广西西江流域表层沉积物重金属污染分布及迁移规律研究

摘要

矿产资源开采造成的生态环境问题是区域可持续发展的巨大威胁，有色金属矿采选业已被国务院列为重点防控行业之首。广西的有色金属矿产资源非常丰富，矿业是广西经济发展的重要产业，频繁的矿业活动对周边农田、植被及水体都会造成一定的污染。为探讨矿业活动对广西境内西江流域表层沉积物造成的重金属污染程度，本文对广西境内西江流域干流及主要支流的沉积物进行调查，并对典型重金属污染河流沉积物的环境行为进行研究。 在流域17条河流上布设50个样点，采集表层0-5cm的沉积物，测定其中7种元素（Zn、Pb、Cd、Cu、As、Ni、Cr）的含量，用改进的BCR法进行形态提取，以广西省土壤背景值、工业化前全球沉积物重金属最高背景值及土壤环境质量三级标准作为参考标准来研究重金属的空间分布特征，并运用多元统计方法分析其来源。结果表明，Zn、Pb、Cd、Cu、As、Ni、Cr的含量范围分别为42.28-1462.6、11.96-1548.1、0.28-151.25、2.6-107.04、6.19-7027.4、4.34-53.23、5.77-124.54 mg·kg-1；其中Zn、Pb、As、Cd的分布规律基本一致，高浓度样点要多，主要集中在河池地区的刁江、红水河、大环江及金城江沉积物中，并且均是从刁江和大环江分别汇入红水河和龙江后，其浓度开始下降。BCR形态分析表明，各元素间的形态差异不明显，均以残渣态为主。Zn、Pb、Cd、Cu、As的四种形态的含量最大值均出现在刁江、大环江及金城江，且距离矿区及排污口较近。Ni和Cr整体含量较低且迁移性较差，对流域生态不会产生负面影响。多元统计分析结果表明，各采样点中 As、Cd、Pb的变异系数较大，空间分布不均匀，Zn、Pb、Cd、As、Cu之间的相关性较强，可能来源于矿业活动及各种工农业污染；Cr和 Ni之间的相关性较强，可能主要受自然地质环境背景的影响。 采用地累积指数法、潜在生态风险指数法及沉积物环境质量基准这三种方法相结合来进行该流域沉积物污染状况和生态风险评价。结果表明，西江流域综合生态风险指数为极高水平，特别是位于河池地区的刁江和大环江沉积物重金属污染风险最高。流域表层沉积物呈现多重金属复合污染特征，Cd、As和Pb的污染程度及生物毒性较大，对流域的潜在生态风险危害较大，应将这三种元素作为首要的防控对象。 根据评价的结果选取污染严重的大环江和刁江河流沉积物用实验室自制的PES装置进行再悬浮模拟实验，以确定沉积物再悬浮对水生生态系统产生的危害程度。结果表明，再悬浮过程中大环江和刁江上覆水中Pb、Cd及As的总平均通量分别为1.29、0.14、1.1μg·(m2·min)-1；-8.8、-4.3、-37.8μg·(m2·min)-1。再悬浮过程中沉积物中的Pb、Cd及As向上覆水体中的释放通量较小，且再悬浮起来的颗粒会吸附上覆水中释放的溶解态重金属并在扰动减弱后重新沉降到沉积物中，因此沉积物中Pb、Cd及As的再悬浮过程对大环江及刁江上覆水体的生态危害较小。但水中吸附较多重金属的细微颗粒会因长时间悬浮而造成重金属的水平迁移，对下游水生生态系统会造成潜在危害。

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第1章 绪论

1.1 沉积物重金属研究

1.2 研究背景及意义

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第2章 西江流域沉积物重金属分布特征

2.1 研究区域

2.2 材料与方法

2.3 结果与讨论

2.4 小结

第3章 沉积物重金属污染评价

3.1 评价方法

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第4章 再悬浮作用下西江沉积物中Pb、Cd和As的迁移与释放

4.1 研究区域

4.2 材料与方法

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第5章 结论

5.1 主要结论

5.2 建议

参考文献

个人简历

致谢