大型水库滨岸带沉积物重金属离子迁移传化及生态效应研究

摘要

大型水库水位的周期性升降导致滨岸带出现周期性的干湿交替，对滨岸带沉积物重金属的迁移转化及生态效应产生影响，有必要探讨大型水库水位变动下滨岸带对库区水环境安全的潜在性影响。为此，本论文选取三峡水库澎溪河与长江汇合处滨岸带为沉积物采样区，于2016年1-5月，随水位下降逐月逐层采集水样和沉积物，分析沉积物中重金属Cr、Cu、Zn、Ba和Pb的迁移转化规律;同步测量采样点沉积物的呼吸速率，探讨沉积物呼吸与重金属含量及形态之间的关系，对重金属的生态效应进行分析。研究得到如下结果:
　　(1)1-5月采样区水中Cr、Cu、Zn、Pb浓度均较低，Ba的浓度在0.032～0.103 mg/L之间，采样点水质符合水源保护地水质标准。
　　(2)沉积物中Zn、Pb、Ba的五种形态赋存差异不明显，而Cr和Cu主要以Fe-Mn氧化物结合态、有机物及硫化物结合态和残渣态存在于沉积物中;沉积物中Ba和Zn的各分形态百分比含量变化较大，形态之间的迁移转化明显;Ba和Zn的生态有效性随出露时间的延长呈现明显降低，Cu和Cr的生态有效性变化次之，Pb的分形态百分比含量变化小，生态有效性的变化也最不明显;沉积物中的Cr、Cu、Zn、Ba在1-5月均表现出高海拔向低海拔累积迁移的规律，Pb的迁移相对较缓慢。
　　(3)根据地累积指数法评价得出，Cr、Cu、Zn为0级污染水平，无污染;Pb的污染等级水平为1级，在5种金属中的污染程度相对较高，处于无污染到中等污染之间;重金属总量污染程度依次为Pb＞ Zn＞ Cu＞Cr，采样区的主要重金属风险来自于Pb;潜在危害指数法得出Pb的潜在生态危害强于其他几种金属，同月份中，离水最近采样层的综合潜在生态危害指数最大，高于其余在大气中暴露了一段时间的采样层，潜在危害随出露时间增加而减弱。
　　(4)沉积物重金属形态与有机碳呈显著相关，表明有机碳是影响滨岸带沉积物中重金属形态分布的重要因素。重金属分形态与氨态氮的相关性多为负相关，速效磷与Cr、Cu的分形态呈现很明显的正相关。逐步回归表明，Cu、Cr、Zn、Ba、Pb的形态影响因素以单因素影响为主:沉积物含水率＞沉积物重金属总量＞有机质含量＞铵态氮含量＞速效磷含量，速效钾对重金属形态分布及迁移转化的贡献较小。
　　(5)沉积物呼吸速率与沉积物温度呈现正相关，与沉积物含水率呈负相关关系;呼吸速率与Cu、Zn、Ba、Pb的总量呈负相关，与Cr总量正相关。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 大型水库滨岸带沉积物重金属研究现状

1．3 滨岸带沉积物重金属迁移转化研究现状

1．4 大型水库滨岸带生态效应研究

1．4．1 重金属形态的生物有效性

1．4．2 生态效应

1．5 研究内容与技术路线

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

第2章 澎溪河滨岸带样品采集与分析

2．1 三峡库区基本概况

2．2 库区滨岸带基本特征

2．3 澎溪河基本概况

2．4 样品采集

2．4．1 采样点的布设

2．4．2 水样的采集

2．4．3 滨岸带沉积物的采集

2．5 实验材料与方法

2．6 样品分析

2．6．1 水样分析方法

2．6．2 沉积物样品分析方法

第3章 滨岸带沉积物重金属迁移转化规律

3．1 水环境因子特征

3．2 滨岸带水体重金属含量分布特征

3．3 滨岸带沉积物理化性质

3．4 滨岸带沉积物重金属含量及形态特征

3．4．1 滨岸带沉积物重金属含量及迁移特征

3．4．2 重金属总量相关关系分析

3．4．3 滨岸带沉积物中重金属形态分析及迁移转化

3．4．4 沉积物理化性质对重金属形态的影响

3．4．5 重金属形态的影响因素分析

第4章 滨岸带沉积物重金属生态效应研究

4．1 重金属生态效应评价

4．1．1 地累积指数法

4．1．2 潜在危害指数法

4．2 沉积物的呼吸作用

4．3 重金属及其形态与沉积物呼吸的关系

4．3．1 重金属总量与沉积物呼吸速率的相关性分析

4．3．2 重金属形态与沉积物呼吸的相关性分析

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果