武河湿地重金属污染特征研究

发布时间：2017-03-23 15:05

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【摘要】：研究采用四酸消解法(HCI-HNO3-HF-HCIO4)、Tessier法及BCR法对样品进行处理,测定了武河湿地沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Hg七种重金属元素的全量含量及赋存形态,并测定了水体中上述各重金属元素的含量及湿地水土环境中各理化性质,分析了各重金属元素的含量特征、时空分布特征、污染来源、形态特征及其影响因子,并运用富集因子法、内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法及潜在生态风险指数法对湿地的污染程度和潜在生态风险进行了评价,以期为人工湿地处理城市污水提供科学依据。结果表明:(1)从含量上看,水体中Cu、Zn、Cd、As污染轻微或无污染,枯水期和平水期出现Pb、Hg污染,丰水期Cr污染严重;枯水期Zn、Cr变异系数较高,平水期Hg、Cr、Cu、Zn可能存在点源污染,而丰水期各金属元素分布相对均匀。上覆水中各重金属元素的含量呈现出类似的规律。表层沉积物中Cu、Zn、Cd、As、Hg污染严重,三个水期中各重金属元素的含量均为丰水期最高;水平分布特征上,与水环境中重金属的含量相比,其变异系数相对较小,分布较为均匀,仅枯水期Cu、Zn两种元素变异系数较高,可能存在点源污染。(2)沉积物中重金属含量垂直分布(0~30 cm)特征上,Cu分布规律不明显;Zn含量随深度增加而降低,Hg呈现出与之相反的趋势;Pb、As含量呈现出先降低后增加的趋势,并分别在10 cm、6 cm处出现一个低峰,不同的是As在10 cm出现一个高峰后变化相对平缓;Cr、Hg则呈现出增加后降低的趋势。(3)通过主成分分析、聚类分析及相关分析可以发现,水体中重金属元素最主要的来源是工农业活动废水排放,此外城市生活排污、生活垃圾的堆放及农药的不合理施用也是其重要的污染源;水体中Cu、Zn、Pb、Cr、Hg主要来源于工业污水和农业废水,Cd、As除此之外,还受生活垃圾和农药化肥的影响。沉积物中重金属最主要的来源也为人为源,如工业排污和农业废水,Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg均主要来源于此;农业化肥、农药及生活垃圾也可导致大量Cd、As元素进入自然环境;自然背景值对Cu、Zn、Hg等元素有一定的影响;物理、化学及生物活动对于Pb、Cr、Hg等稳定性较差的元素存在显著的影响。(4)三个水期(枯水期、丰水期、平水期)沉积物中Cu、Zn、Pb、As主要以残渣态形式存在,Cr元素主要以残渣态和有机结合态的形式存在,Cd、Hg均主要以可提取态的形式存在。通过对Tessier法和BCR法的比较,发现BCR法分析有效态金属时优势明显,Cu、Pb、Cr采用BCR法更为合适。(5)通过相关分析和回归分析发现,粒度、磁化率、pH、Eh、水体富营养化程度及金属元素全量含量均可影响重金属元素的赋存形态。(6)对湿地沉积物中重金属污染现状和存在的生态风险进行评价表明:其污染程度表现为平水期丰水期枯水期;Pb、As富集程度低、污染轻微,Hg富集程度较高,污染严重,Zn、Cu、Cd、Cr也表现出不同程度的污染;湿地重金属元素的潜在生态风险表现为丰水期平水期枯水期,Cu、Zn、Cr潜在生态风险轻微,Hg、Cd潜在生态风险较高。此外,各重金属元素CEF值均大于1,说明其受人为扰动影响较明显。
【关键词】：武河湿地 重金属污染特征 污染来源 形态特征 污染现状及生态风险评价
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 1 引言9-11
• 1.1 研究的意义和目的9-10
• 1.1.1 研究意义9-10
• 1.1.2 研究目的10
• 1.2 研究现状10-11
• 1.3 研究内容及思路11
• 2 材料与方法11-19
• 2.1 研究区域概况11-13
• 2.1.1 地理位置11-12
• 2.1.2 气候条件12
• 2.1.3 水文条件12
• 2.1.4 动植物资源12
• 2.1.5 生态功能12-13
• 2.2 样品的采集与预处理13
• 2.3 样品的处理与测定13-16
• 2.3.1 水样的处理与测定13-14
• 2.3.2 重金属总量的提取与测定14
• 2.3.3 沉积物中重金属形态的提取与测定14-15
• 2.3.4 沉积物中其他理化指标的测定15-16
• 2.3.5 精度与误差16
• 2.4 数据处理方法16-17
• 2.4.1 相关性分析16
• 2.4.2 主成分分析16-17
• 2.4.3 聚类分析17
• 2.5 武河湿地重金属污染现状及生态风险评价方法17-19
• 2.5.1 富集因子法17
• 2.5.2 内梅罗综合污染指数法17-18
• 2.5.3 污染负荷指数法18
• 2.5.4 地累积指数法18
• 2.5.5 潜在生态风险指数法18-19
• 3 武河湿地重金属污染的含量及分布特征19-36
• 3.1 湿地水土环境中重金属含量分析19-22
• 3.1.1 水体中重金属含量分析19-20
• 3.1.2 上覆水中重金属含量分析20-21
• 3.1.3 表层沉积物中重金属含量分析21-22
• 3.2 湿地水土环境中重金属时空分布特征22-25
• 3.2.1 水体中重金属污染时空分布特征分析22-24
• 3.2.2 表层沉积物中重金属时空分布特征分析24-25
• 3.3 湿地沉积物中重金属含量垂直分布特征分析25-26
• 3.4 湿地水土环境中重金属含量的相关性分析26-29
• 3.4.1 枯水期表层沉积物与上覆水中重金属含量的相关性分析26-28
• 3.4.2 丰水期表层沉积物与上覆水中重金属含量的相关性分析28
• 3.4.3 平水期表层沉积物与上覆水中重金属含量的相关性分析28-29
• 3.4.4 三个水期各重金属元素含量相关性分析29
• 3.5 湿地水土环境中重金属污染来源分析29-36
• 3.5.1 枯水期湿地水土环境中重金属污染来源分析29-32
• 3.5.2 丰水期湿地水土环境中重金属污染来源分析32-34
• 3.5.3 平水期湿地水土环境中重金属污染来源分析34-36
• 4 武河湿地沉积物中重金属形态特征研究36-52
• 4.1 Tessier法提取重金属的形态特征36-40
• 4.1.1 枯水期表层沉积物中重金属形态特征36-37
• 4.1.2 丰水期沉积物中重金属形态特征37-38
• 4.1.3 平水期沉积物中重金属形态特征38-39
• 4.1.4 小结39-40
• 4.2 BCR法提取重金属的形态特征40-42
• 4.2.1 BCR法提取的各重金属形态的地球化学性质40
• 4.2.2 平水期BCR法提取的各重金属的赋存形态特征40-42
• 4.3 Tessier法与BCR法的简单比较42
• 4.4 影响重金属形态特征的因素42-52
• 4.4.1 粒度42-45
• 4.4.2 磁化率45
• 4.4.3 pH、Eh45-47
• 4.4.4 水体富营养化程度47-49
• 4.4.5 重金属全量含量49-50
• 4.4.6 回归分析50-52
• 5 武河湿地污染现状及生态风险评价52-56
• 5.1 富集因子法评价52-53
• 5.2 内梅罗综合污染指数法评价53
• 5.3 污染负荷指数法评价53-54
• 5.4 地累积指数法评价54-55
• 5.5 潜在生态风险指数法评价55-56
• 6 结论与讨论56-59
• 6.1 结论56-58
• 6.1.1 武河湿地重金属污染含量特征56
• 6.1.2 武河湿地重金属污染来源56-57
• 6.1.3 武河湿地重金属污染形态特征57
• 6.1.4 影响重金属元素含量及赋存形态的因素57-58
• 6.1.5 武河湿地重金属污染现状及生态风险评价58
• 6.2 讨论与展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与的课题64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：263965