阳宗海重金属元素近期变化及砷污染记录研究

发布时间：2017-10-13 00:14

  本文关键词：阳宗海重金属元素近期变化及砷污染记录研究

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【摘要】：工业的迅猛发展,在给人类带来丰富物质财富的同时,也给人类社会带来了巨大困扰,这就是日益严重的环境污染。作为环境污染中持续性最强,影响最为严重的重金属污染,其不仅对生态系统造成严重危害,同时还危及人类生命安全。湖泊作为重金属污染物的一个重要储存库,对其重金属元素变化规律的探寻,不仅有助于对污染过程、污染源、及其与周边社会发展历史的相关性研究,同时也有助于对周边生态所存在的风险评价及今后的产业布局和产业规划。阳宗海是云南的9大高原湖泊之一,自上世纪60年代,随着周边工业的发展,其水体污染日益严重。尤其是2008年所爆发的砷污染事件以及后续的治理工程对湖泊的生态环境造成了较大的冲击,使得阳宗海在过去几十年内经历了稳定的和突发性的重金属污染过程。湖泊沉积物可记录湖泊重金属的垂向分布变化规律,对其展开研究,不仅有助于阐析解湖泊流域内的人类活动与自然环境相互作用历史,同时对环境现状评价、环境污染演变的研究也具有重要意义。为此,本研究以2013年在阳宗海沉积较为稳定的湖心处(24°54'24.21''N,103°00'19.99''E)所采集的一根长60厘米的岩芯沉积物为研究对象,通过元素测定,基于CRS模型建立了阳宗海100多年以来的年代学序列。希望以此来研究阳宗海一百多年的重金属污染历史以及周边流域的人类活动对湖泊造成的影响。具体结论为:(1)通过实验比较,优化条件,确定了以电热板加热消解,以硝酸、盐酸、高氯酸为消解体系,以精度高电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)为分析手段的测定方法。实验结果显示,七种重金属元素的检出限在0.01-0.03μg/kg之间,加标回收率在95%-105%之间,所有平行样的RDS不超过5%,确定了分析方法的可行性。(2)阳宗海沉积物记录中的重金属元素Cr、Co、Ni、Cu、As、Cd、Pb和Zn的浓度分别为33-116 mg/kg、10.89-69.30 mg/kg、20.19-69.30 mg/kg、86.46-223.19 mg/kg、35.44-479.12 mg/kg、3.04-10.47 mg/kg、32.61-147.72 mg/kg、112-523 mg/kg。(3)通过地质累计指数方法,评估出阳宗海重金属污染状况,As污染最为严重,其次Pb、Zn、Cd污染也较严重,元素Cu,Cr,Ni,Co未出现污染迹象。(4)利用主成分(PCA)方法对元素来源、沉积阶段进行了解释,结果表明阳宗海的沉积可分为稳定、自然的沉积,稳定、受人类活动污染,不稳定、受人类活动及湖泊地球化学环境剧烈变化影响,三个沉积阶段。(5)结合表层沉积物相关文献、阳宗海流域状况以及稳定铅同位素的分析,讨论了阳宗海沉积物中的金属来源,其中Cr主要来源于流域土壤的侵蚀,而类似的Co、Ni、Cu也来源于天然来源,但它们有不同的输入途径。湖泊附近的云南铝厂和火电厂的煤炭和矿石消耗对沉积物中的元素Pb、Cu、Zn、Cd的污染有着一定贡献,元素Pb受到非点源污染,而大气中的痕量金属铅来源被认为是阳宗海中铅的主要物质来源。元素As主要受到了点源污染,非法的硫酸厂所生产含砷废渣处理不及时,经过暴雨冲刷,通过径流大量进入湖泊造成砷污染事件。(5)As污染后,经治理及相关保护管理措施,虽湖泊中重金属元素的浓度已减少,阳宗海水质已得到改善,但湖泊的地球化学环境以及生态环境的异常变化值得注意。因此,有必要建立一个完整的环境监测保护系统,以防止类似事件的发生,以及应对处理类似事件,特别是当自然生态系统遭受到强烈甚至毁灭性的重金属污染时。
【关键词】：重金属 持久性污染物 湖泊 沉积物 污染历史
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X524
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 选题背景与研究意义12-13
• 1.2 文献综述13-21
• 1.2.1 环境中的重金属研究现状13-17
• 1.2.1.1 常见重金属元素及其化合物的毒理13-16
• 1.2.1.1 重金属元素的污染来源16-17
• 1.2.2 湖泊沉积物中重金属的研究现状17-20
• 1.2.2.1 湖泊中重金属污染的现状17-19
• 1.2.2.2 湖泊沉积物记录的研究现状19-20
• 1.2.3 阳宗海重金属污染的研究现状20-21
• 1.3 研究内容与技术路线21-24
• 1.3.1 研究内容与目的21
• 1.3.2 技术路线21-23
• 1.3.3 论文创新点23-24
• 第2章 样品采集与分析方法24-38
• 2.1 研究区自然地理概况24-25
• 2.1.1 阳宗海自然地理概况24
• 2.1.2 阳宗海流域状况24-25
• 2.2 样品采集与预处理25-30
• 2.2.1 阳宗海沉积物钻孔提取25-27
• 2.2.2 沉积物样品分样与保存27-28
• 2.2.3 沉积物样品消解前处理28-30
• 2.2.3.1 消解方法与消解体系的选择28-29
• 2.2.3.2 实验仪器与试剂29
• 2.3.3.3 样品消解预处理29-30
• 2.3 样品分析30-35
• 2.3.1 沉积物样品年代学测定30-32
• 2.3.2 重金属元素浓度的测定32-34
• 2.3.2.1 测定方法的选择32-33
• 2.3.2.2 实验仪器与试剂33
• 2.3.2.3 重金属元素测量33-34
• 2.3.3 稳定铅同位素~(206)Pb、~(207)Pb测定（ICP-MS）34-35
• 2.4 数据分析方法35-38
• 2.4.1 地质累积指数（I_(geo)）35-36
• 2.4.2 主成分分析36
• 2.4.3 铅同位素分析36-38
• 第3章 结果与分析38-48
• 3.1 污染历史和污染程度38-44
• 3.1.1 阳宗海沉积物重金属元素浓度38-40
• 3.1.2 阳宗海重金属污染程度40-41
• 3.1.3 阳宗海污染阶段和历史41-44
• 3.2 重金属污染来源分析44-48
• 3.2.1 主成分分析结果44-45
• 3.2.2 元素的物质和污染来源45-48
• 第4章 总结与展望48-50
• 4.1 总结48-49
• 4.2 展望与不足49-50
• 参考文献50-58
• 攻读学位期间发表的学术论文和主要参加的学术会议58-59
• 致谢59-60

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本文编号：1021737