HR-ICP-MS研究丰水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属的形态分析与污染评价

为连续、系统地研究不同年份丰水期黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属的含量、污染状况和潜在生态风险,在前期工作的基础上,采用三级四步提取法(BCR)和高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)对2012年丰水期黄河甘宁蒙段包头浮桥(S2)、石嘴山陶乐镇(S6)和乌金峡(S9)等10个采样点水体表层沉积物中Cd,Pb,Cr,Ni,Cu,V,Co,Zn和Mn九种重金属元素进行含量测定和形态分析,并对重金属元素的污染作出评价。结果表明：各重金属元素在每个采样点分布趋势相同,平均含量顺序依次为：Mn＞V＞Zn＞Cr＞Cu＞Ni＞Pb＞Co＞Cd;表层沉积物中重金属主要以残渣态形式存在,表明重金属的生物有效性低,对环境影响较小;地积累指数法 (I_geo) 的评价结果显示Cd元素的I_geo值最高,对环境污染程度较高,其余元素对环境影响较小,其中Mn元素影响最小;富集因子法(EF)评价结果表明,Cd和Cu元素在某些采样点表现为显著富集,尤其是Cd在S5点处EF值高达4.69,表明该点处Cd受人类活动影响较为明显,其余元素均为非富集元素,这与I_geo评价结果吻合;潜在生态风险指数法(RI)表明,黄河甘宁蒙段S1,S2和S5点的RI值在150~300之间,为中等危害范畴,其余各采样点RI值均小于150,为轻微危害。研究结果为相关部门提供可信的实验数据和理论依据,也为建立该河段泥沙-污染物输移数学模型和系统研究持久性有毒污染物迁移转化规律及环境评价提供技术支撑。     

黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析

到目前为止,关于水环境中重金属浓度和形态分布的研究有许多报道。但是关于黄河上游,特别是对黄河甘宁蒙段区域重金属的研究报道仍需进一步深入。在相关研究工作的基础上,使用HR-ICP-MS和BCR连续提取法主要对2011年丰水期黄河甘宁蒙段12个采样点表层沉积物Cd,Pb,Cr,V,Co,Ni,Cu和Zn重金属元素的含量,形态和潜在风险进行测定与分析。结果表明：所有采样点各重金属元素含量顺序相同：Cr>V>Zn>Cu>Ni>Pb>Co>Cd,与各采样点所在区域土壤中背景值相比,S5采样点Cd元素的含量水平最高(1.30 μg·g-1) 约为背景值(0.103 μg·g-1)的13倍。通过I_geo对重金属进行污染评价,结果显示S5采样点Cd元素为强污染水平(I_geo=3.08),内蒙古段四个采样点(S1—S4)Cd表现为中强度污染水平,I_geo位于2.02~2.90之间;此外,富集因子(EF)评价结果发现,研究区域表层沉积物中八种重金属均受到人为活动的污染。根据潜在生态风险指数(RI)结果,S5和S3采样点为高生态风险,其他采样点为中等生态风险。BCR连续提取法结果显示Cd的有效性最高,其次为Co和Ni,V和Cr有效性最低。根据形态分析风险评估准则 (RAC),Cd在S1—S4采样点有高风险,在S5采样点有很高风险;而对于Ni和Co来说,12个采样点中均表现为中等风险。研究结果和结论可为相关政府部门提供重要的研究信息。     

黄河甘宁蒙段表层沉积物中重金属元素含量及其形态分析（英文）

到目前为止,关于水环境中重金属浓度和形态分布的研究有许多报道。但是关于黄河上游,特别是对黄河甘宁蒙段区域重金属的研究报道仍需进一步深入。在相关研究工作的基础上,使用HR-ICP-MS和BCR连续提取法主要对2011年丰水期黄河甘宁蒙段12个采样点表层沉积物Cd,Pb,Cr,V,Co,Ni,Cu和Zn重金属元素的含量,形态和潜在风险进行测定与分析。结果表明:所有采样点各重金属元素含量顺序相同:CrVZnCuNiPbCoCd,与各采样点所在区域土壤中背景值相比,S5采样点Cd元素的含量水平最高(1.30μg·g-1)约为背景值(0.103μg·g-1)的13倍。通过Igeo对重金属进行污染评价,结果显示S5采样点Cd元素为强污染水平(Igeo=3.08),内蒙古段四个采样点(S1—S4)Cd表现为中强度污染水平,Igeo位于2.02~2.90之间;此外,富集因子(EF)评价结果发现,研究区域表层沉积物中八种重金属均受到人为活动的污染。根据潜在生态风险指数(RI)结果,S5和S3采样点为高生态风险,其他采样点为中等生态风险。BCR连续提取法结果显示Cd的有效性最高,其次为Co和Ni,V和Cr有效性最低。根据形态分析风险评估准则(RAC),Cd在S1—S4采样点有高风险,在S5采样点有很高风险;而对于Ni和Co来说,12个采样点中均表现为中等风险。研究结果和结论可为相关政府部门提供重要的研究信息。     

HR-ICP-MS研究丰水期黄河甘宁蒙段过滤水和悬浮物中重金属的含量特征和污染评价

为研究黄河甘宁蒙段丰水期过滤水和悬浮物中重金属的含量特征及污染状况,采用高分辨电感耦合等离子体质谱仪(HR-ICP-MS)对黄河甘宁蒙段昭君浮桥 (S1)、包头浮桥(S2)等10个采样点过滤水中六种重金属(Cd, Pb, Cr, As, Cu和Zn)及悬浮物中九种重金属(Cd, Pb, Cr, Ni, Cu, V, Co, Zn和Mn)的含量特征、污染评价和源分析进行研究。结果表明：(1)过滤水中只有Cr元素含量在所有采样点超出《地表水环境质量标准》(GB3838—2002) 的标准限值,且在10个采样点中均为最高(74.8～94.7 μg·L-1);单因子指数(I_i)评价结果表明除包头浮桥(S2)未受总氮(TN)污染外,其余采样点水质均受Cr元素和TN污染;内梅罗综合指数法(I)得出所有采样点的I值均在1～2之间(轻污染程度),表明黄河甘宁蒙段水质,尤其是下游段(S1～S6)已不是生活饮用水、水产养殖等的理想水源。(2)悬浮物中Ni含量(34.7 μg·L-1) 只在玛曲点(S10)低于中国土壤元素背景值(35.2 μg·L-1),在其余点均高于背景值,而其余八种元素在10个采样点的含量均高于背景值;地累积指数法(I_geo)结果表明九种元素中Cd元素的I_geo值(0.452～2.89)在10个采样点中均为最高值,且在昭君浮桥(S1)、包头浮桥(S2)、乌海(S5)和东大沟入黄河口(S8)这四个采样点处达到中污染-重污染程度,其余八种元素在各采样点的I_geo值均小于1,为无污染或无污染-中污染程度。研究结果为全面研究该流域重金属分布、迁移及有效保护提供可信的实验数据。     

HR-ICP-MS研究黄河三个连续区域段表层沉积物中重金属污染的空间分布和季节变化（英文）

采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)和地积累指数法(I_(geo))对黄河甘肃、宁夏和内蒙古自治区连续三段表层沉积物中重金属(Cr,Pb,Cd,Cu,Zn和Ni)的空间分布和季节性波动(丰水期、枯水期和平水期)以及污染状况进行系统研究分析,研究结果表明:内蒙古段三个季节中沉积物重金属含量都高于甘肃和宁夏段,同时,除Cd外,丰水期所有点的沉积物重金属含量都高于枯水期和平水期,而枯水期和平水期的重金属含量相近。I_(geo)结果显示丰、枯水期的Cd,Cu和Cr元素的I_(geo)值在内蒙古段最高,而在甘肃段最低;所有重金属的I_(geo)值在丰水期高于枯水期,除Cd外,都在平水期降低,而I_(geo)~(Cd)在平水期各采样点明显上升;丰水期的甘肃段、枯水期的甘肃和宁夏段以及平水期的所有采样点中的Pb,Zn和Ni的I_(geo)值都小于0,表明这些元素在这些点几乎无污染。就研究区域而言,内蒙古段的重金属含量以及生态风险最高,Cr,Cd和Cu是最具有潜在风险的三个元素;就研究季节而言,丰水期的重金属含量和潜在风险高于枯水期和平水期,可能是跟丰水期沉积物的pH和总有机碳(TOC)含量较高有关。相关性分析(CCA)用来探究重金属与pH/TOC间的关系以及重金属的潜在来源。CCA的结果表明Pb,Cu,Zn和Ni互相相关,并且这四种元素容易受到周围环境pH和TOC的影响,除此之外,Cr,Cd以及TOC三者相关,且这两种元素受到人类活动影响较严重。该研究工作可为研究区域表层沉积物重金属在不同季节的环境行为提供有效的信息,同时,研究重金属、pH和TOC之间的相关性可有效揭示重金属的潜在来源。     

HR-ICP-MS研究黄河三个连续区域段表层沉积物中重金属污染的空间分布和季节变化

采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS) 和地积累指数法(I_geo) 对黄河甘肃、宁夏和内蒙古自治区连续三段表层沉积物中重金属(Cr,Pb,Cd,Cu,Zn 和 Ni)的空间分布和季节性波动(丰水期、枯水期和平水期) 以及污染状况进行系统研究分析,研究结果表明：内蒙古段三个季节中沉积物重金属含量都高于甘肃和宁夏段,同时,除Cd外,丰水期所有点的沉积物重金属含量都高于枯水期和平水期,而枯水期和平水期的重金属含量相近。I_geo结果显示丰、枯水期的Cd,Cu和Cr元素的I_geo值在内蒙古段最高,而在甘肃段最低;所有重金属的I_geo值在丰水期高于枯水期,除Cd外,都在平水期降低,而ICd_geo在平水期各采样点明显上升;丰水期的甘肃段、枯水期的甘肃和宁夏段以及平水期的所有采样点中的Pb,Zn和Ni的I_geo值都小于0,表明这些元素在这些点几乎无污染。就研究区域而言,内蒙古段的重金属含量以及生态风险最高,Cr,Cd和Cu是最具有潜在风险的三个元素;就研究季节而言,丰水期的重金属含量和潜在风险高于枯水期和平水期,可能是跟丰水期沉积物的pH和总有机碳(TOC)含量较高有关。相关性分析(CCA)用来探究重金属与pH/TOC间的关系以及重金属的潜在来源。CCA的结果表明Pb,Cu,Zn和Ni互相相关,并且这四种元素容易受到周围环境pH和TOC的影响,除此之外,Cr,Cd以及TOC 三者相关,且这两种元素受到人类活动影响较严重。该研究工作可为研究区域表层沉积物重金属在不同季节的环境行为提供有效的信息,同时,研究重金属、pH和TOC之间的相关性可有效揭示重金属的潜在来源。     

染发对头发中重金属含量的影响

化妆品和染发剂是重金属的污染源之一。应用ICP-MS对经常染发的人群头发中的重金属含量与不染发人群作了比较。结果显示,长期染发对头发中的重金属含量有明显影响,但是不同重金属变化不同。染发人群头发中重金属Mn,Fe,Ni,Cu,Cd和Sb含量明显增加,As,Cr,Zn,Ag,Pb和 Hg等重金属含量却明显减少。分析上述结果的原因可能是染发剂中含Mn,Fe,Ni,Cu,Cd和Sb偏多,含As,Cr,Zn,Ag,Pb和Hg等重金属少,而经常染发有可能影响人体对重金属As,Cr,Zn,Ag,Pb和Hg的代谢。     

应用ICP-MS和AFS测定含磷肥料中重金属含量

肥料的投入是土壤重金属累积的重要污染来源之一,研究肥料中重金属的含量对于农产品的安全生产意义重大。为了调查我国市售含磷肥料中重金属含量状况,在部分省份农资销售点采集了159个含磷肥料样品,包括国产和进口的。应用ICP-MS和AFS分析测定了含磷肥料中Cd,Cu,Zn,Cr,Pb,Ni,As和Hg八种重金属元素的含量。结果表明,采集的含磷肥料中含有一定量的重金属元素,Cd,Cu,Zn,Cr,Pb,Ni,As和Hg的均值分别为0.77,35.6,102.7,24.1,16.6,15.4,19.4和0.08 mg·kg-1肥料。以P₂O₅为基础计算,Cd,Cu,Zn,Cr,Pb,Ni,As和Hg的均值分别为4.48,258.4,767.4,190.0,151.3,134.5,155.8和8.79 mg·kg-1 P₂O₅。所有检测样品中,只有一个磷酸一铵样品中As超标,一个进口的磷酸二铵样品中Cd超标,其余样品中重金属含量都符合肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标要求(GB/T 23349-2009)。分析了13个进口肥料样品中重金属含量,重金属Cd的含量范围为0.02～27.2 mg·kg-1肥料,均值和中位值分别为3.20和0.41 mg·kg-1肥料。进口肥料中Cu,Cr和Hg高于国产肥料,均值分别为39.4,26.6和0.47 mg·kg-1肥料。     

温州河网沉积物中重金属分布特征与污染评价

为了调查温州河网沉积物中重金属的分布特征与污染程度,共采集了29个样,用AFS-9230原子荧光光度计和ICP-OES全谱直读电感耦合等离子发射光谱法测定样品中重金属元素含量,克里格插值图反映重金属元素的空间分布,根据内梅罗指数法建立综合地累积指数进行污染评价,利用Pearson系数法,主成分分析法进行源分析。结果表明：在不同样点重金属含量差异明显,其中Cd和Zn含量最高点为主河道城市与工业集中区,As,Pb,Hg,Cu,Ni,Cr含量最高点为机械工业园区,沉积物受到Hg,Cd,Cu,Zn,Ni和Cr污染,区域污染程度机械工业园＞主河道城市区＞三垟湿地区＞城市周边区＞水源地区,Hg,Cd,Cu,Zn,Ni和Cr具有相似的源,且以人为源为主。     

ICP-MS研究太湖过滤水和表层沉积物中重金属的含量水平及污染评价

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对太湖22个采样点过滤水和18个采样点表层沉积物中镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)和锌(Zn)六种重金属元素含量进行测定。同时,采用单因子指数法(I_i)、内梅罗综合指数法(I)、地质累积指数法(I_geo)、潜在生态风险指数法(RI)和平均可能影响浓度商法(mPEC-Q)分别对过滤水和表层沉积物进行了污染评价。结果表明, 除S₃,S₄,S₂₀,S₂₂采样点外过滤水中Cu,Ni和Zn元素含量最高。其重金属平均含量水平大小排序为：Zn>Ni>Cu>Cr>Cd>Pb。研究区域的I_i和I值均小于1, 表明所有采样点五种重金属元素(Ni无标准限值)均处于清洁状态。而在表层沉积物中六种元素含量均超过当地背景值, 其平均含量大小排序为：Zn>Cr>Pb>Ni>Cu>Cd, 其中S₁₂采样点(渔民生态园)六种元素含量最高,且它们具有最大的I_geo,RI(327)和mPEC-Q(0.605),表明沉积物存在不同程度的污染。源分析的结果表明, 六种重金属具有较大的相关性,且Cd,Cu,Pb和Zn受电镀、冶炼工业生产及农业活动中化肥使用的影响较大。研究结果对追溯太湖重金属来源、迁移规律、生物效应和综合治理提供可信的实验依据。     

黄河流域土地利用方式对土壤重金属污染的影响

黄河三角洲作为世界造陆速度最快的河口三角洲之一,但是近年来年来黄河流域草地、林地面积减少,而耕地、建设用地面积增加,所以研究黄河三角洲新生陆地的环境状况对于新生陆地的利用具有重要指导意义。文章利用ICP-MS分析了黄河三角洲新形成陆地土壤中重金属含量,主要是想揭示以下两个问题：(1)黄河三角洲新形成陆地是否可用于耕地或者人类居住需要注意哪些问题; (2)由于土地月度利用方式的变化和生态环境的恶化,黄河流域污染会对黄河三角洲有多大影响。结果显示：随着黄河流域土地利用的加快发展,黄河流沙中重金属污染状况逐渐恶化,特别是：Mn,Cu,Zn,Cr和Cd的污染与10年前比达到显著水平,而As, Pb和Hg含量也明显提高。     

ICP-MS在水库水源地重金属污染健康风险评价中的应用

对辽河流域水库饮用水源地水样中重金属元素(Cr, As, Cd, Cu, Zn和Pb)浓度进行了调查研究,并采用美国环保署推荐的健康风险评价模型对水库中重金属污染做了初步的健康风险评价。结果表明,辽河流域5个水库中6种重金属元素Cr,Cu,Zn,As,Cd和Pb的平均浓度分别为3.36, 1.03, 2.70, 1.23, 0.02, 0.03 μg·L-1,均未超过国家生活饮用水卫生标准(GB 5749—2006)。健康风险评价结果表明,研究区域的金属致癌风险较高,致癌重金属的健康风险大小依次为Cr>As>Cd。其中,水库中Cr元素致癌风险最高,成人和儿童分别为4.50×10-5~7.53×10-5和6.29×10-5~1.05×10-4 a-1。非致癌重金属引起的健康风险值为10-13~10-10 a-1,均在国际辐射防护委员会(ICRP)所规定的可接受范围内,健康风险大小为Cu>Zn>Pb。重金属总健康风险成人为1.07×10-4~1.72×10-4 a-1,儿童为1.49×10-4~2.40×10-4 a-1,均超过ICRP推荐的5×10-5 a-1。辽河流域饮用水源地致癌重金属的风险明显高于非致癌重金属。     

ICP-OES研究黄河三角洲贝壳堤岛土壤中有效态重金属的含量与空间分布特征

采用电感耦合等离子体发射光谱法高效、快速地测定了黄河三角洲贝壳堤岛土壤中重金属As,Cd,Cu,Fe,Hg,Mn,Pb,Se和Zn的有效态浓度,研究了它们在贝壳堤岛土壤中的空间分布特征,并对土壤中有效态重金属的分布规律、影响因素及保护区土壤环境状况进行了分析。结果表明：黄河三角洲贝壳堤岛土壤样品中9种有效态重金属的含量除镉(Cd)和汞(Hg)稍高外,其余均远远低于国家土壤环境质量标准中的一级背景含量,贝壳堤岛土壤整体处于清洁水平。从水平分布来看,由于背海侧受人类干扰较多,且海水淋洗较少,七种重金属(As,Cd,Cu,Fe,Mn,Pb,Zn)有效态含量背海侧明显高于向海侧,且呈显著差异(p≤0.05)。从纵向土壤剖面分析,受土壤机械组成、人为取沙和地形与水流方向的影响,有效态重金属浓度平均值随剖面样品中<0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而增加,随>0.5 mm粒径土壤颗粒所占比例的增加而减小;贝壳堤岛土壤中的重金属有向下运动的趋势,大部分有效态重金属含量的最大值都位于表层以下各层,但各层重金属含量整体上变化不大。贝壳堤岛土壤中重金属As,Cd,Cu,Fe,Pb,Zn可能有大致相同的来源,而与Hg,Mn和Se的来源不同。综合来看,黄河三角洲贝壳堤岛土壤环境未受到明显外源污染,贝壳堤岛土壤中有效态重金属主要来源于土壤母质滤食性贝类对海水中重金属的富集、风化过程中土壤颗粒对环境中重金属的吸附,以及外源工业区重金属污染物的迁移转化。     

淮河流域某镇农业土壤重金属含量特征及污染评价

通过野外采样和实验室分析,对淮河流域某镇农业土壤中Cd,Cr,Cu,Ni,Pb和Zn等六种重金属的含量特征进行了研究,并利用富集因子法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对各种重金属的污染状况进行了评价。结果表明,研究区农田土壤中Cd和Cu的质量分数平均值分别为0.113 5和22.09 mg·kg-1,超过了安徽省土壤重金属背景值0.097和20.4 mg·kg-1,其余四种重金属的平均值均未超过安徽省土壤重金属背景值。地累积指数法和潜在生态风险指数法的评价结果一致表明,研究区域土壤中六种重金属污染程度最强的为重金属Cd,部分采样点土壤中的Cd对于生态系统存在轻微的风险,其他五种重金属均未对采样点生态系统造成风险。整个研究区域土壤属于轻度综合潜在生态风险程度。