流域污(来源：淘豆网[/p-9438034.html])染来源主要为工业污染,长江和黄河主要是流域岩石风化和土壤侵蚀。关键词:中国水系沉积物重金属分布特征潜在生态风险指数中图分类号:P595 文献标识码: A 文章编号:12)03-0×××-0×Distribution Characteristics and Source Analysis of Heavy Metals inSediments of the Main River Systems in ChinaZHU Qing-qing1, WANG Zhong-liang1, 2(1. Tianjin Key Laboratory of Water Resources and Environment, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, C 2. State KeyLaboratory of Environmental Geochemistry, Institute of(来源：淘豆网[/p-9438034.html]) Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guiyang 550002, China)Abstract: The distribution characteristics of heavy metals (Cd, As, Zn, Pb, Cu, Hg, Cr) in thesediments of the main river systems in China are described in this study. The authors detailed theinfluence of urban development on the water environment and the pollution characteristics ofheavy metals and their sources, and the potential ecological risk index method in the evaluationof the (来源：淘豆网[/p-9438034.html])main heavy metals in sediments from the potential ecological risk coefficient and index ofharm. The results showed that the results posite pollution evaluation for heavy metals inthe surface sediments of China’s main river systems are: Cd&Hg&Pb&As&Zn&Cr&Cu.Among them, the Eir values of Cd range from 41.25 to 1755.00, indicative of mild to extremelystrong ecological harm. The Eir values of Hg range from 115.29 to 470.83 , indicative(来源：淘豆网[/p-9438034.html]) of strong toextremely strong ecological harm. The water quality of the Haihe River and Pearl River is lowest收稿日期:20××-××-××; 改回日期:20××-××-××基金项目:中科院重要方向项目(kzcx2-yw-137)、973 计划前期研究专项(),国家自然科学基金(73011)、教育部新世纪人才计划(NCET-10-0954)和天津市科技计划项目(10JCZDJC24800;10SYSYJC27400)资助。第一作者简介:朱青青(1986- ),女,理学硕士,从事环境地球化学研究。E-mail:zhuqingqingxi@.*通讯作者:王中良(1970-),男,研究员,环境地球化学专业. E-mail: wa(来源：淘豆网[/p-9438034.html])ngzhongliang@vip.2and the Yangtze River pollution is lightest. The Haihe River and Pearl River are the main sourcesfor industrial pollution, and the Yangtze River and Yellow River are the main factors leading torock weathering and soil erosion.Key words: distrib potential eChina水系沉积物是水体重金属的重要归宿和主要储存场所,也是潜在污染受体和污染源。大量研究表明,进入水体的重金属污染物绝大部分易于由水相转入固相,随着悬浮物的沉降进入沉积物。但在环境条件如 pH、Eh 等发生变化时,沉积物又可(来源：淘豆网[/p-9438034.html])向水中释放重金属,造成二次污染。通常情况下,沉积物中的部分重金属含量要比水中高出许多倍,甚至可达几个数量级。因此,研究水体重金属污染,沉积物中的重金属污染物必不可少的密切关注的对象之一。从沉积物中重金属的含量可以较好得判断研究区受污染的程度,追踪其污染源并了解其扩散范围。重金属具有毒性甚至剧毒性、不能被微生物等降解、生物富集和放大作用等地球化学行为特征,对生态环境具有潜在的生态危害性[1]。近年来,随着中国七大流域工农业发展、人口数量的剧增以及旅游业兴起,越来越多的生活污水和工业废水被排入河流等地表水体,水体中的重金属在沉积物中蓄积下来,对人类健康的构成了潜在威胁。对于水环境重金属污染的研究,近些年来的研究重点主要为:对悬浮物和沉积物中结合态重金属的研究,对结合态重金属的各种形态的研究,对水体重金属迁移转化规律的研究,应用各种方法对重金属的环境污染评价和生物毒性的评价等。由于水资源的日益缺乏,尤其是饮用水源的短缺,对现有的水源的保护和劣质水的处理和净化以及对污染物的扩散机理的研究已经提上了日程(来源：淘豆网[/p-9438034.html]),所以现有水源的污染类型和污染程度的调查显得尤为重要。本文主要通过前人的研究对中国主要水系沉积物重金属分布特征进行简要的综述,希望对以后的研究有所了解和帮助。表 1 中国主要河流水系沉积物部分重金属元素含量Table 1 Contents of heavy metals in sediments of the main river systems in China mg/kg长江[2-12]长江水系沉积物背景值[10]黄河[13-20]黄土高原土壤背景值[13,19]珠江[21-34]珠江口沉积物背景值[32-35,72]淮河[38-41]淮河流域沉积物背景值松花江[29-31]松花江沉积物背景值辽河[42-45]辽河平原土壤背景值[46]海河[47-49]天津土壤背景值[47]中国土壤背景值[50-52]中国水系沉积物平均值[52]0.300.150.350.112.340.040.290.030.220.080.110.083.110.160.10.148.107.69.876.1226.(来源：淘豆网[/p-9438034.html]).612.25.912.38..29.198.6..269.695.569.687.554...419.8.929.521.955.721.932.918.858.816.1.523.11.229.925.246.325.237.923.271.326.722.40.100..080.50.140.80..9.3.766.846.6.572.6561381 中国主要水系沉积物重金属元素浓度及潜在生态风险评价31.1 数据来源收集已经正式发表的不同时期干流沉积物中重金属含量的文献[2-52],共计 34478 个采样点(来源：淘豆网[/p-9438034.html]),关于长江、黄河、淮河、松花江、辽河、海河和珠江中水系沉积物中 Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg 和 Cr 的数据,整理,筛选与七大水系干流有关的数据值,然后通过下面一个公式进行简单的计算,公式如下:汇总有关数据,得出中国七大水系:长江、黄河、珠江、淮河、松花江、辽河和海河主要干流沉积物中部分重金属的含量和相应的背景值(表 1)。对于全国背景值,本文采用陈静生等的中国土壤元素背景值及其研究,该研究采用了网格法布点,使采样点位有适当的密度和均匀性。又根据我国东、中、西部地区经济发展的差异及土壤和地理自然环境复杂程度不同,确定了三种不同的布点密度[50,51]。1.2 中国水系沉积物重金属潜在生态风险评价指数目前,沉积物中重金属污染评价方法主要有地质累积指数法[53-55]、污染负荷指数法[56-57]、潜在生态危害指数法[58-59]、健康风险评价方法[60]、模糊数学法[61,62]和基于 GIS 地统学评价方法[63]等。潜在生态指数法是瑞典学者 Hakanson[58]于 1980 年提(来源：淘豆网[/p-9438034.html])出的一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法,被国内外学者广泛的应用于研究河流和海域沉积物重金属污染评价。从环境学的意义,地球化学元素的污染评价主要是评价其污染程度对生态系统或人类健康的威胁程度,而潜在生态危害指数计算加入的毒性因子恰恰能满足评价需求,因而使用这种方法具有实际的价值。并且潜在生态危害指数法可反映下列情况:①潜在生态危害指数应随污染程度的加大而增大;②多种金属污染的沉积物的潜在生态危害指数应高于少数几种金属污染的沉积物;③毒性高的金属应对潜在生态指数的数字有较大贡献;④对金属污染敏感性大的水体应有较高的潜在生态危害指数[71]。因此,本文选择潜在生态危害指数法评价七大水系沉积物中重金属的污染程度。根据这一方法,沉积物中第 i 种重金属的潜在生态危害参数(Eir)及沉积物中多种重金属的潜在危害指数(RI)可分别表示为:式中: 为某一重金属的污染系数; 为沉积物重金属浓度实测值,mg/ 为重金属 i 的参照值,即背景值; 为某一重金属的毒性相应系数,Hg、Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As 对应的毒性系数分别为 40、30、2、5、1、5、10; 为某单个重金属的潜在生态危害系数; 为沉积物多种重金属潜在生态风险指数(见表 2)。依据瑞典学者 Hakanson[58]的潜在生态指数法本论文得出中国水系沉积物重金属潜在生态风险评价指数见表 3.表 2 潜在生态风险等级划分Table 2 Grades of potential ecological risk assessment指标潜在生态风险等级轻微中等强很强极强EirRI&40&~~≥600≥320-表 3 表层沉积物种重金属的潜在生态危害系数与危害指数Table 3 Potential ecological risk factors and risk indices of heavy metals in surface in 1n1iEirRICinCisCifCifT irE;Cif Cis CinTirEirRI4河流EirRICd As Cu Zn Pb Hg Cr长江 60.00 10.66 1.33 6.48 9.41 115.29 2.85 206.03黄河 95.45 16.13 0.78 4.16 8.41 166.67 1.51 441.04珠江 .87 3.00 13.47 38.65 180.00 4.22 2021.21淮河 290.00 10.86 1.14 6.74 35.60 128.00 1.91 444.57松花江 82.50 20.68 1.37 12.72 9.19 409.60 2.81 538.86辽河 41.25 14.73 1.61 8.75 8.17 224.00 3.14 301.65海河 583.13 18.90 4.60 17.60 13.35 470.83 1.83 1110.25平均值 415.33 16.98 1.98 9.99 17.54 242.06 2.61 723.372 中国主要水系沉积物的分布特征及污染状况中国主要水系沉积物中重金属(Cd,As,Zn,Pb,Cu,Hg,Cr)平均含量的分布特征如图 1。图 1 中国主要水系沉积物重金属的分布特征(据文献[2-52,72])Fig. 1 Distribution of heavy metals in sediments of the main river systems in China (Afterref.[2-52,72])2.1 长江流域主干流长江是中国第一大河,又名扬子江,河流长度仅次于尼罗河与亚马孙河,入海水量仅次于亚马孙河与刚果河,均居世界第三位。长江发源于唐古拉山脉主峰格拉丹东雪山西南侧,干流经青、藏、川、滇、鄂、湘、赣、皖、苏、沪,支流涉及黔、桂、甘、陕、豫、粤、浙、闽,共计18省、自治区、直辖市。干流长6300 km。干流自江源至宜昌为上游,河长4510 km,其中江源至当曲长约360 km,称沱沱河;当曲至玉树巴塘河口长约820 km,称通天河;巴塘河口至宜宾长约2300km,称金沙江;宜宾至宜昌长约1000km,称川江。川江下段自奉节至南津关长209 km 为著名的三峡。宜昌以下进入中下游平原。宜昌至鄱阳湖湖口为中游,长约940 km。湖口以下为下游,长约850 km。中游河段内,自湖北枝城至洞庭湖出口城5陵矶长约340 km,称荆江。长江干流水系沉积物中重金属 Cd、As、Zn、Pb、Cu、Hg 和 Cr 的含量均超出长江水系沉积物的背景值,只有类金属 As 为超出中国水系沉积物的平均含量。金属 Cd、Cu 超出国家土壤重金属质量标准一级含量(土壤重金属质量标准[64]见表4)。从潜在生态危害系数来看,只有 Cd的 Eir&40,属于中等污染。其他重金属的潜在生态危害系数均小于40,呈轻微污染。从沉积物多种重金属潜在生态风险指数来看,长江主干流沉积物的 RI 为206.03,属于中等污染。结果表明:长江干流水系沉积物属于重金属 Hg 型污染。在所有的水系沉积物中,长江干流平均水系沉积物中重金属的污染属于最轻的。表 4 土壤重金属质量标准[64]Table 4 Environment quality standards for soils mg/kg项目一级二级三级Cd ≤Hg ≤As 水田≤Cu 水田等≤Pb ≤Cr 水田≤Zn ≤0.200.00.300.00.601.2.2 黄河流域主干流黄河为中国第二大河,以河水含沙量高和历史上水灾频繁而举世闻名。黄河流域西起巴颜喀拉山,东临渤海,南至秦岭,北抵阴山。黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等 9 省、自治区,在山东垦利县注入渤海,干流全长约 5400 km。黄河干流水系沉积物中重金属 Zn、Pb、Cd 的平均含量为超过黄土高原的背景值[13,19],只有金属 Cd 的含量超过了国家土壤一级标准。从潜在生态危害系数来看,只有 Cd、Hg 的 Eir&80,潜在生态风险等级为强。其他重金属的潜在生态危害系数均小于 40,呈轻微污染。从沉积物多种重金属潜在生态风险指数来看,黄河主干流沉积物的 RI 为 441.04,属于强污染。最终结果显示,黄河干流水系沉积物属于重金属Cd、Hg 的混合污染。在所有的水系沉积物中,黄河干流平均水系沉积物中 Cu、Zn、Cr 重金属的污染属于最轻的。2.3 珠江流域主干流珠江由西江、北江、东江及珠江三角洲诸河四个水系组成,分布于中国的云南、贵州、广西、广东、湖南、江西六个省(自治区)及越南社会主义共和国的东北部。珠江的主流是西江,发源于云南省境内的马雄山,在广东省珠海市的磨刀门注入南海,全长2214 km。珠江流域地处亚热带,气候温和,水资源丰富,多年平均年径流量3360亿立方米,仅次于长江,居中国第二位。珠江流域主干流水系沉积物中重金属 Cd 平均含量是国家三级标准的2.34倍,其余重金属的平均含量处在国家土壤标准的二级标准,污染较为严重。从潜在生态危害系数来看,重金属 Cd 的 Eir 为1755.00,超出最高生态风险等级5倍之多,重金属 Cd 的污染最为显著。其次重金属 Hg 潜在生态危害系数为180,属于中等污染。但是重金属 Hg 污染可以看出具有全国普遍性,应该引起有关环保专家的警惕。其他重金属的潜在生态危害系数均小于40,呈轻微污染,但是与全国其他流域相比还是污染最严重的地方。从沉积物多种重金属潜在生态风险指数来看,珠江主干流沉积物的 RI 为2021.21,属于强污染,是沉积物多种重金属潜在生态风险指数最高等级指数的3倍多,在中国七大水系中污染最严重。综上所述,珠江干流水系沉积物属于重金属 Cd、Hg6的混合污染。2.4 海河流域主干流海河流域位于中国华北地区,是中国开发较早的流域之一。海河流域范围包括北京、天津两市和河北省大部分,山西、山东、河南、辽宁四省和内蒙古自治区的一部分。海河流域习惯上包括海河和滦河两水系。海河水系由漳卫河、子牙河、大清河、永定河、潮白河、北运河、蓟运河等组成,还包括徒骇河、马颊河等平原排涝河道;滦河水系包括滦河和冀东诸河。1949年前,除滦河水系和蓟运河、徒骇河、马颊河单独入海外,其余各河均汇集天津流入渤海。天津以下河道称海河,干流长73km。海河流域主干流水系沉积物中重金属 Cd 平均含量[47-49]是国家三级标准的3. 11倍,是中国主要水系沉积物中 Cd 污染最严重的一个。除重金属 Cr 的平均含量在国家土壤一级标准左右,其余重金属的平均含量处在国家土壤标准的二级标准,污染较为严重。从潜在生态危害系数来看,重金属 Cd、Hg 的 Eir 超出最高生态风险等级,海河干流水系沉积物属于重金属 Cd、Hg 的混合污染。从沉积物多种重金属潜在生态风险指数来看,海河主干流沉积物的 RI 为1110.25,属于强污染,在中国七大水系中污染仅次于珠江。2.5 淮河流域主干流淮河位于长江、黄河之间。水系淮河干流发源于河南省桐柏山,由西向东流入洪泽湖。出洪泽湖后分为两支。干流全长约 1000 km。淮河干流水系沉积物中重金属 Zn、Pb、Cd 的平均含量为超过黄土高原的背景值,只有金属 Cd 的含量超过了国家土壤一级标准[38-41]。从潜在生态危害系数来看,只有 Cd、Hg的 Eir&80,但重金属 Cd 的潜在生态风险等级为很强,重金属 Hg 的潜在生态风险等级为强。其他重金属的潜在生态危害系数均小于 40,呈轻微污染。从沉积物多种重金属潜在生态风险指数来看,淮河主干流沉积物的 RI 为 444.57,属于强污染。研究结果显示,淮河干流沉积物属于重金属 Cd 型污染。在所有的水系沉积物中,淮河干流平均水系沉积物中重金属的污染在中国主要水系干流沉积物中综合生态风险指数位于第四位。2.6 松花江流域主干流松花江是中国东北地区的主要江河,流经哈尔滨佳木斯,在同江附近注入黑龙江,干流全长 939 km。松花江主干流水系沉积物中重金属 Cd、As、Zn 和 Cr 的平均含量均略低于国家土壤一级标准[64]。从潜在生态危害系数来讲,沉积物中重金属 Hg 的潜在生态风险等级为极强,沉积物中重金属 Hg 的平均含量仅次于珠江水系沉积物中的平均含量。沉积物中 Cd 的潜在风险危害系数 Eir 为 80.50,潜在生态风险等级为强。除 Hg 和 Cd 外,松花江干流水系沉积物中其他重金属的潜在生态风险等级为轻微。总体而言,松花江干流沉积物也为重金属 Hg 和 Cd 的复合型污染。2.7 辽河流域主干流辽河位于中国东北地区西南部,源于河北省,流经内蒙古自治区、吉林省、辽宁省,注入渤海。全流域由两个水系组成:一为东、西辽河,于福德店汇流后为辽河干流,经双台子河由盘山入海,干流长516另一为浑河、太子河于三岔河汇合后经大辽河由营口入海,大辽河长 94 km。辽河干流来水原在六间房附近分流经外辽河汇入大辽河。辽河主干流水系沉积物中重金属 Cd、As、Zn、Pb 和 Cr 的平均含量均略低于国家土壤一级标准[64]。从潜在生态危害系数来讲,沉积物中重金属 Cd 的潜在生态危害系数 Eir 为 41. 25,是所有水系沉积物中的最低值,潜在生态风险等级刚好处在中等污染界限旁。Hg 的潜在生态风险等级为很强,沉积物中重金属 Hg 的平均含量仅次于珠江和海河水系沉积物中的平均含量。除 Hg 和 Cd 外,辽河干流水系沉积物中其他重金属的潜在生态风险等级为轻微。总体而言,辽河干流沉积物为重金属 Hg 污染型。73 中国水系沉积物重金属来源分析环境中的重金属根据是否为人类的参与而分为自然来源和人为来源两大类。各种地质、地球化学作用,如地质构造活动、岩石风化、侵蚀及水动力作用等自然过程作用的结果,形成了重金属元素的自然丰度和分布状态,即构成了其环境本底值(也称为背景值或环境基线值)。在没有人为污染的情况下,水体中重金属的含量值一般很低,相应的生物有效性也低,不会对水体生态环境造成危害。一般来说,环境中重金属的人为污染源主要有:采矿废水、工业废水、生活废水和城市地表径流和农业废水。对于重金属的污染来源,沈敏等[65]对研究表明自然释放和人为活动是长江下游表层沉积物中的重金属的主要来源。李忠如等[66]研究显示企业排污和生活污水是十五里河沉积物重金属的最主要的来源。武倩倩等[67]研究表明黄河口近海域沉积物中重金属主要来源于工业和生活污水的排放。姚树春等[68]近代沉积物中金属铅来源人类活动。刘恩峰等[69]探讨研究表层沉积物中重金属元素的来源表明,从自然来源向人为污染逐渐转化。吴艳宏等[70]研究表明人类活动是导致沉积物中元素浓度变化的一个主要原因。综合分析,发现综合污染指数可反映水系沉积物重金属相对富集状况。通过对上述沉积物中各重金属污染物进行分析,可以发现其相对富集指数顺序分别是:Pb、As 工业污染中的燃煤贡献;Cd、Hg 工业中的化学工业;Cr 主要代表自然风化来源;Cu、Zn 主要代表交通和农业来源。通过对七大水系体系综合分析,可以看出,黄河、松花江、海河和珠江污染主要是 Cd 和 Hg 复合型污染,但珠江和海河污染非常严重,严重的重金属 Cd 和 Hg 复合型污染反映的是珠江流域和海河流域因为近代工业的发展,工业废水废渣未处理或者处理不完全,一味的追求经济的增长,而未很好的进行环境的保护而污染了水系沉积物。淮河干流水系沉积物为重金属 Cd 型污染,可能与该地区水泥制造业和有色金属冶炼的污染排放有关。辽河干流沉积物的污染类型主要重金属 Hg 污染,反映的也是工业污染。总体而言,长江和黄河主要是流域岩石风化和土壤侵蚀,除部分重金属外人为污染不显著。4 结论研究表明,中国水系沉积物中重金属 Cd、As、Pb、Cu、Hg、Cr 等的污染现状不容乐观,尤其是重金属 Hg,污染面之广,污染之严重,重金属 Hg 污染不容忽视。总体来说,重金属的潜在生态危害系数Cd&Hg&Pb&As&Zn&Cr&Cu 其次,海河干流和珠江干流邻近主要城市的河段污染最为严重,根据土壤背景值和水系沉积物背景值研究发现,海河流域和珠江流域污染来源主要为工业污染。海河干流重金属含量普遍很高,可能与海河干流在天津市区境内有关,历史上天津是以制造业、纺织、轻工业、钢铁等传统产业为主的老工业基地。珠江流域水系重金属含量也普遍偏高,这与 20 世纪中国的改革开放以来含有重金属元素的工业废水和生活污水大量排入珠江流域内的大小河流,最总汇入干流,使得珠江水体沉积物重金属污染严重。相比较而言,长江主干流污染较轻,各水系沉积物中重金属的平均含量比背景值含量略高,主要来源为岩石的风化和分解。参考文献[1] Yang J R, He J X, Jing W R . 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中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析 1中国主要水系沉积物中重金属分布特征及来源分析朱青青 1,王中良 1,2(1. 天津师范大学天津市水资源与水环境重点实验室,天津 . 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳 550002)摘要:本文简要综述了中国主要水系沉积物中重金属(Cd、As、Zn、Pb、Cu、...
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