雅鲁藏布江表层沉积物重金属形态分析及风险评价

摘要

水体中的重金属元素因具有较强的毒性、可迁移性、可富集性以及赋存的持久性，一直以来都被认为是一种重要的水体污染物，而河流沉积物常被当做河流水体重金属的最主要来源，沉积物中的重金属含量能直观的判断研究区域水体污染情况。然而，重金属的生物毒性不仅跟自身的绝对含量有关，更重要取决于重金属的赋存形态，其赋存形态不同，重金属在沉积物与水体中的迁移性、生物有效性和毒性也相应不同。随着现代社会人口数量剧增及工农业生产活动的快速发展，越来越多的重金属元素被排到河流水体中，使重金属元素在水体和沉积物中循环累积，通过生物富集作用使微量重金属产生巨大的生物毒性，最终成为生命体积累和慢性中毒的源，直接影响人类饮用水安全。
　　目前，国内对于水体重金属研究主要集中于东部典型污染河流及湖泊。而对西部河流研究较少，雅鲁藏布江（简称“雅江”）作为青藏高原最重要水源，流经西藏人口最为密集的区域，尽管前人对雅江径流规律以及沉积物元素含量已经做了一些研究，但仍没有水体重金属形态的研究。
　　本文基于欧共体BCR（Community Bureau of Reference）逐步提取方法，对雅江沉积物中重金属不同形态进行提取，并分析不同重金属的形态组成特征，最后基于其形态组成运用风险评价方法，对其生态风险进行评价分析。主要研究结论如下:
　　(1)雅江沉积物重金属含量及时空分布特征。总体上，雅江沉积物重金属含量与西藏土壤背景值相对接近，具有一定的继承性;元素As和Cs的含量远高于中国地壳丰度和世界地壳丰度;雅江沉积物重金属含量都远低于与中国东部河流，重金属主要来源于自然过程;在空间分布上，雅江中段人口密集区的重金属含量普遍高于雅江全段的平均水平，呈现出一个由东向西递减的模式;在季节变化上，非季风期间大部分元素的含量都高于季风期。
　　(2)雅江沉积物重金属形态组成特征。从重金属形态来看，除元素Cd外，多种元素具有相似的分布特征，即主要由残渣态组成（占59％-95％）;雅江中段人口密集区的沉积物重金属形态与雅江全段形态组成相似，但雅江中段平均含量要高于全段;元素Co、Ni、Cu三者之间具有显著正相关性， As、Cs、Pb具有极显著正相关性，说明具有相同或相近的来源。
　　(3)雅江沉积物重金属潜在风险评价。基于雅江沉积物重金属含量和形态，用不同评价方法对其进行重金属潜在风险评价，由于各种方法侧重不一，高风险等级元素也不尽相同。但总体上，除个别元素如Cd、Cs、As，多数重金属对该地基本不存在金属的污染行为，水体中溶解态重金属含量远低于国家环保总局地表水环境质量标准值，属于Ⅰ类水质。
　　本文基于雅江沉积物重金属绝对含量和形态组成对其水质和污染情况进行评价，填补了雅江水体重金属元素研究空白，对当地河流污染状况和当地居民饮用水安全提供一定科学依据，对该地区生活与社会发展具有较为重要的现实意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 河流沉积物与重金属概述

1．2．1 重金属概念及其危害

1．2．2 河流重金属主要来源与沉积物的关系

1．3 研究进展

1．3．1 河流沉积物重金属形态研究

1．3．2 河流沉积物重金属生态风险评价研究

1．3．3 河流沉积物重金属影响因素及分布规律研究

1．4 研究方案

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．4．3 可行性分析

第2章 样品采集与分析

2．1 研究区概况

2．2 样品采集与处理方法

2．2．1 样品采集

2．2．2 实验试剂与处理方法

2．3 实验分析与数据处理

第3章 雅鲁藏布江流域沉积物重金属含量及分布特征

3．1 沉积物重金属含量及对比

3．1．1 雅江沉积物重金属含量与其它地区对比

3．1．2 雅江沉积物不同粒径重金属含量对比

3．2 重金属含量的时空分布特征

3．2．1 雅江中段沉积物重金属含量对比

3．2．2 雅江三大支流溶解态重金属元素时空差异

3．3 本章小结

第4章 雅鲁藏布江流域沉积物重金属形态特征研究

4．1 重金属形态介绍及其分布规律

4．2．1 生物有效性

4．2．2 酸可提取态

4．2．3 可还原态

4．2．4 可氧化态

4．2．5 残渣态

4．2 雅江沉积物重金属形态组成

4．3 雅江中段沉积物重金属形态组成

4．4 不同重金属元素形态组成

4．5 重金属相关性分析

4．5．1 雅江沉积物中重金属元素相关性分析

4．5．2 雅江沉积物重金属形态和粒径相关性分析

4．6 本章小结

第5章 雅鲁藏布江流域沉积物重金属生态风险评价

5．1 基于重金属总量的生态风险评价方法

5．1．1 地累积指数法

5．1．2 沉积物质量基准系数法

5．1．3 潜在生风险指数法

5．1．4 沉积物富集系数评价法

5．2 基于形态学研究的重金属生态风险评价方法

5．2．1 风险评估编码法

5．2．2 次生相与原生相分布比值法(RSP)

5．3 对雅江水质的标准评价

5．4 本章小结

第6章 结论和问题

6．1 主要结论

6．2 问题与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文和参与课题