东平湖表层沉积物中汞的污染研究

论文摘要

汞的污染因其具有持久性、生物富集性及毒性而备受关注,目前已成为环境科学界的热点研究课题之一。东平湖是南水北调东线工程重要的调蓄水库之一,本文选取东平湖表层沉积物为研究对象,对沉积物中汞的分布、形态分析、粒度效应和有机质对汞的地球化学行为进行了系统的研究。1.通过对表层沉积物中元素汞含量的测定,得出各采样点沉积物中元素汞含量在91～206μg/kg之间,最大值出现在湖南采样点,最小值出现在王台大桥采样点。通过对元素Hg与其他重金属的相关性研究,可得元素Hg与元素Cr、Ni、Cu、Zn有良好的相关性,其重金属污染来源于有相同的人为污染。2.根据形态分析,各采样点醋酸可提取态和可氧化提取态汞所占比例较大,说明区域Hg具有很大的潜在生态危害性。各形态汞含量在各个采样点变化较大,随水流方向呈波浪起伏分布,最大值均出现在湖南采样点,最小值主要出现在湖心和进出水口采样点。3.表现于沉积物中不同形态的汞随粒径变小而逐渐增大的粒度特征并不明显,说明不同粒径汞含量的高低是由原生矿物中汞和因粒度效应产生的不同吸附两个方面的因素综合作用的结果。在研究因粒度效应产生的汞污染问题时,要综合考虑各级粒径沉积物的重量百分比和密度等因素,从而对其产生的环境污染危害提供客观的依据。4.采用静态吸附法研究了汞在腐殖酸上的吸附特性、动力学和热力学特征,以及溶液酸度对吸附效果的影响。结果表明,20℃以下,平衡吸附量随温度的升高而增加,20℃以上,吸附反应受温度的影响较小。pH在5～9范围内具有较高的吸附效率,有利于腐殖酸吸附高含量的汞。吸附过程符合伪二级吸附速率方程,其等温吸附曲线较好的满足Frundlich公式。腐殖酸对汞的吸附活化能为20.37kJ·mol-1,说明吸附反应属于化学吸附过程。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1.研究目的和意义
• 2.研究内容和路线
• 第一部分 文献综述
• 1.1 沉积物中汞研究概述
• 1.2 沉积物成分研究概述
• 1.3 形态分析方法
• 1.3.1 化学形态分析
• 1.3.2 物理形态分析
• 1.3.3 形态分析提取方法
• 1.3.4 汞形态分析方法
• 1.4 粒度效应
• 1.5 沉积物有机质研究概述
• 第二部分 实验材料与方法
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.2 采样点布设与样品采集
• 2.2.1 东平湖自然地理概括
• 2.2.2 采样点布设
• 2.2.3 样品采集
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 研磨干法过筛
• 2.3.2 水浸湿法过筛
• 2.3.3 沉积物样品总量消解
• 2.3.4 沉积物样品重金属形态分级提取
• 2.3.5 腐殖酸对汞的吸附实验
• 2.4 分析方法
• 2.4.1 重金属主成分分析
• 2.4.2 微量重金属元素分析
• 2.4.3 汞测定方法
• 2.4.4 数据统计分析
• 第三部分 结果与讨论
• 3.1 主要成分分析
• 3.1.1 形貌分析
• 3.1.2 沉积物能谱分析
• 3.1.3 沉积物X射线衍射分析
• 3.1.4 重金属元素测定
• 3.2 总汞的测定
• 3.2.1 消解条件优化
• 3.2.2 总汞的测定
• 3.2.3 汞与其它重金属相互关系
• 3.4 汞形态分析
• 3.4.1 汞形态分析
• 3.4.2 沿程分布特征
• 3.5 粒径效应
• 3.5.1 粒径特征
• 3.5.2 粒径与汞形态分布的关系
• 3.6 腐殖酸对汞的吸附特征
• 3.6.1 腐殖酸的表征及官能团测定结果
• 3.6.2 pH值对腐殖酸汞吸附量的影响
• 3.6.3 温度对吸附量的影响
• 3.6.4 汞溶液的初始浓度对吸附量的影响
• 3.6.5 吸附动力学研究结果
• 3.6.6 等温吸附实验
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间所取得的成果
• 学位论文评阅及答辩情况表