中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价

论文摘要

沉积物既是重金属污染物的储备库,又是对环境具有影响的潜在重金属污染源,水体中的重金属主要随水中的颗粒物迁移而来,归宿并沉积于沉积物中。在适宜的条件下,毒性重金属能通过各种方式从沉积物中再次向水体中释放,形成二次污染。本研究选取中国五大淡水湖（鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖）为研究对象,以湖泊沉积物中六种重金属（Cu、Cd、Pb、Zn、Ni、Cr）的总量和赋存形态特征为主要研究内容,运用潜在生态危害指数法、地累积指数法和AVS-SEM法等三种方法对五大湖泊沉积物中重金属污染状况做出评价。研究结果如下：（1）鄱阳湖沉积物中重金属的污染状况大体呈南部高、北部低的趋势,饶河湖口附近沉积物中重金属的污染最严重,其次是鄱阳湖入湖口附近。南部五大水系对沉积物中重金属的分布有较大影响。Cu、Ni、Pb、Cr以残渣态为主,其次是Fe/Mn氧化物结合态；Zn主要以残渣态为主,其次是可交换态及碳酸盐结合态；Cd绝大多数以可交换态及碳酸盐结合态的形式存在。（2）东洞庭湖下游的鹿角至城陵矶段是洞庭湖污染最严重的区域,20号点的总体污染最严重。各子湖区沉积物中Cu、Ni、Zn、Pb的含量变化趋势均为：东洞庭湖>城陵矶>南洞庭湖>西洞庭湖；Cr、Cd含量的变化趋势则为：东洞庭湖>城陵矶>西洞庭湖>南洞庭湖。Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的主要形态均为残渣态,在三种可提取形态中,Cu主要以可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态形式存在；Ni的三种有效形态比例较均匀；Zn的主要形态为可交换态及碳酸盐结合态,其次是Fe/Mn氧化物结合态；Fe/Mn氧化物结合态是Pb的主要形态；Cr以有机物及硫化物结合态为主；Cd的主要形态是可交换态及碳酸盐结合态。（3）太湖北部的梅梁湾、贡湖湾和竺山湾是太湖沉积物中重金属污染污染最严重的区域,胥湖湾和湖心区相对污染较轻。全湖Ni、Pb、Cd的污染较重,而Cr污染相对较轻。Zn、Cr以残渣态为主,就可交换态及碳酸盐结合态来说,Cd的比例最大,Cu、Pb次之；Pb的Fe/Mn氧化物结合态比例最高（约40%）,Cu、Ni、Zn、Cd所占的比例很小；各种金属的有机物及硫化物结合态所占比例都很小。（4）洪泽湖Cu、Ni、Zn、Pb、Cr污染主要分布在东部和北部湖区,Cd污染主要在西部湖区。Pb是全湖污染最严重的重金属。Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的主要形态均为残渣态。在三种可提取形态中,Cu以可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态形式存在；Ni的主要形态为有机物及硫化物结合态,其余两种形态比例较均匀；Zn以Fe/Mn氧化物结合态为主,其次是可交换态及碳酸盐结合态；Fe/Mn氧化物结合态是Pb的主要形态；Cr以有机物及硫化物结合态为主。Cd的主要形态是可交换态及碳酸盐结合态。（5）巢湖西部湖区污染最严重。全湖Cu、Ni污染较轻；西部湖区Zn、Pb出现了较明显的富集；各点之间Cr含量变化较大；只有中部湖区Cd含量属于土壤环境质量一级标准。Cu、Ni、Pb、Cr以残渣态为主,其次是Fe/Mn氧化物结合态,可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态所占的比例很少；Zn主要以残渣态为主,其次是可交换态及碳酸盐结合态。Cd绝大多数以可交换态及碳酸盐结合态的形式存在,其次是Fe/Mn氧化物结合态。（6）运用潜在生态危害指数法评价发现：五大湖泊Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的潜在生态危害都较小（低风险）,Cd的潜在生态危害较大,Cd对总的潜在生态危害指数的贡献最大。运用地累积指数法评价得出：五大湖泊Cd的地累积指数均比其他金属高,污染更严重,其他金属都有不同程度的污染（轻度污染）。五大湖泊只有鄱阳湖入江口处重金属的生物有效性较高,对水生生物和人类可能造成不良影响,其余各湖泊各区域沉积物中重金属对底栖生物都无生物有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 沉积物中的重金属
• 1.1.1 重金属的来源
• 1.1.2 重金属的毒性危害
• 1.1.3 沉积物中重金属总量的分析
• 1.1.4 沉积物中重金属的化学形态及其提取方法
• 1.1.5 重金属的迁移转化规律
• 1.1.6 国内外研究现状
• 1.2 沉积物中的酸可挥发性硫化物（AVS）及同步提取重金属（SEM）
• 1.2.1 AVS的来源和种类
• 1.2.2 AVS的提取
• 1.2.3 影响AVS测定的因素
• 1.2.4 国内外研究现状
• 1.3 沉积物重金属的污染评价
• 1.3.1 潜在生态危害指数法
• 1.3.2 地累积指数法
• 1.3.3 重金属生物有效性评价
• 1.4 研究意义和研究内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 2 研究区域概况及研究方法
• 2.1 五大淡水湖概况
• 2.1.1 鄱阳湖概况
• 2.1.2 洞庭湖概况
• 2.1.3 太湖概况
• 2.1.4 洪泽湖概况
• 2.1.5 巢湖概况
• 2.2 样品采集
• 2.3 实验仪器与试剂
• 2.3.1 实验仪器
• 2.3.2 实验试剂
• 2.4 样品分析
• 2.4.1 AVS、SEM的测定
• 2.4.2 重金属总量分析和形态提取
• 2.5 质量控制
• 3 五大淡水湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态研究
• 3.1 鄱阳湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态
• 3.1.1 总量分布特征
• 3.1.2 赋存形态
• 3.1.3 相关性分析
• 3.2 洞庭湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态
• 3.2.1 总量分布特征
• 3.2.2 赋存形态
• 3.2.3 相关性分析
• 3.3 太湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态
• 3.3.1 总量分布特征
• 3.3.2 赋存形态
• 3.3.3 相关性分析
• 3.4 洪泽湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态
• 3.4.1 总量分布特征
• 3.4.2 赋存形态
• 3.4.3 相关性分析
• 3.5 巢湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态
• 3.5.1 总量分布特征
• 3.5.2 赋存形态
• 3.5.3 相关性分析
• 3.6 本章小结
• 4 五大淡水湖沉积物重金属的污染评价
• 4.1 鄱阳湖沉积物重金属的污染评价
• 4.1.1 潜在生态危害指数法
• 4.1.2 地累积指数法
• 4.1.3 AVS-SEM法
• 4.2 洞庭湖沉积物重金属的污染评价
• 4.2.1 潜在生态危害指数法
• 4.2.2 地累积指数法
• 4.2.3 AVS-SEM法
• 4.3 太湖沉积物重金属的污染评价
• 4.3.1 潜在生态危害指数法
• 4.3.2 地累积指数法
• 4.3.3 生物有效性评价
• 4.4 洪泽湖沉积物重金属的污染评价
• 4.4.1 潜在生态危害指数法
• 4.4.2 地累积指数法
• 4.4.3 生物有效性评价
• 4.5 巢湖沉积物重金属的污染评价
• 4.5.1 潜在生态危害指数法
• 4.5.2 地累积指数法
• 4.5.3 生物有效性评价
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录 （攻读学位期间的主要学术成果）
• 致谢