燃煤电厂周围土壤重金属污染及天然放射性水平研究

发布时间：2017-07-27 11:31

  本文关键词：燃煤电厂周围土壤重金属污染及天然放射性水平研究

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【摘要】：燃煤电厂为经济发展提供强大能源动力的同时,也带来严重的环境污染问题。随着电力工业的不断发展壮大,燃煤污染已给我国环境带来巨大压力,燃煤电厂所引起的环境污染问题须引起高度重视,尤其是燃煤电厂周围土壤重金属污染以及天然放射性水平问题。本研究在重金属与辐射监测与防护方面具有重要的理论与现实意义。在西安市周边两大燃煤电厂(渭河和余下燃煤电厂)周围采集土壤样品,每个采样点分为0-20cm即A层和30-50cm即B层。测定了土壤一系列的理化指标,并运用X-Ray荧光光谱仪测定了研究区土壤中常量组分和重金属含量水平,采用修正的BCR连续提取法分析了土壤样品中重金属的赋存形态；应用低本底多道伽玛能谱法分析燃煤电厂周围土壤中的天然放射性核素含量。主要结论如下：(1)渭河燃煤电厂周围土壤各项理化指标分别为：pH值的平均值为8.17,属于碱性环境。土壤电导率平均值为360.58μS/cm,属于低盐度等级,对敏感作物有障碍。黏粒占19.7%,粉粒占63.0%,砂粒占17.2%。常量元素中Si02和A1203的标准偏差较大。渭河电厂周围土壤中常量元素变异系数均较低。余下燃煤电厂周围土壤各项理化指标分别为：pH值的平均值为7.25,属于中性环境。土壤电导率范围为范围为89.4-317.0μS/cm,平均值为168.11μS/cm,属于无盐度范围,一般作物生长正常。碳酸钙的含量较低在A层和B层的平均值分别为0.40%和0.56%。土壤质地粉粒为主占61.1%。常量元素含量波动不大,仅A1203含量的标准偏差较大。(2)渭河燃煤电厂周围土壤重金属Co在0-20cm和30-50cm的含量分别是陕西土壤背景值2.74倍和2.58倍；Cr在0-20cm和30-50cm分别是陕西土壤背景值的1.76和1.86倍,Cu、Mn、Ni和V的含量均接近或略高于陕西土壤背景值,As和Zn未超过土壤背景值。Co和Cr的超标倍数最大。余下燃煤电厂周围土壤中重金属As在0-20cm和30-50cm别是陕西土壤背景值的2.10倍和1.95倍；Co分别是陕西土壤背景值的4.55倍和4.24倍；Cr分别是背景值的2.25倍和2.55倍；Cu分别是陕西土壤背景值的1.54倍和1.64倍；Mn别是背景值的1.20倍和1.25倍；Ni分别是背景值的1.36倍和1.55倍；Pb分别是土壤背景值的1.59倍和1.43倍。余下电厂重金属元素除了Zn的含量未超过土壤背景值,其余重金属含量均超标,且Co的超标倍数最大。(3)渭河燃煤电厂周围土壤8种重金属非稳定态的比例按照从大到小的顺序排列为：pb(83.68%)Mn(76.27%)Cd(74.34%)Ni(57.16%)Cu(56.88%) Co(48.65%)Zn(45.83%)Cr(32.64%)。余下燃煤电厂周围土壤乙酸提取态的比例大小的排序为：CoMnCdNi PbZnCrCu,重金属Co、Mn和Cd的乙酸提取态较高,有一定的环境风险。可还原态及可氧化态的比例大小顺序分别为：MnPbCuCdZnNi CrCo和CdZnCoNiCuCrPbMn。Mn的可还原态比例最大,而Cd的可氧化态比例最高。(4)渭河燃煤电厂周围土壤中各重金属总的潜在生态风险指数为0-20cm大于30-50cm。纵向看两层均属于无污染-轻度污染,富集因子最大的均为Co,其次为Cr。内梅罗综合污染指数从0-20cm和30-50cm的平均值分别为2.16和2.34,属于中度等级,表明土壤作物均受中度污染,污染负荷指数均为1.18和1.19,属于中度污染水平。余下燃煤电厂重金属内梅罗综合污染指数从0-20cm和30-50cm的平均值分别为3.51和3.35,属于重度等级,土壤作物均受污染已相当严重。染负荷指数分别为1.62和0.82属于中度污染水平。(5)渭河燃煤电厂的室外年有效剂量在不同深度的平均含量分别为：0.089mSv/y和0.086 mSv/y。余下燃煤电厂的室外年有效剂量率在不同深度平均含量分别为：0.104 mSv/y和0.103 mSv/y,均接近或略高于西安室外年有效剂量率。(6)根据相关性分析、因子分析和聚类分析,燃煤电厂周围土壤中重金属元素和放射性核素来源不尽相同,可分为3类。渭河燃煤电厂第一类是：Co-Cr-232Th-226Ra-40K人为它们是人为来源,主要来源于燃煤电厂。第二类是：Cu-Pb-Zn可能受到研究区道路机动车辆的影响。第三类是：As-Mn-Ni-V,他们的来源与其他元素不同。主要是自然来源,受成土母质的影响,同时又受到交通对他们的影响。余下燃煤电厂土壤重金属含量与天然放射性来源分析,第一类：Co-Cr和232Th-226Ra-40K，，他们是人为活动的影响,主要来源于燃煤电厂。第二类：As-Mn-Ni-V为一类,分析它们的主要来源为燃煤电厂与自然因素的共同影响。第三类：Cu-Pb-Zn为一类,可能受周围交通的影响。
【关键词】：燃煤电厂 土壤 重金属 形态 放射性 来源
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X773
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 选题背景与研究意义11-13
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 土壤重金属来源和危害13-15
• 1.2.1 土壤中重金属来源13-14
• 1.2.2 土壤中重金属的危害14-15
• 1.3 土壤中天然放射性核素的来源与危害15-18
• 1.3.1 天然放射性核素的来源15-16
• 1.3.2 天然放射性核素对人体的危害16-18
• 1.4 燃煤电厂造成的环境问题18-19
• 1.5 燃煤电厂周围土壤重金属及天然放射性核素的研究19-21
• 1.5.1 国外研究现状20-21
• 1.5.2 国内研究现状21
• 1.6 重金属评价指数21-23
• 1.7 土壤天然放射性指标23-24
• 1.7.1 等效镭浓度Ra_(eq)23-24
• 1.8 本研究的主要内容24-27
• 第二章 实验材料与方法27-33
• 2.1 研究区域概况27-28
• 2.2 样品采集与处理28-29
• 2.3 样品分析与检测29-33
• 2.3.1 土壤理化性质的检测29-31
• 2.3.2 土壤中常量组分和重金属元素的测定31
• 2.3.3 土壤中重金属形态测定31
• 2.3.4 土壤天然放射性核素的测定31-33
• 第三章 电厂周围土壤的理化性质分析33-39
• 3.1 土壤pH值33-34
• 3.2 土壤电导率34
• 3.3 土壤烧失量34-35
• 3.4 土壤碳酸钙35
• 3.5 土壤磁化率35-36
• 3.6 土壤质地36-37
• 3.7 常量元素含量37-39
• 第四章 电厂周围土壤重金属含量及分布特征39-51
• 4.1 燃煤电厂周围土壤金属含量描述性统计分析39-44
• 4.2 燃煤电厂周围土壤金属含量空间分布特征44-45
• 4.3 燃煤电厂周围土壤重金属形态的分布特征45-51
• 4.3.2 余下燃煤电厂周围土壤中形态48-51
• 第五章 燃煤电厂周围土壤重金属污染现状评价51-61
• 5.2 渭河电厂污染评价结果51-56
• 5.2.1 渭河电厂地累积指数评价结果分析51
• 5.2.2 渭河电厂Hakanson潜在生态危害指数的污染评价结果分析51-52
• 5.2.3 渭河电厂富集因子评价结果分析52-54
• 5.2.4 渭河电厂表层土壤内梅罗污染指数法分析54-55
• 5.2.5 渭河电厂土壤污染负荷指数55-56
• 5.3 余下电厂污染评价结果56-61
• 5.3.1 余下电厂地累积指数评价结果分析56-57
• 5.3.2 余下电厂Hakanson潜在生态危害指数的污染评价结果分析57
• 5.3.3 富集因子评价结果分析57-59
• 5.3.4 余下电厂表层土壤内梅罗污染指数法分析59-60
• 5.3.5 余下电厂表层土壤污染负荷指数法分析60-61
• 第六章 燃煤电厂周围土壤天然放射性核素水平61-67
• 6.1 电厂周围土壤中天然放射性核素水平61-63
• 6.1.1 渭河燃煤电厂周围土壤中天然放射性核素水平61-62
• 6.1.2 余下燃煤电厂周围土壤中天然放射性核素水平62-63
• 6.2 电厂周围土壤中的等效镭浓度63-64
• 6.3 电厂周围土壤中的年有效剂量当量64-67
• 第七章 燃煤电厂周围土壤重金属与放射性来源分析67-79
• 7.1 渭河电厂周围土壤中重金属元素之间的多元统计分析67-72
• 7.1.1 渭河电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的相关性分析67-69
• 7.1.2 渭河电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的因子分析69-70
• 7.1.3 渭河电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的聚类分析70-71
• 7.1.4 渭河电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的来源分析71-72
• 7.2 余下电厂周围土壤中重金属元素之间的多元统计分析72-79
• 7.2.1 余下电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的相关性分析72-74
• 7.2.2 余下电厂周围土壤重金属含量的因子分析74-75
• 7.2.3 余下电厂周围土壤重金属含量的聚类分析75-76
• 7.2.4 余下燃煤电厂周围土壤重金属含量与放射性核素的来源分析76-79
• 第八章 结论与展望79-83
• 8.1 主要结论79-82
• 8.2 不足与展望82-83
• 参考文献83-93
• 致谢93-95
• 攻读学位期间研究95

【参考文献】

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本文编号：581225