中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价

摘要

沉积物既是重金属污染物的储备库，又是对环境具有影响的潜在重金属污染源，水体中的重金属主要随水中的颗粒物迁移而来，归宿并沉积于沉积物中。在适宜的条件下，毒性重金属能通过各种方式从沉积物中再次向水体中释放，形成二次污染。
　　 本研究选取中国五大淡水湖(鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖)为研究对象，以湖泊沉积物中六种重金属(Cu、Cd、Pb、Zn、Ni、Cr)的总量和赋存形态特征为主要研究内容，运用潜在生态危害指数法、地累积指数法和AVS—SEM法等三种方法对五大湖泊沉积物中重金属污染状况做出评价。研究结果如下：
　　 (1)鄱阳湖沉积物中重金属的污染状况大体呈南部高、北部低的趋势，饶河湖口附近沉积物中重金属的污染最严重，其次是鄱阳湖入湖口附近。南部五大水系对沉积物中重金属的分布有较大影响。Cu、Ni、Pb、Cr以残渣态为主，其次是Fe/Mn氧化物结合态；Zn主要以残渣态为主，其次是可交换态及碳酸盐结合态；Cd绝大多数以可交换态及碳酸盐结合态的形式存在。
　　 (2)东洞庭湖下游的鹿角至城陵矶段是洞庭湖污染最严重的区域，20号点的总体污染最严重。各子湖区沉积物中Cu、Ni、Zn、Pb的含量变化趋势均为：东洞庭湖>城陵矶>南洞庭湖>西洞庭湖；Cr、Cd含量的变化趋势则为：东洞庭湖>城陵矶>西洞庭湖>南洞庭湖。Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的主要形态均为残渣态，在三种可提取形态中，Cu主要以可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态形式存在；Ni的三种有效形态比例较均匀；Zn的主要形态为可交换态及碳酸盐结合态，其次是Fe/Mn氧化物结合态；Fe/Mn氧化物结合态是Pb的主要形态；Cr以有机物及硫化物结合态为主；Cd的主要形态是可交换态及碳酸盐结合态。
　　 (3)太湖北部的梅梁湾、贡湖湾和竺山湾是太湖沉积物中重金属污染污染最严重的区域，胥湖湾和湖心区相对污染较轻。全湖Ni、Pb、Cd的污染较重，而Cr污染相对较轻。Zn、Cr以残渣态为主，就可交换态及碳酸盐结合态来说，Cd的比例最大，Cu、Pb次之；Pb的Fe/Mn氧化物结合态比例最高(约40％)，Cu、Ni、Zn、Cd所占的比例很小；各种金属的有机物及硫化物结合态所占比例都很小。
　　 (4)洪泽湖Cu、Ni、Zn、Pb、Cr污染主要分布在东部和北部湖区，Cd污染主要在西部湖区。Pb是全湖污染最严重的重金属。Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的主要形态均为残渣态。在三种可提取形态中，Cu以可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态形式存在；Ni的主要形态为有机物及硫化物结合态，其余两种形态比例较均匀；Zn以Fe/Mn氧化物结合态为主，其次是可交换态及碳酸盐结合态；Fe/Mn氧化物结合态是Pb的主要形态；Cr以有机物及硫化物结合态为主。Cd的主要形态是可交换态及碳酸盐结合态。
　　 (5)巢湖西部湖区污染最严重。全湖Cu、Ni污染较轻：西部湖区Zn、Pb出现了较明显的富集；各点之间Cr含量变化较大；只有中部湖区Cd含量属于土壤环境质量一级标准。Cu、Ni、Pb、Cr以残渣态为主，其次是Fe/Mn氧化物结合态，可交换态及碳酸盐结合态、有机物及硫化物结合态所占的比例很少；Zn主要以残渣态为主，其次是可交换态及碳酸盐结合态。Cd绝大多数以可交换态及碳酸盐结合态的形式存在，其次是Fe/Mn氧化物结合态。
　　 (6)运用潜在生态危害指数法评价发现：五大湖泊Cu、Ni、Zn、Pb、Cr的潜在生态危害都较小(低风险)，Cd的潜在生态危害较大，Cd对总的潜在生态危害指数的贡献最大。运用地累积指数法评价得出：五大湖泊Cd的地累积指数均比其他金属高，污染更严重，其他金属都有不同程度的污染(轻度污染)。五大湖泊只有鄱阳湖入江口处重金属的生物有效性较高，对水生生物和人类可能造成不良影响，其余各湖泊各区域沉积物中重金属对底栖生物都无生物有效性。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 沉积物中的重盒属

1.1.1 重金属的来源

1.1.2 重盒属的毒性危害

1.1.3 沉积物中重金属总量的分析

1.1.4 沉积物中重金属的化学形态及其提取方法

1.1.5 重金属的迁移转化规律

1.1.6 国内外研究现状

1.2 沉积物中的酸可挥发性硫化物(AVS)及同步提取重金属(SEM)

1.2.1 AVS的来源和种类

1.2.2 AVS的提取

1.2.3 影响AVS测定的因素

1.2.4 国内外研究现状

1.3 沉积物重金属的污染评价

1.3.1 潜在生态危害指数法

1.3.2 地累积指数法

1.3.3 重金属生物有效性评价

1.4 研究意义和研究内容

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

2 研究区域概况及研究方法

2.1 五大淡水湖概况

2.1.1 鄱阳湖概况

2.1.2 洞庭湖概况

2.1.3 太湖概况

2.1.4 洪泽湖概况

2.1.5 巢湖概况

2.2 样品采集

2.3 实验仪器与试剂

2.3.1 实验仪器

2.3.2 实验试剂

2.4 样品分析

2.4.1 AVS、SEM的测定

2.4.2 重金属总量分析和形态提取

2.5 质量控制

3 五大淡水湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态研究

3.1 鄱阳湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态

3.1.1 总量分布特征

3.1.2 赋存形态

3.1.3 相关性分析

3.2 洞庭湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态

3.2.1 总量分布特征

3.2.2 赋存形态

3.2.3 相关性分析

3.3 太湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态

3.3.1 总量分布特征

3.3.2 赋存形态

3.3.3 相关性分析

3.4 洪泽湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态

3.4.1 总量分布特征

3.4.2 赋存形态

3.4.3 相关性分析

3.5 巢湖沉积物重金属的总量分布及赋存形态

3.5.1 总量分布特征

3.5.2 赋存形态

3.5.3 相关性分析

3.6 本章小结

4 五大淡水湖沉积物重金属的污染评价

4.1 鄱阳湖沉积物重金属的污染评价

4.1.1 潜在生态危害指数法

4.1.2 地累积指数法

4.1.3 AVS-SEM法

4.2 洞庭湖沉积物重金属的污染评价

4.2.1 潜在生态危害指数法

4.2.2 地累积指数法

4.2.3 AVS-SEM法

4.3 太湖沉积物重金属的污染评价

4.3.1 潜在生态危害指数法

4.3.2 地累积指数法

4.3.3 生物有效性评价

4.4 洪泽湖沉积物重金属的污染评价

4.4.1 潜在生态危害指数法

4.4.2 地累积指数法

4.4.3 生物有效性评价

4.5 巢湖沉积物重金属的污染评价

4.5.1 潜在生态危害指数法

4.5.2 地累积指数法

4.5.3 生物有效性评价

4.6 本章小结

5 结论

参考文献

附录 (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢