夜郎湖沉积物镉的释放特征、生物毒性效应及生态风险评估

摘要

贵州省碳酸盐岩分布广泛，具有典型的重金属地球化学异常特征，其中土壤和沉积物中镉的地球化学背景值为0.31×10-6，是中国地球化学丰度值的2.5～3.5倍，这种异常条件下重金属在河流沉积物中积累和释放过程，以及重金属污染的环境生态风险值得研究。因此，选择贵州省普定县喀斯特地质背景的夜郎湖沉积物为研究对象，重点研究了沉积物中镉的形态分布规律，基于DGT装置的释放特征，并对其生态风险进行评估，研究结果如下：
　　（1）枯水期和丰水期沉积物中的Cd含量分别为0.16～4.17 mg·kg-1和1.32～6.54 mg·kg-1。同一区域，枯水期和丰水期的变化规律基本一致，田坟、沙湾区域和沙冲、大船边区域的Cd含量基本呈现出上半部含量高于下半部含量，三岔河区域相反。枯水期沉积物中的Cd主要以碳酸盐结合态为主，所占比例为10.62%～64.37%，丰水期沉积物中的Cd在上游和下游以易还原态为主，所占比例为28.33%～60.42%，沉积物中镉活性强，具有较高的潜在生态风险。
　　（2）在枯水期和丰水期，用DGT装置测得的沉积物中Cd含量分别为0.394～1.639μg·L-1和0.0328～0.885μg·L-1，丰水期的含量相对于枯水期较少，上游Cd含量相对较高，与表层沉积物中总量变化基本一致，存在进一步释放的潜在生态风险。孔隙水中重金属Cd含量在枯水期和丰水期分比为0.284～0.605μg·L-1和0.247～3.995μg·L-1，均高于用DGT装置测得的沉积物中Cd含量，两者变化规律不一致，比值均小于1，表明沉积物中重金属Cd从固相到液相的释放速率小于重金属Cd在孔隙水中的扩散速率，但缓冲程度不同。
　　（3）随着时间的增长，Cd2+对蚤状溞(Daphnia pulex)半致死浓度呈现逐渐降低的趋势，48 h的半致死浓度为0.50 mg·L-1，由于重金属离子在水体中不易消失,会在较长的时期内对水生生物产生毒害作用，安全浓度SC为1.2×10-3 mg·L-1。模拟沉积物中Cd主要以酸可交换态为主，所占比例可达39.21%～76.51%，暴露于上覆水体系和沉积物-上覆水体系中的生物体内镉的积累量均随沉积物Cd含量的增加而增加，当沉积物中的Cd含量超过1500 mg·kg-1时，蚤状溞全部死亡。
　　（4）对夜郎湖沉积物中Cd的生态风险进行评价，对于地累积指数法和潜在生态危害指数法的评价结果基本一致，对于枯水期沉积物中的Cd污染程度较大，从无污染到三级染或者轻度污染到极强污染程度，中游污染程度相对较轻，其次为上游，下游污染最为严重，而丰水期的污染程度明显高于枯水期，处于三到四级或者很强到极强污染程度。次生相与原生相比值法结果和地累积指数法，潜在生态危害系数法评价结果不一致，基本呈重度污染，考虑了重金属Cd的不同形态，受酸可交换态和易还原态的影响较大。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究区概况

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 沉积物中Cd的分布特征

2.1 材料与方法

2.2. 结果与讨论

2.3 小结

第三章 沉积物中Cd的释放特征

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 小结

第四章 沉积物中Cd的生物毒性效应

4.1 材料

4.2 试验方法

4.3 数据统计与分析

4.4 结果与讨论

4.5 结论

第五章 沉积物中Cd的生态风险评估

5.1 材料与方法

5.2 分析与讨论

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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