新疆石河子水—土—空气—植物中氟迁移规律及风险评价

发布时间：2020-04-19 08:42

【摘要】：氟元素常见于自然环境中,是广泛分布在空气、土壤、水体和植物中的微量元素之一。从环境中摄入的氟过量或不足都会对人体产生影响。近年来,新疆为了发展经济引进大批的企业和工厂,燃煤和排污严重污染了空气、土壤、水体和植物,因此亟需开展新疆干旱盐碱环境下氟在水-土-空气-植物中分布特征及迁移转化规律的研究。本文以燃煤电厂集中的新疆石河子为研究对象,研究该地区土壤和水体中氟的分布特征,空气和植物的氟含量,分析迁移转化规律及其影响因素;研究石河子四种类型土壤对氟的吸附解吸特征;并结合数学模型,研究土壤中氟的污染程度和生态风险,揭示氟污染的高风险区域,为政府制定氟污染防治政策提供依据。主要研究结果如下:1.用GPS精确定位,采集石河子土壤、水、植物和空气样品,分析氟的含量及分布特征。研究表明,土壤中氟存在形式按均值大小表现为:Res-FWs-FO.M.-FFe/Mn-FEx-F。土壤总氟含量在石河子西北部、北部和东南部较高,西南部较低。氟在研究区地表水和大部分地下水中含量均较低,而在海拔较低的西北部地下水中较高,测定结果表明该处地下水可用于灌溉,但不能饮用,用该处地下水灌溉的植物叶片中的氟含量超过了GB 2762-2005中的氟污染物指标(1 mg/kg)。2.依据石河子空气氟含量测定结果模拟盆栽实验。研究表明石河子空气氟含量在一年中的浓度在0.03-3.37μg/m~3之间。从2016年10月到次年3月,空气中氟浓度较高,其它月份较低。较高的氟浓度会影响植物的形貌。随喷洒氟浓度的增加,小白菜、油麦菜根氟和叶氟含量均呈现先增加后逐渐平缓的趋势,表明这两者属于对氟敏感的植物,苜蓿根氟和叶氟含量逐渐增加,表明苜蓿对氟具有耐受性。植物的生物富集因子和转移因子随有效态氟浓度的增大而逐渐减小。3.对石河子四种类型土壤进行氟吸附解吸特征研究,结果表明,静态等温吸附解吸过程中,在初始氟浓度较低的情况下,土壤中氟离子会释放到溶液中。随着氟初始浓度的增大,土壤中氟吸附量与解吸量均相应增大。对四种类型土壤氟吸附过程进行Langmuir方程、Freundlich方程、线性吸附方程拟合,从拟合度来看,Langmuir方程结果最好。随着pH的增大,氟吸附量的变化趋势表现为减小并趋于稳定。4.用三种不同的方法评价石河子土壤氟的生态风险。内梅罗污染指数为1.86,表明土壤受到轻度污染,应减少氟的排放,该方法在评价时可能会缩小一些因子的影响作用。潜在生态风险分别用氟总量(ER_(tot))、氟有效态含量(ER_(bc))和氟有效性因子(ER_(bf))模型进行评价,其准确性由大到小的顺序是ER_(tot)ER_(bf)ER_(bc),表明模型ER_(tot)能更好地评价该地区土壤氟的生态风险;潜在生态风险指数介于0.21-4.29之间,西南部风险程度低,说明该处污染水平低,而西北部、北部和东南部风险程度表现为中等到极高,说明这些地区的部分土壤受工厂影响,污染水平较高,需要关注土壤氟污染的修复。
【图文】：

模式图,系统污染,模式图

图 1-1 氟对生态系统污染模式图Figure 1-1 Pollution pattern map of fluorine to the ecosystem从污染源进入空气后，经过干湿沉降过程，作用于周围人体等），通过食物链和饮水过程进入人和动物体内使露在空气中，，能反映出环境的污染程度及污染变迁。随大批的炼铝厂及磷肥厂，这些工厂每天向空气环境排放周围的环境。据 Dasslag 的分析，有些煤含氟量达 14中 78%以上的氟会扩散到空气中。在我国湖北、贵州等、取暖、烘烤食物，燃煤将大量的氟直接排放到空气中2 mg/m3之高。据报道，新疆煤炭产量将从 2016 年的 109t，这些煤炭将主要以电能的形式向全国供应，燃煤的氟污染不容忽视[12]。的危害要的微量元素，在动物和人体中能够维持正常的生理活足都会影响健康[13]。氟的缺失会损害牙齿，使它们轻易和疾病的减少造成不利影响，包括牙齿氟中毒(>1.5 mg

分布图,采样点,分布图,土壤

集与预处理的采集和预处理新疆绿洲石河子土壤为研究对象，采样点分布如图 2-1 所土壤。采用对角线取样法进行表层土壤取样。采样深度 0的主要范围。典型地块对角线上均匀布置 3～5 个采样点 1 kg 左右的土壤，装进干净的聚乙烯塑料袋，同时进行编，然后将采集的样品带回实验室。剖面土壤取样深度约 100层土壤约 500 g。土壤样品在实验室自然风干。晾干后，的根系、石块和其他杂物。磨细过 100 目尼龙筛备用，用基本理化性质。研究区范围内共采集表层土壤 77 个，3 种共 18 个。量测定采用NaOH碱熔法，土壤各形态氟测定采用连续分 2-3。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X132;X820.4

【参考文献】