饮用水水源地沉积物重金属风险评价——以大连市碧流河水库为例

摘要

随着社会经济不断发展，企业所产生的污染物向环境中的排放量不断增加，环境污染变得愈发严重，人类活动的干扰导致水生态系统结构遭到破坏，而其中沉积物重金属污染问题也变得日益明显。水是人类生命的源泉，当饮用水水源地中沉积物受到重金属污染时，会导致水体中水环境恶化，严重影响水质，进而直接威胁到人类健康。因此，对饮用水水源地沉积物重金属展开及时有效的污染分析与评估，提前做好防范措施就显得尤为重要。
　　本文通过对沉积物重金属污染现状及未来污染风险这两个角度，从特征分析、污染评价以及风险预测三个方面构建沉积物重金属风险评价的方法。特征分析中主要包括总量特征分析以及污染来源解析，其中总量特征分析包括对沉积物重金属空间及时间的特征分析;污染来源解析则利用相关性分析法及主成分分析法对污染来源进行说明;污染评价中，参考两种不同的环境背景值，对于单一重金属评估采用地累积指数法，多种重金属评估采用潜在生态危害指数法，这两部分共同构成重金属污染现状的分析;未来污染风险预测中，首先需要确定环境因子的种类，并利用灰色预测模型GM(1，1)得出在预测年内环境因子浓度，带入RBF神经网络模型中得出预测年内重金属浓度，采用地累积指数法以及潜在生态危害指数法对重金属污染展开风险评估。
　　碧流河水库作为大连市重要水源地之一，是大连市的“生命之源”，本文将碧流河水库作为研究区域，进行风险评价方法的应用。为揭示碧流河水库重金属污染情况，本文从丰水期、平水期以及枯水期分别采集了沉积物样本，对重金属Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Cd和Hg进行了分析，结果表明，碧流河水库沉积物中重金属的平均值均低于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)一级标准限值;特征分析表明库区中部部分点位重金属含量相对较高，各重金属在时间序列上没有显著的规律性;相关性分析结论表明，部分重金属之间存在较好的相关性，结合主成分分析推测库区上游的部分选金企业和尾矿库以及化肥的不合理使用等是其污染来源;利用风险评价方法得出，水库整体污染水平较轻，Cd和Hg较其他重金属污染程度偏高;对水库重金属未来变化的预测结果表明，Cd和Hg的预测风险值较大，存在一定的生态危害风险。
　　针对碧流河水库得出的评估结果，本文从内源控制及外源控制两个角度对沉积物重金属的防范提出了几点建议，旨在为相关管理部门提供现状及预测的评估结果的同时，提供有针对性的管理措施。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 沉积物重金属污染研究进展

1．2．1 来源特点及危害

1．2．2 水体中重金属的迁移转化

1．2．3 国内研究进展

1．2．4 国外研究进展

1．3 沉积物重金属风险评价概述

1．3．1 风险评价研究对象

1．3．2 风险评价方法

1．4 预测模型概述

1．4．1 灰色系统预测模型

1．4．2 神经网络预测模型

1．5 研究内容和技术路线

1．5．1 研究内容和目标

1．5．2 技术路线

2 沉积物重金属风险评价方法的构建

2．1 重金属特征分析

2．2 重金属污染评价

2．3 重金属风险预测

2．4 本章小结

3 案例应用——以碧流河水库为例

3．1 碧流河水库区域概况

3．1．1 地理位置及保护区区划

3．1．2 基本情况及战略地位

3．1．3 水文特征

3．2 数据来源及研究方法

3．2．1 碧流河水库采样布点

3．2．2 结果数据分析方法

3．3 沉积物重金属总量特征分析

3．3．1 重金属空间特征分析

3．3．2 重金属时间序列特征分析

3．3．3 重金属元素相关性分析

3．3．4 重金属可能来源分析

3．4 沉积物重金属污染评价

3．4．1 地累积指数法

3．4．2 潜在生态危害指数法

3．5 沉积物重金属风险预测

3．5．1 灰色预测模型GM(1，1)

3．5．2 RBF神经网络模型

3．6 本章小结

4 沉积物重金属监管措施

4．1 外源监管控制

4．2 内源监管控制

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢