太湖流域典型河流重金属风险评估及来源解析

发布时间：2017-09-26 19:05

  本文关键词：太湖流域典型河流重金属风险评估及来源解析

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【摘要】：太湖流域是我国的重要水网地区,随着经济的迅速发展和人口的剧增,流域重金属污染问题日益突出,且由于流域跨越多个行政区域,重金属污染的防治难度较高。把握太湖流域主要河流,尤其是跨行政边界河流重金属污染的总体状况、生态风险,开展来源解析是太湖流域重金属污染管理和控制的基础和前提。本研究选取太湖流域苏沪边界典型的水源保护区河流太浦河和典型的工业用水河流吴淞江昆山段作为研究区域,在2015年5月至2016年1月间(夏秋冬三季)对河水和表层底泥进行采样,测定水样和表层底泥样品中V、Cr、Mn、 Co、Cu、Cd、Sb、Ba、T1和Pb的浓度,并测定水样中的总氮(TN)、氨氮(NH4-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、总磷(TP)、正磷酸盐(PO4-P)、高锰酸盐指数(CODMn)和悬浮物浓度(SS)等指标。在重金属测定分析的基础上,采用水质质量指数法和内梅罗综合污染指数法评估河水中重金属的污染风险,采用地累积指数、污染负荷指数和潜在生态风险指数评估表层底泥中重金属的污染风险和潜在生态风险。然后结合测定的水体其他污染物的浓度数据,采用多元统计方法相关性分析、主成分分析和聚类分析对河水和表层底泥中的重金属来源进行解析。本研究主要得到以下结论：(1)重金属浓度的测定分析结果表明,河水中重金属的污染程度不高,仅Mn、Ni、Sb、T1的最大浓度超出饮用水地表水源地标准限值,重金属在河水中的整体浓度分布趋势为夏季秋季冬季,太浦河吴淞江昆山段。表层底泥中11种重金属的浓度整体高于太湖流域土壤重金属背景值和江苏省重金属土壤背景值,其中Sb和Cu超出背景值的倍数最高,各种重金属在表层底泥中的季节和空间分布总体较为稳定,无显著的季节和河流间差异(P0.05)。(2)河水中重金属的内梅罗单因子污染系数评价结果表明,Mn在两条河流的污染最为严重,整体为低污染；Ni、Sb整体无污染,最大污染指数达到低污染；Mn、Ni、Sb除外的8种重金属无污染。就河流多金属综合污染情况而言,水质质量指数和内梅罗综合污染指数评价结果基本相同,太浦河重金属整体无污染,吴淞江昆山段重金属整体为低污染(水质质量指数法)或中度污染(内梅罗综合污染指数法)。地累积指数和污染负荷指评价的结果显示,表层底泥中的11种重金属中污染风险最大的金属是Sb,其次为Cu；潜在生态风险系数的评价结果表明,两条河流潜在生态风险最大的金属都是Sb,其次为Tl。太浦河和吴淞江昆山段表层底泥中的重金属整体拥有中度污染风险(污染负荷指数法)和较强潜在生态风险(潜在生态风险指数法)。(3)对太浦河和吴淞江昆山段河水和表层底泥中的重金属和水体TN、NH4-N、 NO3-N、TP、PO4-P、CODMn、SS等进行了相关性分析和主成分分析,结合研究区域工业点源分布情况得到重金属的主要来源,并通过两条河流河水和表层底泥中重金属的聚类分析对源解析的结论加以验证,结果表明：太浦河重金属受支流带入的影响较为明显,工业活动对其影响相对较弱,按照金属来源来看,河水中的V和Co可能主要受内源释放作用的影响,Ni、Cd和Pb可能主要来自支流带入,Cr、Mn、Cu、Sb可能来自内源释放、支流带入和工业活动的共同作用,Ba可能主要来自内源释放和工业活动,T1可能主要来自内源释放和支流带入；表层底泥中的V、Cr、Ni、Sb可能主要来自支流带入,Cu、 Cd、T1可能主要来自工业活动和支流带入,Ba和Pb可能来自工业活动、支流带入和自然来源,Mn和Co可能主要来自自然来源和人类活动。吴淞江昆山段重金属受工业活动的影响较为明显,河水中的V、Mn、Co、 Ba、T1可能主要来自内源释放,Cd和Ni可能主要来自流域内的工业活动,Cr、 Cu、Sb、Pb可能主要受内源释放和工业活动的共同作用；表层底泥中V、Cr、 Co、Ni、Ba、T1、Pb可能主要来自自然来源和工业活动,Mn和Cd可能主要来自于自然源,Cu和Sb可能主要来自工业活动。
【关键词】：太湖流域 重金属 风险评估 源解析
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X522;X824
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-18
• 第一章 绪论18-29
• 1.1 选题背景18-19
• 1.2 国内外研究现状19-26
• 1.2.1 河流重金属风险评估19-25
• 1.2.2 河流重金属来源解析25-26
• 1.3 研究目标与意义26-27
• 1.4 研究内容27
• 1.5 技术路线27-29
• 第二章 材料与方法29-38
• 2.1 研究区域概况29-30
• 2.1.1 典型的饮用水源地保护区河流——太浦河29
• 2.1.2 典型的工业用水河流——吴淞江昆山段29-30
• 2.2 样品采集30-32
• 2.3 样品分析32-34
• 2.3.1 重金属32
• 2.3.2 其他水质指标32
• 2.3.3 质量控制32-34
• 2.4 重金属风险评估34-37
• 2.4.1 水质质量指数法34-35
• 2.4.2 内梅罗综合污染指数法35
• 2.4.3 地累积指数法35
• 2.4.4 污染负荷指数法35-36
• 2.4.5 潜在生态风险指数法36-37
• 2.5 重金属来源解析37-38
• 第三章 研究区域水质及重金属分布特征38-57
• 3.1 太浦河和吴淞江昆山段水质特征38-45
• 3.1.1 高锰酸盐指数时空分布特征38-39
• 3.1.2 总氮、氨氮和硝酸盐氮时空分布特征39-41
• 3.1.3 总磷和正磷酸盐时空分布特征41-43
• 3.1.4 水体悬浮物时空分布特征43-45
• 3.2 河水中重金属的分布特征45-51
• 3.2.1 河水中的重金属含量45-46
• 3.2.2 河水中重金属的季节和空间分布46-50
• 3.2.3 河水中溶解态和颗粒态重金属分布50-51
• 3.3 表层底泥中重金属的分布特征51-56
• 3.3.1 表层底泥中重金属的含量51-53
• 3.3.2 表层底泥中重金属的季节和空间分布53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 研究区域重金属风险评估57-67
• 4.1 河水中的重金属风险评估57-60
• 4.1.1 水质质量指数57-58
• 4.1.2 内梅罗综合污染指数58-60
• 4.2 表层底泥中的重金属风险评估60-65
• 4.2.1 地累积指数60-61
• 4.2.2 污染负荷指数61-63
• 4.2.3 潜在生态风险指数63-65
• 4.3 本章小结65-67
• 第五章 重金属来源解析67-94
• 5.1 太浦河和吴淞江昆山段的工业点源分布67-69
• 5.2 太浦河重金属来源解析69-81
• 5.2.1 太浦河的不同介质间重金属浓度相关性分析69-70
• 5.2.2 太浦河河水中重金属来源解析70-76
• 5.2.3 太浦河表层底泥中重金属来源解析76-81
• 5.3 吴淞江昆山段重金属来源解析81-92
• 5.3.1 吴淞江昆山段的不同介质间重金属浓度相关性分析81-82
• 5.3.2 吴淞江昆山段河水中重金属来源解析82-88
• 5.3.3 吴淞江昆山段表层底泥中重金属来源解析88-92
• 5.4 本章小结92-94
• 第六章 结论与展望94-96
• 6.1 主要结论94-95
• 6.2 研究展望95-96
• 参考文献96-103
• 硕士期间参与课题及研究成果103-104
• 参与课题103
• 研究成果103-104
• 致谢104-105

【参考文献】

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本文编号：925192