松花江表层沉积物重金属含量、形态及生态风险评价研究

摘要

松花江是我国七大河流之一，流域水资源不仅是周边居民的生活饮用水源，也是工业发展和农业灌溉水源。排入水体中的大部分重金属可以被河流沉积物吸收，表现出很强的累积效应,会对人体和生态系统构成严重危害。因此，研究松花江流域表层沉积物中重金属的分布特征和生态风险评价对周边居民健康和生态环境保护具有重要意义。 本论文以松花江全流域为研究区域，以河流沉积物为研究对象，分别研究流域不同水期表层沉积物中重金属的分布特征、赋存形态及其生态风险状况，采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）分析了表层沉积物中Cr、Ni、Zn、Cu、As、Cd、Pb、V、Co、Sn和Sb11种重金属的浓度特征和赋存形态，同时采用Pearson相关性系数和主成分分析法对研究区域重金属的来源进行了解析，运用地累积指数法、潜在生态风险评价法和风险评价代码法评价其污染程度及生态风险现状。主要结论如下： 2017年9月平水期松花江流域27个表层沉积物中重金属含量范围为101.16~486.03mg/kg，平均含量为313.54mg/kg。2017年6月丰水期松花江流域14个表层沉积物中重金属含量范围为141.2~291.33mg/kg，平均含量为222.61mg/kg。2017年3月枯水期松花江流域17个表层沉积物中重金属含量范围为132.21~253.57mg/kg，平均含量为185.26mg/kg。通过对比发现，松花江全流域沉积物重金属总量时间变化规律为平水期>丰水期>枯水期。 9月平水期和6月丰水期松花江表层沉积物Cr、Ni、Cu、Cd、Sn和Sb6种重金属化学形态主要以残渣态为主，Zn和Co主要以弱酸提取态和可还原态为主，As的四种形态所占比例比较均匀，Pb主要以可还原态和残渣态为主，V主要以可氧化态和残渣态为主。3月枯水期Cr、Ni、Cu、Cd、Sn和Sb6种重金属化学形态主要以残渣态为主，Co主要以弱酸提取态和可还原态为主，Zn的四种形态所占比例比较均匀，As和V主要以可氧化态为主，Pb主要以可还原态和残渣态为主。 9月平水期和6月丰水期松花江表层沉积物Cr、Ni、Zn、Cu、V和Co6种重金属污染源主要来自于自然源；As、Pb、Sn和Sb污染源主要由交通源和工业源组成；Cd污染主要是农业源造成。3月枯水期表层沉积物Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、V和Co污染主要来自于自然源；As、Sn和Sb污染主要由工业源组成；Cd污染主要由农业源造成。 通过生态风险评价法可知，9月平水期松花江沉积物Igeo污染指数大小依次为：Sb＞As＞Sn＞Cd＞Pb＞V＞Cr＞Cu＞Zn＞Co＞Ni。重金属irE污染指数大小依次为Cd＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Co＞Cr＞V＞Zn。6月丰水期松花江沉积物Igeo污染指数大小依次为：Sb＞Cd＞As＞Sn＞Pb＞Cu＞V＞Cr＞Zn＞Ni＞Co。重金属irE污染指数大小依次为Cd＞As＞Pb＞Cu＞Ni＞Co＞Cr＞V＞Zn。3月枯水期松花江沉积物Igeo污染指数大小依次为：Sb＞Cd＞Sn＞As＞Pb＞Cu＞Cr＞V＞Zn＞Ni＞Co。重金属Eir污染指数大小依次为为Cd＞As＞Pb＞Cu＞Zn＞Co＞Cr＞V＞Ni。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2 研究进展

1.2.1流域水环境重金属污染研究现状

1.2.2流域表层沉积物重金属赋存形态研究

1.2.3松花江流域表层沉积物重金属污染研究进展

1.3 研究内容与技术路线图

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线图

第2章 材料与方法

2.1 研究区概况

2.1.1 松花江流域自然地理特征

2.1.2 松花江流域社会经济概况

2.2 采样与样品预处理

2.2.1 采样点的设置

2.2.1 样品的采集与预处理

2.3 主要试剂与仪器

2.4 沉积物重金属含量的测定

2.4.1 沉积物重金属总量的测定

2.4.2 沉积物重金属赋存形态的测定

2.5相关性分析和主成分分析法

2.5.1相关性分析

2.5.2 主成分分析

2.6 重金属污染等级及生态风险评价

2.6.1 地累积指数法

2.6.2 潜在生态风险评价方法

2.6.3 风险评价代码法（RAC）

第3章 平水期沉积物重金属赋存特征、空间分布及风险评价

3.1平水期表层沉积物重金属含量及空间分布

3.1.1平水期沉积物重金属总含量及空间分布

3.1.2平水期沉积物重金属各形态含量及空间分布

3.2.1 平水期表层沉积物重金属相关性分析

3.2.2 平水期表层沉积物重金属污染程度及生态风险评价

3.3 小结

第4章 丰水期沉积物重金属赋存特征、空间分布及风险评价

4.1 丰水期水期表层沉积物重金属含量及空间分布

4.1.1丰水期沉积物重金属总量含量及空间分布

4.1.2丰水期沉积物重金属各形态含量及空间分布

4.2 丰水期表层沉积物重金属生态风险评价及相关性分析

4.2.1 丰水期表层沉积物重金属相关性分析

4.2.2 丰水期表层沉积物重金属污染程度及生态风险评价

4.3 小结

第5章 枯水期沉积物重金属赋存特征、空间分布及风险评价

5.1 枯水期表层沉积物重金属含量及空间分布

5.1.1枯水期沉积物重金属总量含量及空间分布

5.1.2枯水期沉积物重金属各形态含量及空间分布

5.2 枯水期表层沉积物重金属生态风险评价及相关性分析

5.2.1 枯水期表层沉积物重金属相关性分析

5.2.2 枯水期表层沉积物重金属污染程度及生态风险评价

5.3 小结

第6章 不同水期沉积物重金属含量及污染程度研究比较

6.1 沉积物中重金属总量时间分布特征

6.2 不同时期表层沉积物中重金属污染程度对比

6.2.1 重金属地累积指数法评价结果

6.2.2 重金属潜在生态风险指数法评价结果

6.3 小结

结论和展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录