重金属在锰矿区溪流及水生植物中的迁移转化与环境风险

发布时间：2017-09-25 00:21

  本文关键词：重金属在锰矿区溪流及水生植物中的迁移转化与环境风险

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【摘要】：锰矿开采与冶炼会产生大量的重金属废水,这些废水经地表径流的作用最终进入湖泊或河流,对当地水生态环境与下游饮用水安全造成威胁,而水生植物是水生态系统的重要组成部分,在元素的地球化学循环占有重要的地位。为了解锰矿区河流水生植物对重金属迁移转化过程的影响以及重金属的潜在风险,本研究以广西某一锰矿区溪流为调查区域,对该河流锰矿区段水生植物、水体和沉积物进行采样分析,探索水生植物对重金属迁移转化的影响,了解Mn富集水生植物的耐受及累积机理,并评价Mn矿区水体环境重金属生态风险。主要结果表明：(1)Mn矿开采与冶炼对H河Mn矿段造成重金属污染,其中水体中Mn含量严重超标,主要以悬浮颗粒态的形式向下游迁移。沉积物中的Mn、Pb、Zn及Cu含量越靠近污染源,重金属浓度越大。在沉积物中Mn和Pb生物有效性非常高,极易被生物利用,而Zn和Cu生物可利用态所占比例较低。(2)H河Mn矿段内主要水生植物以挺水植物为主,且多数为一年生草本植物,对金属元素富集含量趋势为MnZnCuPb。多种水生植物对Mn表现出较高的富集量,尤其是刚莠竹、圆叶节节菜和狐尾藻地上组织Mn的含量均超过了10000 mg Kg-1。主成分分析表明植物相中重金属与水相中相对应的金属元素含量关联度不大,而与沉积相中可交换态金属含量具有正相关性。实验室水培实验表明,Mn富集水生植物狐尾藻在不同浓度的Mn胁迫下均能正常生长,主要累积Mn的部位为叶片(最高达16143.87 mg Kg-1),富集系数(BCF)和转运系数(TF)值均大于1,符合Mn超富集植物的要求,是一种新发现的Mn超富集水生植物,在Mn矿山活动污染的水生态环境修复中具有较强的应用潜力。(3)沉积物中重金属富集程度和污染程度大小均为MnZnCuPb:其中Mn属于重度污染,Cu、Pb和Zn均为轻微污染；Mn和Pb主要存在形态为还原态,而Cu和Zn主要以残渣态主,其在环境中相对迁移顺序为Mn PbZnCu;总体潜在生态风险属于重度,其中Mn达到严重生态危害程度,Cu、Pb、和Zn均属于低生态危害程度,表明该河段需要重点治理。
【关键词】：锰矿区 重金属 风险评价 水生植物 锰超富集植物
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X75;X173;X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 主要缩略词表11-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 引言12-13
• 1.2 锰矿区废水对环境的影响13-14
• 1.2.1 锰矿区废水的来源13
• 1.2.2 锰矿区废水的特点与危害13-14
• 1.3 水环境中锰的迁移转化14-17
• 1.3.1 锰在水相中的迁移14-15
• 1.3.2 锰在土壤/沉积物中的迁移15-16
• 1.3.3 影响水环境中锰循环的环境因素16-17
• 1.4 水生植物对重金属的影响17
• 1.5 生态风险评价17-18
• 1.6 研究目的及意义18-19
• 1.7 研究主要内容和技术路线19-21
• 第二章 研究方法21-29
• 2.1 研究区域概况21-22
• 2.2 研究内容22-23
• 2.3 野外调查23-26
• 2.3.1 样品采集23-24
• 2.3.2 样品处理24
• 2.3.3 样品分析24-26
• 2.4 超富集水生植物对Mn的耐性与累积特性26-28
• 2.4.1 材料培养与处理26-27
• 2.4.2 株高、生物量和耐受指数的测定27
• 2.4.3 叶绿素及抗氧化酶测定27
• 2.4.4 植物锰含量测定27-28
• 2.5 生物富集系数和生物转移系数28
• 2.6 数据处理28-29
• 第三章 重金属在溪流水相与沉积物中的分布29-36
• 引言29
• 3.1 水相中重金属的分布29-32
• 3.1.1 水体的理化性质29-31
• 3.1.2 水体的重金属的含量31-32
• 3.2 沉积物中重金属的分布32-34
• 3.3 沉积物中重金属的赋存形态34-35
• 3.4 小结35-36
• 第四章 重金属在水生植物中的迁移转化36-56
• 引言36
• 4.1 水生植物物种36-37
• 4.2 水生植物的重金属含量37-40
• 4.3 植物体重金属含量与环境重金属浓度相关系分析40-42
• 4.3.1 重金属在植物相与水相中的相关性40-41
• 4.3.2 重金属在植物相与沉积相中的相关性41-42
• 4.4 水生植物重金属富集特征42-43
• 4.5 水生植物对锰的耐受与累积机理43-54
• 4.5.1 锰胁迫下水生植物的生长状况43-47
• 4.5.2 水生植物对锰的吸收累积特性47-48
• 4.5.3 锰胁迫下水生植物生理响应机制48-50
• 4.5.4 锰胁迫对水生植物细胞超微结构的影响50-53
• 4.5.4.1 锰对狐尾藻根细胞超微结构的影响50-51
• 4.5.4.2 锰对狐尾藻茎细胞超微结构的影响51-52
• 4.5.4.3 锰对狐尾藻叶细胞超微结构的影响52-53
• 4.5.5 讨论53-54
• 4.6 小结54-56
• 第五章 重金属污染生态风险评价56-62
• 引言56
• 5.1 评价方法56-58
• 5.1.1 重金属污染特征评价方法56-57
• 5.1.2 重金属潜在迁移性和生态毒性风险评价57-58
• 5.2 重金属的富集程度58-59
• 5.3 重金属的迁移特性59-60
• 5.4 重金属的潜在生态风险评价60-61
• 5.5 小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-64
• 参考文献64-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录73

【参考文献】

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本文编号：914305