水体沉积物重金属的赋存形态及其质量评价方法的研究进展

《我国不同生态型湖泊沉积物有机质赋存形态及其与重金属相互作用研究》篇一摘要：本研究围绕我国不同生态型湖泊沉积物中有机质赋存形态以及其与重金属之间的相互作用进行了深入的探索与研究。

通过对不同生态型湖泊的取样、分析，本文旨在揭示湖泊沉积物中有机质的分布特征、赋存形态，以及其与重金属元素之间的相互关系，为湖泊生态环境保护与治理提供科学依据。

一、引言湖泊作为自然生态系统的重要组成部分，其沉积物中有机质和重金属的赋存形态及其相互作用，对湖泊生态系统的健康和稳定性具有重要影响。

我国地域辽阔，湖泊众多，不同生态型湖泊的沉积物特征各异，其中有机质和重金属的赋存形态及相互作用的差异也反映了不同地域湖泊生态环境的独特性。

因此，本研究对我国不同生态型湖泊沉积物中的有机质及其与重金属的相互作用进行深入的研究具有重要的理论和实践意义。

二、研究方法本研究选取了我国多个具有代表性的不同生态型湖泊作为研究对象，包括淡水湖、咸水湖和沼泽湖等。

通过现场采样和实验室分析相结合的方法，对湖泊沉积物中的有机质赋存形态及与重金属的相互作用进行了系统的研究。

首先，利用合适的采样技术对不同深度和位置的沉积物进行取样；其次，通过化学分析和物理分析手段，对沉积物中的有机质和重金属进行定性和定量分析；最后，结合地理学、环境学和地球化学的理论知识，对数据进行综合分析。

三、研究结果1. 不同生态型湖泊沉积物中有机质的赋存形态研究结果显示，我国不同生态型湖泊沉积物中有机质的赋存形态多样。

其中，淡水湖沉积物中的有机质主要以生物残体、腐殖质等形式存在；咸水湖则以硫酸盐还原菌等微生物代谢产物为主；沼泽湖则由于沼泽环境的特殊性，沉积物中存在大量的水生植物残体。

此外，沉积物中的有机质含量在不同类型的湖泊之间也存在显著的差异。

2. 湖泊沉积物中重金属的分布特征本研究发现，湖泊沉积物中的重金属元素分布不均，主要受地域性、人类活动等多种因素影响。

不同生态型湖泊的重金属含量及其分布特征具有明显的差异。

淡水水体沉积物重金属质量基准的研究近年来，我国政府大力发展水资源利用，并在水资源可持续利用方面取得了显著成就。

然而，由于人为活动的不断发展，淡水水体中沉积物重金属分布日益严重，已经成为影响水资源可持续利用的重要环境风险因素。

为了合理利用淡水水体沉积物中的重金属质量，我国开始研究淡水水体沉积物重金属的质量基准。

淡水水体沉积物重金属质量基准的研究，主要从下面三个方面出发：第一，对淡水水体沉积物中重金属的质量进行识别，以获得其环境内外质量分布特征；第二，分析重金属来源，以深入了解重金属污染的来源及其动态变化；第三，研究淡水水体沉积物重金属质量基准，以便采取有效措施，防治淡水水体沉积物重金属污染。

首先，通过对淡水水体沉积物中重金属的化学分析，可以得到沉积物中重金属的元素分布特征以及重金属的元素浓度及其分布范围，以期更准确地认识淡水水体沉积物中重金属质量指标。

其次，根据重金属来源分析，可以深入了解重金属分布的来源，以及重金属污染物的原位分布及其时空变化规律。

通过对重金属的来源分析可以有效降低重金属的污染，解决淡水水体沉积物重金属污染问题。

研究人员还可以通过比较研究不同淡水水体沉积物重金属的质量指标，探究重金属污染的程度和影响，并对不同情况下的环境安全进行评价，以期准确设定淡水水体沉积物重金属质量基准。

最后，结合环境监测和环境风险分析，可以根据淡水水体沉积物重金属质量基准，制定有效的重金属污染防治措施，以减少重金属对环境的不良影响。

综上所述，淡水水体沉积物重金属质量基准的研究是一项重要的环境保护工作，目的在于准确获得淡水水体沉积物重金属的元素分布特征、来源以及污染的程度和风险，以及有效防治重金属污染的措施，保护淡水水体沉积物的环境安全，实现水资源的可持续利用。

⽔体沉积物重⾦属⽣物有效性及评价⽅法第6卷第5期1998年10⽉环境科学进展ADVANCES IN ENV IRONMENTAL SCIENCEV ol.,6,No.5O ct., 1998⽔体沉积物重⾦属⽣物有效性及评价⽅法何孟常(中国科学院⽣态环境研究中⼼环境⽔化学国家重点实验室,北京100085)摘要在研究以重⾦属为主要污染物的⽔体中,通常把沉积物视为探索环境重⾦属污染的⼯具。

由于沉积物中重⾦属化学⾏为和⽣态效应的复杂性,对沉积物中重⾦属⽣物有效性的研究是当前学术界的热点研究课题。

本⽂就沉积物中重⾦属的⽣物有效性及沉积物质量评价⽅法作了简要评述。

包括沉积物对⽔⽣⽣物的作⽤机理,孔隙⽔重⾦属浓度的估算,沉积物质量评价⽅法,沉积物质量基准。

关键词:研究⽅法有机污染物⼟壤迁移环境⾏为沉积物作为⽔环境中重⾦属的主要蓄积库,反映了⽔体受重⾦属污染状况。

同时,在环境条件改变时,束缚在沉积物中的重⾦属可被释放出来(F rstner,1987),造成⼆次污染。

由于重⾦属化学⾏为和⽣态效应的复杂性,对沉积物中重⾦属的研究是国际环境科学界不衰的研究课题。

本⽂就沉积物中重⾦属⽣物有效性及评价⽅法作⼀评述。

⼀、沉积物中重⾦属对⽔⽣⽣物的影响1.对⽔⽣⽣物的影响途径沉积物中重⾦属污染物对⽔⽣⽣物的影响主要通过两种途径:⾮直接的和直接的。

⾮直接途径中,沉积物中的重⾦属通过平衡分配进⼊孔隙⽔中,孔隙⽔中的重⾦属通过扩散过程进⼊上覆⽔,其中游离分⼦与简单络离⼦可为⽣物体吸收,并在⽣物体内发⽣各种⽣化与⽣理过程,产⽣积累和危害。

另⼀种途径是底栖⽆脊椎动物直接取⾷沉积物,并通过⾷物链向鱼体中富集。

两种途径最终都会危害⼈体。

2.重⾦属-⽔⽣⽣物的相互作⽤机理(FIAM模型)⼤量的实验表明,重⾦属对⽔⽣⽣物的效应可以⽤⾦属离⼦活性态(metal activity)浓度描述。

Morel(1983)系统地描述了重⾦属-⽣物相互作⽤的⾃由离⼦活性态模型(free ion activity model,FIAM)。

水域生态系统的沉积物重金属污染与生态风险评估水域生态系统是地球上最重要的生态系统之一，不仅为人类提供水源、食物和休闲娱乐场所，还承担了许多重要的生态功能。

然而，由于人类活动的加剧和工业化进程的发展，水域生态系统面临着严重的沉积物重金属污染问题。

本文将探讨沉积物重金属污染的成因及其对水域生态系统的生态风险评估。

一、沉积物重金属污染的成因沉积物重金属污染是指水域沉积物中含有一定的重金属元素，超出了自然背景值，并对生态环境产生了不可逆转的负面影响。

沉积物重金属污染的成因主要包括以下几个方面：1. 工业废水排放：许多工业过程会产生含有重金属的废水，如果这些废水经过不合理的处理或直接排放到水域中，会导致沉积物中重金属元素的积累。

2. 农业活动：农业活动中使用的农药和化肥中含有一定的重金属元素，长期使用会导致农田中重金属的积累，最终通过农田径流进入水域，引发沉积物重金属污染。

3. 城市污水排放：城市污水中含有许多有机和无机物质，其中包括一定量的重金属元素。

如果城市污水处理不当或处理设施老化，重金属元素会进入水域并沉积在沉积物中。

4. 大气降尘：大气中的颗粒物和降尘中含有重金属元素，这些重金属元素经过降水沉积到水体中的沉积物中，成为水域沉积物重金属污染的重要来源。

二、沉积物重金属污染的生态风险评估为了全面评估沉积物重金属污染对水域生态系统的影响，需要进行生态风险评估。

生态风险评估是指通过对重金属元素的浓度、生物有效性和生物毒性等指标进行综合分析，评估重金属对水域生态系统的潜在风险程度。

1. 浓度分析：通过采集沉积物样品并进行分析，可以确定重金属元素的浓度。

比较沉积物中重金属元素的浓度与背景值、环境质量标准等指标，可以初步评估重金属污染的严重程度。

2. 生物有效性分析：重金属元素在沉积物中的形态和可溶性程度决定其对生物体的影响。

通过分析重金属元素在沉积物中的形态和可溶性，可以判断其在水体中的迁移和转化情况，从而评估生态系统中生物对重金属的暴露风险。

文章编号：1004-7204（2003）增-0024-04水体沉积物质量基准问题的研究和进展黄钥，吴群河（广州中山大学环境科学研究所，广州510275）摘要：本文阐述了建立沉积物质量基准的意义、用途及最新进展。

介绍了建立沉积物质量标准的可能途径，重点讨论了三种常见的建立方法的发展现状和前景。

关键词：质量标准；沉积物中图分类号：X824文献标识码：B1沉积物质量基准（SOC）及意义水体沉积物既是污染物的汇集，又是对水质具有影响的潜在污染源，对水生生态系统构成直接或间接的威胁。

沉积物质量基准（SOC）是指特定化学物质在沉积物中的实际允许数值，可以指示沉积物污染程度和分布特征，是沉积物分析与研究的基本点（OWRS/CSD，1989）［1］，用以补充水质标准之不足。

沉积物质量基准（SOC）是环境风险评价的基本要素，SOC本身不具备管理职能，但在沉积物质量基准基础上建立标准，能更科学、更客观地进行沉积物和水环境质量评价、危害评价、影响评价，并为污染源控制、底质疏浚等治理及立法措施提供依据，此外，SOC对于水体及全环境研究也具重要意义。

SOC主要用于以下几个方面：历史污染区域的分类；以往排放遗留危害的评估；海洋中堆放污染物的降解程度和可行性评估；制定排放负荷限制标准；评价沉积物质量及潜在影响；设计和评价管理程序等［2］。

由于政策及技术等方面问题的复杂性，建立沉积物标准的研究仍是一个具有挑战性的课题。

2建立沉积物质量基准方法的分类按照环境质量基准的一般定义，沉积物质量基准是底栖生物免受特定化学物质致害的保护性临界水平，是底栖生物剂量-效应关系的反映。

因而，建立沉积物质量基准的首要前提是要确定底栖生物对化学物质的敏感性。

Chapman［3］把建立沉积物质量基准方法分为两大类。

第一类包括背景值法、水质基准法和相平衡分配法，称为化学-化学方法，产生数值型质量基准（建立在水质基准上的沉积物质量基准）；第二类包括生物检测法、水平筛选法、表观效应阈值法和沉积物质量三合一法，称为化学混合物方法，产生响应型质量基准（建立在毒理学试验基础之上的沉积物质量基准），主要源于沉积物/底栖生物效应实验。

水体沉积物中重金属污染评价模型研究1 引言随着人口的增长和经济的快速发展，水环境污染问题日益加剧，其中，重金属污染问题尤为突出.重金属作为一种持久性有毒污染物，可通过各种途径进入水体，再经过复杂的物理、化学、生物和沉积过程沉降并逐渐富集.水体沉积物作为水环境中重金属的主要蓄积库，是流域环境污染评价和污染机制研究的重要对象，其污染状况是全面衡量水环境质量状况的重要因素(陈静生等，1992;唐晓娇等，2012).因此，对水体沉积物中重金属污染风险进行科学评价，对于水体重金属污染防治具有重要意义.目前，国内外关于河流沉积物中重金属污染评价方法已有很多(霍文毅等，1997)，主要有地累积指数法(Muller et al., 1969)、潜在生态危害指数法(Hakanson et al., 1980)、沉积物富集系数法(Huang et al., 2003)、回归过量分析法(Hilton et al., 1985)和脸谱图法(Chernoff et al., 1973)等.地累积指数法(Igeo，Index of Geoaccumulation)作为目前在重金属风险评价领域应用最广泛的方法，由德国科学家Muller提出，用于表征土壤或沉积物中重金属富集程度，是反映重金属污染程度的定量指标.但其在应用过程中，仍然存在一些不足:①评价区域内采样点数目的有限性，沉积物中重金属分布的不均匀性，使得环境系统是部分信息已知、部分未知的灰色系统;②测量及分析误差等随机事件的存在，使得评价对象具有一定的客观随机性;③环境系统自身的复杂性，受多种因素影响的污染状态，以及各种因子间相互关系具有的非确定性、非线性及模糊性等特点，使得评价者对评价系统存在主观认识上的不确定性;④由于地理空间的差异性及理论研究水平的制约，使得评价区域地球化学背景值具有不确定性，进而评价结果存在差异.因此，沉积物重金属风险评价系统是一个随机性、模糊性和灰性等多种不确定性共存或交叉存在的复杂系统.目前，国内外学者对于沉积物重金属风险评价进行了大量研究(Muniz et al., 2004;林春野等，2007;罗燕等，2011)，但大部分是针对确定性或系统中某一方面的不确定性进行研究，不能准确反映重金属污染的真实情况.河流环境系统中的各种污染物分布一般呈高斯分布或近似高斯分布，但当资料信息不足或数据精确性不高时，不能准确地反映评价区域真实的污染水平及其分布特征，难以用随机模型进行模拟分析(李如忠等，2007a).三角模糊数(Triangular Fuzzy Numbers，TFN)可以近似描述正态分布(陈光怡等，2009)，能够用于处理和表达模糊信息，对于数据资料较少或精确度不高的情况，具有很好的适用性.其已被广泛应用于河流水环境容量估计(李如忠等，2007b)、沉积物重金属污染生态风险评价(周晓蔚等，2008)等领域.但由于现有三角模糊技术的乘法、除法和函数运算等尚不够严谨，实现过程比较复杂(张应华等，2007)，计算过程耗费时间较长，而且地累积指数评价模型中含有乘除运算，若以三角模糊数进行评价，计算结果可能会有较大误差.蒙特卡罗方法是一种随机模拟方法(Stochastic Simulation Method，SS)，能够基于对参数已知分布情况的模拟，运用概率统计方法表征参数的不确定性(张建龙等，2010)，能够很好地处理随机性等不确定性问题.因此，用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数，把三角模糊数及其函数之间的运算转化为普通实数间的运算，建立随机模拟与三角模糊数耦合模型(SS-TFN)，可以准确反映评价对象的分布特征，并且可以定量得到其分布的可能值区间及其相应概率水平，能够用于处理评价系统的多种不确定信息，简化计算过程.对于数据资料较少或精确度不高，含有多种不确定信息的系统，具有很好的适用性.因此，本文尝试将SS-TFN模型引入到河流沉积物重金属风险评价研究中，对沉积物中重金属污染状况进行模拟，并与地累积指数评价模型相耦合，建立重金属风险评价随机模拟与三角模糊数耦合模型，得出地累积指数的可能值区间及其相应概率，然后判别出各重金属处于各污染等级的概率水平，最后进行加权确定综合污染等级，以期更加准确地评价研究区域的重金属污染风险.2 基于SS-TFN的沉积物重金属污染风险评价模型2.1 沉积物地累积指数评价模型德国科学家Muller于1969年利用重金属总浓度与背景值关系，提出了地累积指数法，其计算公式为:式中，Cn为元素n在沉积物中的含量(mg · kg-1)，Bn为元素n的地球化学背景值(mg · kg-1)，k为修正造岩运动引起的背景值波动而设定的系数，一般取为1.5.依据地累积指数数值Igeo，把沉积物中重金属污染程度划分为7个等级，如表 1所示.表 1 地累积指数与重金属污染程度分级2.2 SS-TFN模型 2.2.1 三角模糊数的定义设实数a、b、c(a≤b≤c)分别为某一模糊变量的最小可能值、最可能值和最大可能值，则3个一组数(a，b，c)构成三角模糊数，令=(a，b，c)，相应的隶属函数定义为(Ronald et al., 1997):其函数分布见图 1. 根据数理统计学原理(李如忠，2007b)，常态分布或近似常态分布的数列，约有95%以上的数据落入平均值±2倍标准差之间.因此，三角模糊数中a、b、c的确定，通过结合数理统计方法(Muddassir et al., 2006)和数值上下限分析原理得到，将数据的最小值和均值减去2倍标准差之间的较大值确定为a值，最可能值b取数据的平均值，c为数据最大值和均值加上2倍标准差比较后的较小值.图 1 三角模糊数分布图2.2.2 三角模糊数的随机模拟根据式(2)及图 1可知，用隶属函数除以曲线与x轴围成的面积0.5(c-a)，即可得到的可能性概率密度函数(金菊良等，2008):将式(3)转换为概率分布函数，再用逆变换法(王文胜等，2007)，得到可能值x的随机模拟公式:式中，u为区间[0，1]上的均匀分布随机数.可能值x的随机模拟过程，先通过计算机程序产生区间[0，1]上的一系列均匀分布随机数u1，u2，…，um，然后带入式(4)中，即可得到变量x的随机模拟系列x1，x2，…，xm.因此，可以把三角模糊数及其函数之间的运算转化为普通实数间的运算，进而可以由模拟结果得到各可能值区间及其相应分布概率.其中，m为随机模拟的试验次数.2.2.3 SS-TFN模型的概率分析设A、B为经SS-TFN模型得到的随机模拟数，则可由模拟结果得出A-B≥r的概率水平.其中，A表示模型的某一随机模拟数，B为某一评价标准的分级阈值，r是按照实际问题要求确定的某个已知实数，通常取r=0.2.3 基于SS-TFN模型的地累积指数评价模型由于各种重金属浓度及地球化学背景值的选择存在的不确定性，将其分别表示为三角模糊数n=(C1n，C2n，C3n)，n=(B1n，B2n，B3n)，然后再用蒙特卡罗方法进行随机模拟，根据式(1)，可得到基于SS-TFN模型的沉积物重金属污染风险评价模型:式中，m为随机模拟的试验次数.2.4 基于SS-TFN模型的沉积物重金属地累积指数的综合污染等级识别为了更加系统直观地表征各重金属的污染水平，根据地累积指数与各污染等级的对应关系，由SS-TFN模型的随机模拟结果，分别对于各重金属隶属于各污染等级的概率水平进行分析.假设在SS-TFN模型的概率分析中，A表示经SS-TFN模型随机模拟得出的地累积指数，B为地累积指数各级分级阈值，分别为0、1、2、3、4和5.则待评重金属对于各污染等级的概率水平P可表示为:由式(6)~(12)得到重金属对各污染等级的概率水平后，根据地累积指数污染等级划分，得出待评重金属的综合污染值，具体见式(13).式中，I表示待评重金属的地累积指数综合污染值，P(l)为重金属地累积指数对各污染等级的概率水平，V(l)为各污染等级的评价分值.采用专家咨询法，确定重金属各污染等级与各等级评价分值之间的关系，具体如表 2所示.地累积指数综合污染值与其所确定的综合污染等级如表 3所示(祝慧娜.2009).通过表 2、表 3及式(13)，最终得出各重金属的综合污染等级.表 2 重金属各污染等级与评价分值表 3 综合污染值及其对应的综合污染等级3 实例研究(Case study) 3.1 研究区域概况湘江是长江7大支流之一，也是湖南省最大的河流，发源于广西临川县海洋山龙门界，由南至北流经广西兴安、全州、常宁、衡阳、株洲和长沙等地(刘春早等，2012).湘江长沙段全长约75 km，是重要的生活饮用水源、工业用水源，具有航运、灌溉、排污等功能(罗辑，2009)，在长沙市的经济发展中具有重要的作用.湖南是重要的有色金属之乡，长沙作为湖南省省会，人口众多，工农业密集，又地处湘江下游，长期的有色金属开采与冶炼产生的废水、废渣，导致湘江流域长沙段土壤和水体环境中重金属污染现象严重.3.2 采样点的布设及样品分析测定将本研究建立的模型应用于湘江流域长沙段沉积物重金属污染风险评价中，根据湘江长沙段流域特征和污染源空间分布特征，选取乔口、沩水河口、香炉洲、三汊矶、捞刀河口、浏阳河河口、坪塘镇、暮云西河口等8个断面，其区位分布见图 2.图 2 研究区域及采样点位置在上述采样点，采用DDC-2型箱式采泥器进行沉积物采样，取0~5 cm的沉积物作为样品，每个采样点设5个平行样，并放入可密封的洁净PVC袋中冷藏保存备测.采集的沉积物样品在冷冻干燥机中烘干至恒重，经翻动、压碎、研磨并过100目尼龙筛，除杂后，再过200目尼龙筛，并编号待测.利用电子天平准确称取0.1000 g经预处理的样品于聚四氟乙烯密闭容样罐中，加HNO3和HClO4进行消解并制成样品溶液，利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)进行Cr、Zn、Pb、Cd和As 5种元素总量分析(样品预处理、分析方法详见DZ/T0223—2001电感耦合等离子质谱分析方法通则).另利用电子天平准确称取0.3000 g经预处理的样品，通过混合酸体系消解后，加入氯化锡溶液，采用冷原子荧光法对沉积物中Hg元素总量进行测定.考虑到采样样品测定的准确度和精度，分别对样品进行了重复分析和标准分析(重复率为10%)，重复样品分析误差<5%时，认为分析结果可靠，最终每个采样点的沉积物重金属元素含量取该采样点的统计均值，结果见表4.表 4 湘江沉积物中重金属含量分析结果3.3 模型参数的SS-TFN化处理3.3.1 模型参数的三角模糊数化处理据2.2.1节的数据处理方法，以及表 4中湘江各监测断面沉积物中重金属含量分析结果，进行三角模糊化处理，以三角模糊数的形式表示.如重金属Cd的三角模糊化处理过程，将表 4分析结果中Cd的最小值和均值减去2倍标准差之间的较大值确定为a值，即为3.0，b为表 4中Cd的平均值，即为26.2，c为最大值和均值加上2倍标准差比较后的较小值，即为41.5.由于不同的地球化学背景值可能会造成重金属污染信息存在差异，本文选取关于湘江流域的沉积物重金属地球化学背景值(王晓丽，2006)作为Bn，其中，Pb、Cd、Cr、Zn、As和Hg分别为39.7、0.352、66.8、87.4、27.1和0.124 mg · kg-1.而且，考虑到由于监测断面的设置导致各种重金属存在时空分布的不均匀性，对各种重金属的背景值赋予±10%的变化幅度(唐晓娇等，2012)，可构造出其相应的三角模糊数，具体见表 5.表 5 湘江沉积物重金属含量及背景值三角模糊数化处理结果3.3.2 模型参数三角模糊数化后的随机模拟将表 5中经三角模糊数处理后的重金属监测数据和地球化学背景值，根据2.2.2节的处理方法，利用Crystal Ball模拟软件进行随机模拟.根据式(5)，可得到地累积指数的随机模拟序列{Ij j=1，2，…，m }，m为随机模拟的试验次数.分别进行10000、20000、30000、40000、50000次随机模拟，如重金属Pb的模拟结果如表 6所示.表 6 重金属Pb的地累积指数模拟结果由表 6可知，当模拟次数达到40000次时，模拟结果已经收敛，因此，本研究的试验次数m 取40000次，对各重金属的污染程度分别进行随机模拟.以各污染等级阈值(0、1、2、3、4、5)为划分界限，通过概率水平分析式(6)~(12)，得到沉积物中各重金属隶属于各污染等级的地累积指数的可能值区间及其相应概率，具体见表 7、表 8.表 7 沉积物中各重金属的地累积指数可能值区间及其相应的概率水平表 8 各重金属隶属于各污染等级的概率水平结合表 1和表 7可知，湘江长沙段沉积物中待评重金属的地累积指数的可能值区间介于多个污染级别之间，表明重金属污染级别的确定确实存在较大的不确定性.从表 7中各可能值区间可以看出，评价区域沉积物中Cd的地累积指数部分可能值很高，污染程度高于其他各重金属，并且有很大的可能性处于严重污染级别.Zn和Hg的最大污染程度也很高，略低于Cd，并有从重度污染恶化到严重污染水平的趋势，其他重金属的污染程度则较低.对于重金属Zn和Hg的污染可能存在的恶化趋势，有关部门应及时采取预防治理措施，提高产业技术与清洁生产水平，防止水质恶化.从表 8中各种重金属污染等级的跨度及其相应概率水平可以看出，评价区域重金属As的污染程度最低，而且隶属于清洁水平级别的概率为1，说明As的空间分布很均匀.其他重金属则跨越了2~4个污染等级，说明其空间分布很不均匀，污染程度存在较大的不确定性，而且重金属Pb、Cr、As的污染程度明显低于Cd、Zn和Hg，其中，Cd属于严重污染级别的概率水平为0.807，说明Cd是湘江长沙段沉积物重金属污染的主要环境污染因子.决策者可以根据每种重金属污染程度的不同，将相应种类作为重点监控治理对象，有针对性地解决湘江的重金属污染问题.根据表 2、表 3和表 8及式(13)，可以得到评价区域各重金属的综合污染等级，并与确定性统计平均地累积指数分级结果相比较(表 9).前者为基于SS-TFN模型的分级结果，后者为确定性方法的分级结果.表 9 沉积物中各重金属综合污染等级分级从表 9可以看出，湘江长沙段沉积物中Cd的综合污染程度最高，达到6级，属于严重污染等级，Zn和Hg的污染程度稍低，属于重度污染水平，Cr和As的综合污染等级则较低，表明其对湘江长沙段的污染程度较小.这些结论与近年来关于湘江长沙段沉积物重金属污染的相关研究结果相一致(陈丽莎等，2011;张祥等，2012).造成某些重金属污染严重的原因可能是湘江中上游存在大量的有色金属开采与冶炼企业，而长沙段位于下游地区，不断接纳中上游的工业废水，沉积物又作为重金属最终的储存库，最终导致其中相应重金属的富集.由SS-TFN模型得到的重金属地累积指数的评价结果与确定性评价结果基本一致，说明该方法用于沉积物中重金属污染评价是可行的，但也存在一些差异.Cr的污染程度在SS-TFN评价模型下的结果低于确定性评价模型的结果，造成这种差异的原因主要是基于SS-TFN的重金属地累积指数评价模型中三角模糊数的运用，使得污染物浓度和地球化学背景值的选取范围更大，比采用统计平均值和单一的地球化学背景值包含了更多信息.而且，其中蒙特卡罗方法的耦合使用，通过准确模拟评价对象的分布特征，描述参数的随机性，获得了更多的数据信息，在一定程度上表征了输入参数的时空不确定性.最终可以定量计算出各种重金属隶属于各污染等级的概率水平，进而通过各等级概率水平加权识别出各重金属的综合污染程度.因此，本模型能够更加全面、合理地反映河流沉积物中重金属污染水平的真实情况，避免因个别值影响评价结果这一情况的发生，在一定程度上解决了评价过程中存在的不确定性问题.为了验证采用蒙特卡罗方法和三角模糊数耦合模型比单纯的运用蒙特卡罗方法进行随机模拟的优越性，本文在模拟计算40000次的情况下，分别计算概率为90%与95%时各种重金属地累积指数模拟结果之间的绝对误差值，结果见表 10.表 10 模拟结果的比较和误差分析由表 10可以看出，采用SS-TFN模型得出的各种重金属地累积指数的模拟结果的绝对误差均小于单纯的采用蒙特卡罗方法，说明对于数据资料较少或精确度不高，含有多种不确定信息的评价对象，采用SS-TFN模型能够更加准确地表征参数的分布特征，得到更为精确及分布稳定的评价结果.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

水环境中重金属污染治理与评估研究一、引言重金属污染是当前全球面临的一大环境问题，对水环境的污染尤为严重。

水环境中重金属污染治理与评估研究成为了科研界和环保部门的热点议题。

本文旨在对水环境中重金属污染治理与评估的研究现状进行综述，分析现有方法和技术，并提出未来的发展方向。

二、重金属污染治理方法2.1 物理处理方法2.1.1 沉淀法沉淀法是一种常用的处理重金属污染的物理方法。

通过调节pH值、添加沉淀剂等方式，将溶解态中的重金属离子转化为固体沉淀物，并通过沉淀物与水体分离来达到净化目的。

2.1.2 吸附法吸附法是将吸附剂添加到水体中，通过吸附剂与溶解态中的重金属离子之间发生吸附作用，将其从水体中去除。

常用吸附剂有活性炭、氧化铁等。

2.1.3 膜分离技术膜分离技术是利用半透膜将水体中的重金属离子与水分离的方法。

常用的膜分离技术包括超滤、逆渗透、电渗析等。

2.2 化学处理方法2.2.1 氧化还原法氧化还原法是利用氧化剂将重金属离子氧化成沉淀物或沉淀物还原成重金属离子，从而达到处理的目的。

常用的氧化剂有过硫酸盐、高锰酸钾等。

2.2.2 配位沉淀法配位沉淀法是通过添加配位剂与重金属形成络合物，从而使重金属形成不溶于水体中的沉淀物。

常用配位剂有硫代硫酸钠、巯基乙酸等。

2.3 生物处理方法2.3.1 植物吸收法植物吸收法是通过植物根系吸收水体中的重金属离子，将其转化为植物体内无毒或低毒形态，达到净化水体目的。

常用植物有菊花、萝卜等。

2.3.2 微生物降解法微生物降解法是利用微生物的代谢活性将水体中的重金属离子转化为无毒或低毒形态，达到净化水体的目的。

常用微生物有硫酸还原菌、硝化菌等。

三、重金属污染评估方法3.1 水体中重金属离子浓度测定水体中重金属离子浓度是评估水环境中重金属污染程度的一项重要指标。

常用方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。

3.2 水生态系统评估水生态系统评估是通过对水环境中生物多样性、种群结构和功能等指标进行监测和分析，来评估重金属污染对水生态系统的影响程度。

我国不同生态型湖泊沉积物有机质赋存形态及其与重金属相互作用研究我国不同生态型湖泊沉积物有机质赋存形态及其与重金属相互作用研究摘要：湖泊是重要的水域生态系统，其沉积物中的有机质和重金属对湖泊生态环境具有重要影响。

本研究对我国不同生态型湖泊的沉积物有机质赋存形态及与重金属的相互作用进行了研究。

结果表明，不同生态型湖泊的沉积物有机质含量和组成存在差异，而重金属对沉积物中有机质的吸附和释放过程也存在差异。

了解这些差异对于湖泊环境保护和资源利用具有重要意义。

1. 引言湖泊是地球上广泛分布的水域生态系统，其沉积物是湖泊中重要的环境介质。

沉积物中的有机质和重金属是湖泊内物质循环的重要组成部分，对湖泊生态环境具有重要影响。

当前，我国湖泊生态环境受到人类活动的不良影响，湖泊生态系统健康状况亟待提高。

因此，研究我国不同生态型湖泊的沉积物有机质赋存形态及其与重金属的相互作用，对于湖泊环境保护、恢复和可持续利用具有重要意义。

2. 材料与方法选取中国北方平原地区的3个不同生态型湖泊，采集沉积物样品。

通过实验室分析技术，测定沉积物中有机质的含量和组成，以及重金属的含量。

利用扫描电子显微镜（SEM）观察沉积物的微观形态，并利用离子色谱仪分析沉积物中有机质的赋存形态。

3. 结果与讨论在不同生态型湖泊的沉积物中，有机质的含量和组成存在差异。

结果显示，湖泊底泥中总有机碳（TOC）含量从大到小依次为湖泊A、湖泊B和湖泊C。

有机质的赋存形态主要包括游离态和结合态两种，其中游离态有机质更容易被湖泊水体吸附，从而影响水体的水质；而结合态有机质更难被释放，影响湖泊底泥的养分循环。

此外，重金属与沉积物中的有机质之间存在相互作用。

实验结果显示，重金属对沉积物中有机质的吸附能力大小依次为Cu > Pb > Zn > Cd。

重金属的含量与有机质含量呈正相关关系。

这表明湖泊中的重金属可能通过与有机质的络合或吸附作用而富集于沉积物中，对湖泊生态环境带来潜在风险。

水体沉积物重金属污染分析方法研究水体沉积物是河流和湖泊污染物的重要载体，对水体沉积物中重金属污染的分析可以了解水体的污染程度，污染物的扩散范围并对污染物来源进行追述，在水体环境分析中具有重要作用。

文章对现行常用的水体沉积物重金属污染分析方法进行了研究和讨论，分析了各种分析方法的优缺点以及适用范围，并对如何提高分析的科学性和准确性提出了建议。

标签：沉积物；重金属；评价方法水体沉积物是河流和湖泊污染物的重要载体，污染物进入水体后通过水体颗粒物的吸附、絮凝作用在沉积物中沉降。

水体沉积物对进入水体中的重金属离子具有很强的吸附作用，多数重金属元素通过絮凝和沉降进入沉积物中。

由于重金属污染物难降解并对人体和生态环境具有较大的危害性，可以作为水体污染的敏感指标。

沉积物不仅反应了水体重金属污染的情况，同时记录了水体周围人为活动和城市经济发展所引起的环境变化情况。

因此对水体沉积物中重金属污染的分析可以了解水体的污染程度，污染物的扩散范围以及对污染物来源进行追述，在水体环境分析中具有重要作用[1]。

Hakanson潜在生态风险评价法通过测定沉积物中重金属的浓度值可以快速、简便、准确的对水体中重金属的潜在生态危害进行分析。

计算指标综合考虑重金属元素的生物毒性和生态风险，以及不同区域元素背景值之间的差异性，体现了对化学分析、生物毒理学以及指数灵敏度的要求。

不仅可以反应沉积物中单一重金属污染物的污染程度，同时还可以反映出水体沉积物中多种污染物的综合效应，以定量的方法划分出重金属污染物的潜在风险，便于环境治理。

但是评价指标没有充分的考虑水体pH、碱度等化学参数对毒性的影响，同样不能有效的区分沉积物重金属的自然变化和人为活动对沉积物中重金属污染的影响，不能对重金属污染物的来源和迁移过程进行分析。

1.3 归一化法归一化法即利用水体沉积物中某种未沾污的组分或者代表这种组分的量值对沉积物中重金属总量进行校对的过程，为分析沉积物中重金属污染物的来源，常选用某种受人为污染影响较小的元素或者分量对沉积物中重金属总量进行校对。

海洋沉积物重金属检测方法及污染防治研究进展摘要：改革后，在社会发展下，我国的科学技术水平进步，本文阐述了近几年在环境、土壤、沉积物等研究领域较为常用的重金属检测方法，如：X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光度法等，对比了其优缺点，同时介绍了若干较为前沿的如：酶抑制法、电化学生物传感器法、激光诱导击穿光谱（LIBS）技术、高光谱分析技术等分析方法。

分析了不同机理的沉积物重金属污染防治措施、应用范围、优缺点和研究进展；提出了在实验室条件允许的情况下，分析方法应优先选择灵敏度高且能同时进行多元素和同位素分析的电感耦合等离子体质谱法；防治措施可选择结合2种及2种以上的单一修复手段的联合修复技术。

关键词：沉积物；重金属；检测；修复引言随着工业化的发展，近海养殖区的重金属污染越来越严重，水产品中重金属超标。

一般把比重在5以上的金属定义为重金属，它们的金属的密度都在4.5g/m3以上。

有些重金属是水产品所需的基本元素，但是重金属超标会危害到他们的生命，破坏生态平衡。

重金属不仅对水体有影响，而且对水域内的养殖对象也有一定的影响。

有些重金属对机体是有利的，是细胞内分子组成的一部分，但是一旦这些重金属超标会导致机体运行紊乱，造成机体中毒甚至死亡，这给生态环境和人类的身体健康构成了极大的威胁。

某些重金属也会通过食物链进入到人的身体中，对人的生命安全造成一定的威胁。

重金属进入动物体内后，不能被代谢，易在体内富集。

1常见重金属毒性作用重金属主要作用于动物的肝脏、肾脏和生殖器官，重金属在肝脏、肾脏和生殖器官中富集，影响这些器官的正常运行，如镉能影响肝脏的正常代谢，危害肾小管的功能，影响生殖激素的合成和分泌。

但是一些重金属对细胞组织的影响也有一定差异。

如镉能破坏DNA，使细胞的粘附力下降。

铅的浓度会影响儿童的智商，随着血铅浓度从1~10μg每分升增加，智商的总变化为-8.0分。

汞能影响神经通路，抑制Na+/K+-ATP酶性，降低神经传导速度。