基于DGT技术评估南四湖沉积物-水界面中Cr,Mo和W的潜在释放风险
发布时间：2021-09-30 03:59
本文利用DGT技术对南四湖污染程度不同的两个湖区（微山湖和独山湖）DGT有效态Cr,Mo和W的垂直分布特征以及沉积物-水界面元素的净扩散通量进行研究。结果表明微山湖区Cr,Mo,W的垂直分布趋势较为相似,呈现从上覆水向沉积物降低的趋势,据相关性分析得出三种元素都受铁锰氧化物的控制,三种元素的扩散通量分别为-14.31μg/m2·day,-0.88μg/m2·day和-0.38μg/m2·day,表明微山湖三种元素向上覆水释放的风险较低。独山湖区三种元素的浓度均呈现从上覆水向沉积物增加的趋势,并在-12mm处出现峰值,三种元素的净扩散通量为5.36μg/m2·day,-0.0025μg/m2·day和0.37μg/m2·day,这表明在独山湖Cr和W存在一定的向上覆水体释放的风险。
【文章来源】：海洋湖沼通报. 2020,(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
微山湖铬,钨和钼沿SWI的垂向分布
图1 微山湖铬,钨和钼沿SWI的垂向分布三种元素沿上覆水和沉积物剖面的变化趋势较为一致,尤其是在沉积物中,三种元素均在-12mm处出现峰值,且三种元素均表现出沉积物中浓度低的趋势。在沉积物中,元素可能会与铁、锰氧化物吸附沉淀,与有机质和其他化合物络合。Cr,Mo,W三种元素为同一主族的元素,化学性质较为相似,因此它们的迁移可能都是主要受铁、锰氧化物的控制[13],马等测定的微山湖区沉积物中的酸性还原条件也会诱导铁、锰氧化物还原溶解[14],然后元素会释放到间隙水中,图2中为利用DGT技术测定的铁、锰元素的垂向分布,该技术测定铁锰均为+2价即还原态的。Cr,W,Mo,Fe,Mn五种元素的Pearson相关系数矩阵表见表1,结果显示Cr,W,Mo三种元素之间均有显著正相关性(r=0.875～0.899)(p<0.01),同时三种元素也表现出了与Fe和Mn元素较为显著的正相关性(r=0.235～0.620),因此三种元素在沉积物中可能均受铁、锰氧化物的控制。沉积物-水界面附近Cr,Mo,W的浓度梯度表现出与与Fe,Mn的不同趋势,这与上覆水中三种元素较高的浓度有关,上覆水中较高的浓度导致界面处三种元素呈现先降低后增加的趋势。
独山湖DGT-Cr,DGT-Mo,DGT-W随深度的变化如图3所示。独山湖三种元素沿上覆水和沉积物的分布趋势与微山湖不同,三种元素均未出现明显“峰”和“谷”,但出现随深度逐渐升高的趋势。与微山湖区相比,DGT-Cr的整体含量比较低,上覆水中DGT-Cr的平均浓度为4μg/L,进入沉积物后DGT-Cr的浓度一直在3 μg/L—5 μg/L区间波动,直到在-60mm处DGT-Cr的浓度开始增加,到沉积物-100mm处时浓度增加至8.5μg/L。DGT-W的浓度一直处于波动状态,上覆水至沉积物-52mm处DGT-W的浓度一直在0.06μg/L—0.1 μg/L波动,-52mm后DGT-W突然减少到0.05μg/L,然后随深度下降维持在该浓度直至-92mm处出现较大幅度的上升,浓度恢复至0.1 μg/L。与微山湖相比,独山湖的DGT-Mo呈现较低的浓度水平,从上覆水到界面以下56mm,DGT-Mo一直在0.04μg/L,-56mm后DGT-Mo的浓度持续上升至0.08μg/L。W元素表现出与Cr和Mo不同的结果,这可能与W元素本身含量较低有关。Cr和Mo元素均表现出随深度变化浓度逐渐升高的趋势,与微山湖区的趋势有所不同,独山湖区Fe和Mn元素的浓度分布也不同,没有明显的峰值,造成此差异的原因可能是:与微山湖区不同,独山湖区已进行疏浚清淤,疏浚能够将湖泊中被污染的沉积物永久性的除去,有效减少沉积物中污染物的含量,在本次研究中独山湖区沉积物中的Cr,Mo,W的含量整体略低于微山湖区(独山湖区:62.6、0.5、1.6 μg/g,微山湖区:74.3、0.8、1.9 μg/g)[15]。独山湖表层污染较重的沉积物已经被移除,但是疏浚的效果有限,底层的沉积物中可能仍有污染物截留,因此Cr和Mo两种元素均表现出底部浓度较高的趋势,同时疏浚也影响了Fe和Mn的分布,导致独山湖区Cr,Mo,W的分布趋势与Fe和Mn的差异较大,Cr和Mo与Mn之间有一定的相关性(r=0.375,0.594)(p<0.01),W和Fe之间有一定的相关性(r=0.452)(p<0.01),其余元素之间没有显著的相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄膜扩散梯度（DGT）——技术进展及展望[J]. 李财,任明漪,石丹,王燕,杨丽原,丁士明. 农业环境科学学报. 2018(12)
[2]湖泊疏浚堆场淤泥污染及潜在生态风险评价[J]. 刘敏,钟继承,余居华,郑小兰,范成新. 湖泊科学. 2016(06)
[3]重庆园博园龙景湖新建初期内源氮磷分布特征及扩散通量估算[J]. 潘延安,雷沛,张洪,单保庆,李杰. 环境科学. 2014(05)
[4]南四湖表层沉积物重金属的空间分布、来源及污染评价[J]. 刘良,张祖陆. 水生态学杂志. 2013(06)
[5]六价铬对黄颡鱼仔鱼和稚鱼的急性毒性效应研究[J]. 梁峰,杨绍贵,孙成. 农业环境科学学报. 2010(09)
[6]南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算[J]. 刘恩峰,沈吉,王建军,袁和忠. 环境化学. 2010(05)
[7]滇池福保湾沉积物-水界面微量重金属扩散通量估算[J]. 李宝,丁士明,范成新,白秀玲,尹洪斌. 环境化学. 2008(06)
本文编号：3415082
【文章来源】：海洋湖沼通报. 2020,(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
微山湖铬,钨和钼沿SWI的垂向分布
图1 微山湖铬,钨和钼沿SWI的垂向分布三种元素沿上覆水和沉积物剖面的变化趋势较为一致,尤其是在沉积物中,三种元素均在-12mm处出现峰值,且三种元素均表现出沉积物中浓度低的趋势。在沉积物中,元素可能会与铁、锰氧化物吸附沉淀,与有机质和其他化合物络合。Cr,Mo,W三种元素为同一主族的元素,化学性质较为相似,因此它们的迁移可能都是主要受铁、锰氧化物的控制[13],马等测定的微山湖区沉积物中的酸性还原条件也会诱导铁、锰氧化物还原溶解[14],然后元素会释放到间隙水中,图2中为利用DGT技术测定的铁、锰元素的垂向分布,该技术测定铁锰均为+2价即还原态的。Cr,W,Mo,Fe,Mn五种元素的Pearson相关系数矩阵表见表1,结果显示Cr,W,Mo三种元素之间均有显著正相关性(r=0.875～0.899)(p<0.01),同时三种元素也表现出了与Fe和Mn元素较为显著的正相关性(r=0.235～0.620),因此三种元素在沉积物中可能均受铁、锰氧化物的控制。沉积物-水界面附近Cr,Mo,W的浓度梯度表现出与与Fe,Mn的不同趋势,这与上覆水中三种元素较高的浓度有关,上覆水中较高的浓度导致界面处三种元素呈现先降低后增加的趋势。
独山湖DGT-Cr,DGT-Mo,DGT-W随深度的变化如图3所示。独山湖三种元素沿上覆水和沉积物的分布趋势与微山湖不同,三种元素均未出现明显“峰”和“谷”,但出现随深度逐渐升高的趋势。与微山湖区相比,DGT-Cr的整体含量比较低,上覆水中DGT-Cr的平均浓度为4μg/L,进入沉积物后DGT-Cr的浓度一直在3 μg/L—5 μg/L区间波动,直到在-60mm处DGT-Cr的浓度开始增加,到沉积物-100mm处时浓度增加至8.5μg/L。DGT-W的浓度一直处于波动状态,上覆水至沉积物-52mm处DGT-W的浓度一直在0.06μg/L—0.1 μg/L波动,-52mm后DGT-W突然减少到0.05μg/L,然后随深度下降维持在该浓度直至-92mm处出现较大幅度的上升,浓度恢复至0.1 μg/L。与微山湖相比,独山湖的DGT-Mo呈现较低的浓度水平,从上覆水到界面以下56mm,DGT-Mo一直在0.04μg/L,-56mm后DGT-Mo的浓度持续上升至0.08μg/L。W元素表现出与Cr和Mo不同的结果,这可能与W元素本身含量较低有关。Cr和Mo元素均表现出随深度变化浓度逐渐升高的趋势,与微山湖区的趋势有所不同,独山湖区Fe和Mn元素的浓度分布也不同,没有明显的峰值,造成此差异的原因可能是:与微山湖区不同,独山湖区已进行疏浚清淤,疏浚能够将湖泊中被污染的沉积物永久性的除去,有效减少沉积物中污染物的含量,在本次研究中独山湖区沉积物中的Cr,Mo,W的含量整体略低于微山湖区(独山湖区:62.6、0.5、1.6 μg/g,微山湖区:74.3、0.8、1.9 μg/g)[15]。独山湖表层污染较重的沉积物已经被移除,但是疏浚的效果有限,底层的沉积物中可能仍有污染物截留,因此Cr和Mo两种元素均表现出底部浓度较高的趋势,同时疏浚也影响了Fe和Mn的分布,导致独山湖区Cr,Mo,W的分布趋势与Fe和Mn的差异较大,Cr和Mo与Mn之间有一定的相关性(r=0.375,0.594)(p<0.01),W和Fe之间有一定的相关性(r=0.452)(p<0.01),其余元素之间没有显著的相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]薄膜扩散梯度（DGT）——技术进展及展望[J]. 李财,任明漪,石丹,王燕,杨丽原,丁士明. 农业环境科学学报. 2018(12)
[2]湖泊疏浚堆场淤泥污染及潜在生态风险评价[J]. 刘敏,钟继承,余居华,郑小兰,范成新. 湖泊科学. 2016(06)
[3]重庆园博园龙景湖新建初期内源氮磷分布特征及扩散通量估算[J]. 潘延安,雷沛,张洪,单保庆,李杰. 环境科学. 2014(05)
[4]南四湖表层沉积物重金属的空间分布、来源及污染评价[J]. 刘良,张祖陆. 水生态学杂志. 2013(06)
[5]六价铬对黄颡鱼仔鱼和稚鱼的急性毒性效应研究[J]. 梁峰,杨绍贵,孙成. 农业环境科学学报. 2010(09)
[6]南四湖表层沉积物重金属的赋存形态及底部界面扩散通量的估算[J]. 刘恩峰,沈吉,王建军,袁和忠. 环境化学. 2010(05)
[7]滇池福保湾沉积物-水界面微量重金属扩散通量估算[J]. 李宝,丁士明,范成新,白秀玲,尹洪斌. 环境化学. 2008(06)
本文编号：3415082
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