乾务水库表层沉积物氮磷和重金属时空分布特征与生态风险评价

为了解乾务水库表层沉积物中的环境质量状况,于2019年丰、枯两季(8月和10月)对库区6个采样点的氮磷营养元素和8项重金属进行了监测,采用综合污染指数法、地累积指数法及潜在生态风险指数法开展生态风险评估和溯源分析。结果表明:乾务水库表层沉积物中TN和TP浓度在丰、枯水期的平均值分别为2010和433、1873和308 mg/kg,且总体呈现库中高、南北两端低的时空分布特征。综合污染指数评价结果表明,乾务水库整体TN为重度污染,TP为轻度污染。乾务水库表层沉积物中Hg、As、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为0.22、10.64、30.97、293.25、17.51、21.01、102.65和55.32 mg/kg。时空分布方面,除Mn和Zn外,其他重金属在丰水期污染相对枯水期较重;受水库地形和季节性调水影响,除Mn和Pb外,其他重金属浓度水平在丰水期均表现出库首至库中区域(Q3和Q4采样点)为高值区,库中至库尾区域(Q2和Q3)在枯水期则为高值区。地累积指数法及潜在生态风险指数法评价结果均表明,Hg为主要的生态风险贡献因子,贡献率达75.8%,库区综合潜在生态风险等级总体为中风险。

城市饮用水水源规范化管理机制及其对水质改善的驱动作用

通过梳理饮用水水源管理历程及决策部署,系统分析城市饮用水水源地规范化管理机制组成与结构,总结了规范化管理机制对地方水源管理工作落实的压力传导方式。相关数据分析表明,管理机制对水源管控的驱动作用主要体现在3个方面,地方行政管理部门通过水源调整及地表和地下水联网供水,进一步优化了水源地取水布局以保障水质安全;通过保护区整治防止了社会经济活动对水源的直接影响;通过生态补偿限制了水源地上游排污总量。该文为下一步管理及水源风险防控政策的制定提供了参考。

北江清远段地表水及沉积物中酞酸酯的分布特征与风险评估

北江作为清远市居民的主要生活饮用水水源,水体中持久性有机污染物污染问题备受重视,但目前对于北江清远段水体中酞酸酯的研究较少。了解PAEs的分布、来源、健康及生态风险,对于保障北江清远段居民的饮用水安全具有重要意义,可为北江水生态环境保护管理提供参考。于2016年7月(丰水期)和12月(枯水期)在北江清远段流域采集地表水和沉积物样品,采用气相色谱质谱(GC-MS)法测定了北江清远段水和沉积物中酞酸酯含量,分析其污染水平和分布特征,并开展健康风险和生态风险评估。结果表明,北江清远段地表水中丰水期和枯水期PAEs质量浓度范围分别在nd-7.71μg?L^(-1)和0.55-7.92μg?L^(-1)之间,沉积物PAEs质量分数范围分别在0.346-3.31μg?g^(-1)和0.66-91.35μg?g^(-1)之间,与长江武汉段、第二松花江、珠江、法国塞纳河等国内外河流湖泊相比,北江清远段水中PAEs污染处于中等偏低的污染水平,而沉积物处于中等污染水平。丰水期水中PAEs主要来源于工业生产过程和当地居民生活垃圾,枯水期水中PAEs主要来源于生活垃圾和工业生产垃圾;丰枯两季沉积物中PAEs主要来源家庭塑料垃圾的排放。枯水期邻近坑口咀的采样点(BJ-3)∑PAEs和DEHP存在致癌风险,而其他采样点存在潜在非致癌风险;而沉积物中PAEs对水藻类和鱼类的毒害效应高于甲壳类。

江库连通条件下珠海市饮用水源水质分布特征及水资源调配措施

珠海市河流型和水库型饮用水源的补给来源均主要来自西江,其中水库型水源主要通过西江泵站调水的方式进行蓄水。利用聚类分析和判别分析对水源水质时空分布特征进行了分析,讨论水期变化和水源位置等因素对水源水质的影响,并通过水力停留时间计算和相关性分析,初步探讨了水资源调度及水力停留时间对水源水质的影响。结果表明:珠海市水源水质可分为西江上游河流型水源、西江下游河流型水源和水库型水源3类;水库型水源中的总磷、粪大肠菌群、硫化物、硝酸盐浓度低于河流型水源,其中,水库型水源、河流型水源中的总磷浓度分别为0.01~0.04、0.04~0.12 mg/L,硝酸盐浓度分别为0.006~1、0.100~2 mg/L;上游河流型水源受咸潮上溯影响较小,下游河流型水源枯水期硫酸盐及氯化物浓度显著上升,但丰水期水质与上游河流型水源差异较小。基于上述分析结果,提出水资源调配措施:1)通过延长水库水力停留时间,包括提高库容量较大水库利用率,调整水库与泵站的连通方式等,以发挥水库型水源营养盐自净功能。2)枯水期可发挥上游河流型水源咸潮抵御的功能优势,保障水源盐度达标,丰水期可发挥下游河流型水源供水成本较低的优势,加大其水源取水比例。3)优先选取总磷、硝酸盐浓度较低(如总磷浓度达到湖库型水源Ⅲ类标准限值),且距离城区较近的泵站进行供水。通过上述措施的实施,提高水质因素在水资源调配中的作用,降低水资源调度对水源水质的冲击和水源水质超标风险。

北江清远段有机氯农药的污染特征与风险评估

北江作为清远市居民的主要生活饮用水水源,水体中持久性有机污染物污染问题备受重视,但目前对于北江清远段水体中酞酸酯的研究较少。了解OCPs的分布、来源及健康、生态风险,对于保障北江清远段居民的饮用水安全,给北江水生态环境保护管理提供技术支持具有重要参考意义。2016年7月和12月于北江清远段采集40个水和表层沉积物样品,采用高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪(HRGC-HRMS)法测定了样品中的有机氯农药(Organochlorine Pesticides,OCPs),分析了北江清远段水环境中OCPs的残留特征,并进行了健康和生态风险评估。结果表明,北江清远段水和沉积物中OCPs的残留较少,检出率低。丰枯两季水中仅有异狄氏剂(Endrin)和六氯苯(HCB)2种化合物被检出,丰水期水中ΣOCPs质量浓度为0.25-12 ng?L^?1,枯水期水中ΣOCPs质量浓度为nd(表示未检出)?3.29 ng?L^?1;沉积物中5种目标化合物:HCB、六六六(γ-HCH)、狄氏剂(Dieldrin)、滴滴伊(p,p’-DDE)、滴滴涕(o,p’-DDT)被检出,丰水期沉积物中ΣOCPs质量分数为0.14-5.58 ng?g^?1,枯水期沉积物中ΣOCPs质量分数为0.02-2.16 ng?g^?1。OCPs的污染源解析结果表明,沉积物中DDT为历史残留导致,γ-HCH来源于杀虫剂林丹。致癌风险和非致癌风险评价结果表明,北江清远段水中OCPs对人体均未达到致癌风险。采用淡水沉积物环境质量基准法和效应区间中低值法评价沉积物中OCPs生态风险,发现丰水期BJ-1、BJ-4、BJ-6采样点对水生动物产生不良反应。

北江枯水期多环芳烃的污染分布特征与风险评估

2016年12月北江清远段采集19个水和表层沉积物样品,采用气相色谱质谱(GC-MS)法测定了样品中的多环芳烃(PAHs),分析了枯水期北江水环境中PAHs的污染水平,并对生态风险进行了评价。结果表明,枯水期北江清远段水中PAHs浓度范围为41.2~413.8 ng·L-1,主要以二环芳烃和三环芳烃为主,与国内外已报道河流湖泊相比,北江清远段水中PAHs污染处于中等污染水平;沉积物中PAHs浓度范围为54.8~951.5 ng·g-1,以三环芳烃和四环芳烃为主,与国内外河流湖泊沉积物相比较,处于低污染水平。运用特征比值法对PAHs来源进行分析,北江清远段水和沉积物中枯水期PAHs污染来源主要由燃烧源所致,部分采样点存在混合源。通过计算终生致癌风险(ILCR)模型对北江清远段水体进行健康风险评价,结果表明,枯水期各采样点的致癌风险可忽略,婴幼儿的PAHs致癌风险高于青少年和成人。采用效应区间低、中值法(ERL/ERM)对枯水期表层沉积物中PAHs进行生态风险评价,个别点位表层沉积物中Dib超出ERL值,对生态环境潜在负面效应较小。

克鲁伦河流域地下水饮用水水源中挥发性有机物的污染特征与风险评价

为明晰克鲁伦河流域地下水饮用水水源中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的污染特征和风险水平,采用吹扫捕集气相色谱质谱联用仪对2020年8月在克鲁伦河流域采集的12个水样(7个地表水、5个地下水)进行分析,并采用美国国家环境保护局(US EPA)推荐的健康风险和生态风险评价模型对VOCs风险进行评价。结果表明:研究区域水体中VOCs污染程度较低,总体呈现地下水略高于地表水的状况;12个采样点均有VOCs检出,其中1,1-二氯乙烷、2,2-二氯丙烷、1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烷、1,1-二氯乙烯检出率为100%;检出的VOCs中,1,3-二氯丙烷浓度最高,为1186.44~4677.97 ng/L,平均值为2524.01 ng/L,邻二甲苯浓度最低,平均值仅为0.99 ng/L;各采样点无非致癌健康风险,致癌健康风险在可接受范围内,对水生生物有中等强度生态风险。

海拉尔河及傍河地下水饮用水源中挥发性有机物的污染特征与风险

为明晰海拉尔河及傍河地下水饮用水源中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的污染特征和风险水平,对2020年8月在海拉尔河及傍河地下水采集的12个水样采用吹扫捕集气相色谱质谱联用仪进行了检测分析.结果表明,12个采样点均有VOCs检出,研究区域水体中VOCs污染程度低,总体呈现地下水污染略高于地表水的状况,其中溴二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、2,2-二氯丙烷、1,2-二溴-3-氯丙烷、二溴甲烷、1,3-二氯丙烷检出率为100.00%.检出的VOCs中,1,3-二氯丙烷的质量浓度ρ最高,平均值为2480.23 ng·L^(-1),范围为1135.59~3491.53 ng·L^(-1);ρ(氯苯)最低,平均值仅为2.96 ng·L^(-1).采用USEPA(美国环境保护局)推荐的健康和生态风险评价模型评估VOCs风险,结果显示各采样点位无非致癌健康风险,致癌健康风险在可接受范围内;水生生物有中等强度生态风险.

菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205的反硝化特性

为强化硝酸盐污染水的反硝化脱氮,研究了反硝化新菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205~T利用不同碳源的缺氧反硝化性能,以及利用固体碳源聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的好氧反硝化特性.结果表明,在缺氧状态下,菌株SL-205~T分别以乙酸钠、琥珀酸钠和PHBV为唯一碳源时,硝酸盐去除率均达到99%以上;当初始硝态氮浓度为315mg/L时,PHBV的最适投加量为2.0g/L.菌株SL-205~T能利用PHBV进行好氧反硝化,当反应进行到36h时,硝酸盐去除率达到94.54%,平均反硝化速率为8.69mg/(L·h),并且在反应结束时没有亚硝酸盐和氧化亚氮的积累.以上结果为该菌株在废水脱氮处理中的应用奠定了实验基础.

海拉尔河典型傍河型地下水源砷的富集机制与溶解性有机物三维荧光特性解析

傍河型地下水是我国北方地区较为普遍的一种饮用水水源地类型,其水质水量受临近河道和地下径流补充双重影响.海拉尔河沿线傍河型地下水源中砷浓度较高,备受关注.溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是影响地下水中砷释放的主要因素,为此,本研究对海拉尔河和沿线地下水水源中砷(As)的含量和DOM进行调查监测,展开三维荧光光谱分析,利用平行因子法确定水体的有机物组分,对探究砷的富集机理具有重要意义.结果表明,满洲里水体中DOM包括含陆源类腐殖质(C1)、类醌化合物(C2)和微生物来源的腐殖质(C3)的3种组分.傍河地下水源的腐殖化程度高于地表河流,且浅水井多为陆源和微生物源混合来源有机物.有机质通过多种方式影响地下水中砷的浓度,主要为C1通过络合方式促进溶解性砷浓度升高,C2则穿梭于易分解的DOM、Fe和As之间,对微生物的氧化还原作用起传递作用.综上,在陆源类有机物和微生物利用内源有机碳的共同作用下,使As在地下水中的浓度逐年升高.

疫情背景下长江中游地区典型饮用水源中PPCPs分布特征与风险评估

对新冠疫情(COVID-19)背景下长江中游武汉段的18个集中式饮用水源地共26个采样点进行水体样品采集.采用超高效液相色谱三重四极杆串联质谱(UPLC-MS/MS)对样品中的药品与个人护理品(PPCPs)的31种物质进行检测,分析了PPCPs的污染特征和生态与健康风险.结果表明,在26个采样点中,共检出23种PPCPs,其中有5种物质在所有点位均有检出,∑PPCPs浓度范围介于102.44~745.78 ng·L^(-1),平均值为206.87 ng·L^(-1).检出污染物浓度最高的物质为水杨酸和强力霉素,浓度范围介于28.24~534.24 ng·L^(-1)和28.72~416.60 ng·L^(-1).从空间分布来看,汉江抗生素类PPCPs浓度整体高于长江,而其他种类PPCPs,则表现为长江较高于汉江.生态风险评价结果表明,汉江的生态风险高于长江,藻类风险水平高于无脊椎动物和鱼类,其中水杨酸、强力霉素、林可霉素和金霉素对藻类风险水平较高.健康风险评价结果表明,饮水途径对成人及儿童产生的风险范围分别介于1.14×10^(-4)~1.36×10-1和1.04×10^(-4)~8.21×10-1,风险水平总体较低,但儿童健康风险高于成人,需要引起重视.通过与近年来长江和汉江流域PPCPs的检出情况对比,疫情背景下长江武汉段PPCPs的污染水平属于中等水平,汉江武汉段的PPCPs污染水平较高.

珠海市磨刀门水道输水水源水库群浮游植物群落特征及其环境驱动因子

磨刀门水道是珠江水系的主要出海口,也是粤港澳大湾区珠海和澳门等多个城市的重要水源地.于2021年丰、枯两季(8月和10月)对珠海市磨刀门水道13个采样点的水质和受其供水的4个饮用水水源水库群21个采样点水质状况和浮游植物开展了调查,并探究了相关驱动机制. 4个水库浮游植物群落结构的解析结果显示,浮游植物共有8门73属150种,种类和相对丰度均以蓝藻、绿藻和硅藻为主,其中大镜山水库(DJS)和杨寮水库(YL)蓝藻在丰、枯两季的相对丰度均超过90%,竹仙洞(ZXD)和竹银水库(ZY)的蓝藻、绿藻和硅藻在不同时期分别占优,且分布较均衡.Shanno-Wiener指数(H)、 Pielous均匀度指数(J)和Margalef丰富度指数(D)说明竹银水库的浮游植物生物多样性最丰富,指示水体最优,竹仙洞水库次之,大镜山水库是4个水库中浮游植物多样性最少的水库.PCoA分析表明大镜山水库和杨寮水库浮游植物群落结构具有相似性(P>0.05),且该2个水库和竹仙洞水库、竹银水库均具有显著差异性(P<0.05).冗余分析(RDA)结果显示,硝酸盐氮(NO~-)、总溶解性有机碳(TOC)、总磷(TP)、氯化物(Cl^(-))和氨氮(NH^(+)_(4)-N)是影响浮游植物群落分布的主要环境因子.研究结果揭示了4个水库浮游植物群落受磨刀门水道输水带来的营养盐外源影响较大,提示应着重改善磨刀门水道水质,以达到改善和预防水库水体富营养化,确保饮用水水源安全的目的.

武汉典型饮用水水源中典型 POPs污染特征与健康风险评估

为了揭示武汉典型饮用水水源中典型持久性有机污染物(POPs)的污染特征与风险水平,采用固相萃取-气相色谱-质谱定性定量分析法,对武汉长江及其支流上18个典型集中式饮用水水源地,共26个采样点水体中多环芳烃(PAHs)、有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)浓度进行了检测,分析了POPs的污染水平,并开展健康风险评估.结果表明,26个采样点均有PAHs检出,除苯并[k]荧蒽检出率为88.46%外,其他15种单体检出率均为100.00%,多环芳烃累积ρ(ΣPAHs)检出范围为57.04~475.79 ng·L^(-1),平均值为173.86 ng·L^(-1).PAHs污染程度总体较低,PAHs主要以中低环芳烃为主,来源于以石油源为主的混合源.共有8种OCPs被检出,(ΣOCPs)范围为ND~4.57 ng·L^(-1),平均值为0.78 ng·L^(-1),OCPs浓度水平相对较低.共有24种PCBs被检出,ρ(ΣPCBs)范围为ND~77.49 ng·L^(-1),平均值为9.88 ng·L^(-1),PCBs主要以不易降解的高氯联苯为主,部分点位PCBs浓度超过我国地表水环境质量标准限值,HeptaCBs-180物质需要引起持续关注.健康风险评估结果显示,研究区域内PAHs和PCBs的致癌风险指数均处于10^(-6)~10^(-4),对人体可能产生潜在的致癌风险;OCPs和PCBs的非致癌风险指数均小于1,不会对人体产生非致癌风险.

新冠疫情下武汉典型饮用水水源中DBPs污染特征与风险评估

为了揭示新冠肺炎疫情下武汉典型饮用水水源中消毒副产物(DBPs)的污染特征与风险水平,选取武汉典型饮用水源地26个采样点位,采用N,N-二乙基-1,4-苯二胺分光光度法和气相色谱仪-微池电子捕获检测器(GC-μECD)法分别对水体中残余氯消毒剂和DBPs进行了检测,并开展健康与生态风险评估.结果表明,26个点位中有16个检出了游离氯或总余氯,检出最大浓度为0.04 mg·L^(-1),部分点位游离氯超过了国家地表水标准,靠近城市污水厂排水口的点位浓度相对较高.对10个代表性点位进行了34种DBPs的检测,有24种物质被检出,检出率为10.00%~100.00%;ρ(总DBPs)浓度范围为0.11~104.73μg·L^(-1),平均值为7.26μg·L^(-1).三氯甲烷检出浓度最高,浓度范围为9.98~11.15μg·L^(-1),平均值为10.47μg·L^(-1);一溴一碘乙酰胺检出浓度最低,浓度范围为ND~0.11μg·L^(-1),平均值为0.01μg·L^(-1);研究区域内DBPs总体检出水平较低.健康风险评估结果显示,DBPs不会对人体产生致癌和非致癌健康风险;生态风险评估结果表明,三氯甲烷对水生生物有较高的生态风险.

磨刀门水道输水水库群饮用水源水质的时空变化

饮用水源水质保护是保障饮用水安全供应的重要环节,分析饮用水源水质及时空变化可为水源地水质提升方案的制定提供重要基础.因此,本研究结合我国《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和加拿大环境水质指数部长理事会(CCME-WQI)对粤港澳大湾区磨刀门水道及受其供水的杨寮水库、乾务水库、竹银水库、竹仙洞水库和大镜山水库群丰水期及枯水期10种常规水质指标进行评价,探讨水质的时空分布特征并进行江库连动和库库连通供水模式下水质相关性分析.结果表明,珠海市磨刀门水道和5个水库水质中氨氮(NH_(4)^(+)-N)、总磷(TP)、总氮(TN)和氯化物这4个指标均不同程度地超过了Ⅲ类水质标准限值,最大值分别为2.22、0.28、5.38和1620 mg·L^(-1).受到咸潮上溯和地表径流等影响,水质指标表现出明显的时空差异(P<0.05).CCME-WQI值表明,珠海磨刀门水道输水水库群水质质量总体一般,空间上水质质量优劣排序为:杨寮水库(93.21)>竹仙洞水库(84.71)>竹银水库(82.57)>乾务水库(77.62)>大镜山水库(68.35)>磨刀门水道(63.40).水质相关性分析表明大镜山水库和竹银水库水质情况受到了磨刀门水道的影响,是改善水源水质的主要治理对象.

内蒙古东北部地区地下-地表饮用水源多环芳烃污染特征与风险

多环芳烃是水环境中普遍存在的有害污染物,了解多环芳烃的污染特征与风险水平对饮用水源地的可持续发展及饮水安全具有重要意义.为此,采用固相萃取-气相色谱-质谱定性定量分析法对内蒙古东北部地区的满洲里和新右旗饮用水源33个(包含22个地下水和11个地表水)采样点中多环芳烃的残留进行了测定,分析了多环芳烃的污染水平并进行了健康和生态风险评估.结果表明,研究区域饮用水源水体33个采样点均有PAHs检出,除苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘和二苯并[a,h]蒽这3种单体检出率范围为36.36%~95.45%外,其余13种PAHs单体检出率均为100%.(ρΣ)PAHs检出范围为42.76~164.50 ng·L^(-1),平均值为90.82 ng·L^(-1),其中地表水和地下水中(ρΣ)PAHs检出范围分别为66.39~164.50 ng·L^(-1)和42.76~147.70 ng·L^(-1).检出的PAHs单体ρ(萘)最大,平均值达36.91 ng·L^(-1),ρ(蒽)最小,仅为0.81 ng·L^(-1),其中地下水与地表水采样点中各PAHs单体检出浓度没有明显差异(P>0.05).PAHs的污染处于国内外中等水平,主要以中低环为主(3~4环).采用比值特征法和主成分分析法对研究区域地下水和地表水中PAHs的来源进行解析表明,研究区域饮用水源水体中PAHs主要受到煤及生物质燃烧和石油燃烧的影响,部分地表水源水体受到石油源的影响.健康和生态风险评估结果表明,饮用水源地水体不会对人体造成健康风险,生态风险处于中等水平,但其中苯并[b]荧蒽(BbF)单体产生风险较高应引起持续地关注,从饮用水源地的可持续发展与饮水安全角度出发,应考虑采取必要监管与保护措施以防止进一步的污染.结果为饮用水源地PAHs的污染治理与防控提供了科学依据.