上海市表层土壤/沉积物中重金属元素分布特征及现状评价

摘要

土壤重金属污染具有多源性、隐蔽性、长期性，污染后果严重，因此在环境污染调查与评价研究中，重金属是重要的污染调查评价对象，被各国列入优先控制污染物名单。重金属广泛存在于自然环境中(如沉积物、土壤和水体)，引起的污染问题已经引起国际环境保护组织、各国政府和民众的高度关注。掌握各种环境介质中重金属元素的污染特征和分布规律，各种环境介质中重金属的污染来源及迁移转化过程一直是环境科学研究领域的热点。 本研究采用硝酸—氢氟酸微波消解—电感耦合等离子体发射光谱(ICP—AES)检测上海市表层土壤和黄浦江表层沉积物中重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Co等元素的分析方法，采用直接汞分析仪测定样品中的Hg含量，各元素相对标准偏差符合《土壤环境监测技术规范》(HJ/T166-2004)中对应含量范围内的要求。 上海市表层土壤中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Hg、Co和TOC的含量代表值分别为60.5 mg/kg、23.4 mg/kg、471 mg/kg、29.7 mg/kg、18.2 mg/kg、80.0 mg/kg、108.6μg/kg、18.2 mg/kg和15.66 mg/g，Co含量高于背景值上限，Hg和Zn含量总体比背景值略高但大部分仍在背景范围之内，个别采样点区域Cr、Cu、Mn、Ni和Pb含量高出背景值含量，但总体含量仍落在背景含量范同之内。TOC与元素Hg、Cu、Pb、Zn含量显著相关，说明了它们来源的同源性和土壤有机物对重金属的累积效应。 上海市黄浦江表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Hg、Co和TOC的含量代表值分别为0.750mg/kg、55.6 mg/kg、55.9 mg/kg、455 mg/kg、31.2mg/kg、22.6 mg/kg、114 mg/kg、130.9μg/kg、16.1 mg/kg和12.93 mg/g，与全球各地河流、湖泊和沿海地区沉积物研究中重金属含量水平的比较看出，黄浦江中重金属元素Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Hg和Co在全球属于中等偏低的含量范围。沉积物中TOC与重金属元素Hg、Cu、Zn、Cr、Ni和Co含量呈显著相关，并且沉积物中Cu、Hg和Zn与TOC的相关程度高于土壤。 上海市中心的九个行政区和各大工业园区是表层土壤中TOC、Hg、Cu、Pb和Zn的含量较高的区域，可能是工业生产和交通运输污染共同作用的结果。受沿途的工农业污废水排放、城市交通污染物、支流的汇入、河口的倒灌等影响，黄浦江表层沉积物中重金属元素Ni、Zn、Cu、cr、Hg、Co、Cd和TOC的含量在空间上呈现从上游到下游明显上升的趋势，但元素Mn的含量在空间上呈现从上游到下游“W”形的下降趋势。多雨期与少雨期黄浦江表层沉积物中重金属含量无显著差异。 采用地质累积指数和内梅罗指数法对上海市表层土壤中重金属环境质量进行评价，上海市大部分地区的表层土壤中重金属未见富集，属于清洁无污染到低污染的水平，个别采样点的Hg和Zn出现较高的极端值，存在重金属污染的潜在风险。研究中依据多方的阈值型基准方法和地质累积指数评价法对黄浦江表层沉积物中的重金属元素进行评价。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景

1.2课题来源

1.3研究现状

1.3.1国内外土壤／沉积物中重金属污染研究现状

1.3.2土壤／沉积物中重金属测定方法研究现状

1.4研究区域背景

1.4.1上海概况

1.4.2气候与水文

1.4.3地貌与土地资源

1.4.4上海市环境质量概况

1.4.5上海经济发展与工业布局

1.5研究的目的和意义

1.6主要研究内容和技术路线

第2章实验材料与方法

2.1目标分析物

2.1.1选择依据

2.1.2主要目标分析物

2.1.3目标分析物的土壤元素背景值

2.2实验仪器与试剂

2.2.1实验仪器

2.2.2实验试剂

2.2.3标准样品和试剂

2.3数据统计方法

2.3.1数据统计及表达方法

2.3.2统计分析及绘图软件

第3章土壤／沉积物中重金属元素含量分析方法的建立

3.1样品采样方案设计与实施

3.1.1土壤样品采集方案设计与实施

3.1.2沉积物样品采集方案设计与实施

3.2样品预处理

3.2.1风干、研磨与过筛

3.2.2微波消解

3.3样品的测定

3.3.1含水量测定

3.3.2微波消解-ICP-AES检测样品元素含量

3.3.4样品中Hg元素含量测定

3.3.5样品中总有机碳含量测定

第4章上海市表层土壤中重金属元素含量及空间分布特征

4.1上海市表层土壤中重金属元素含量

4.1.1检测项目含量水平

4.1.2土壤元素含量分布类型检验

4.1.3异常值的判断和剔除

4.1.4统计特征数

4.2上海市表层土壤中重金属元素的空间分布

4.3土壤中总有机碳含量与重金属的相关性

4.4本章小结

第5章黄浦江表层沉积物中重金属元素含量及分布特征

5.1黄浦江表层沉积物中重金属元素含量

5.1.1检测项目含量水平

5.1.2沉积物元素含量分布类型检验

5.1.3异常值的判断和剔除

5.1.4统计特征数

5.2黄浦江表层沉积物中的重金属元素含量的沿江分布特征

5.3黄浦江表层沉积物中的重金属元素含量的季节性差异

5.4沉积物中总有机碳含量(TOC)对重金属含量的影响

5.5本章小结

第6章上海市表层土壤／沉积物重金属现状评价

6.1上海市表层土壤重金属现状评价

6.1.1土壤环境质量标准

6.1.2土壤环境质量评价

6.1.3土壤样品系统聚类分析

6.2黄浦江表层沉积物重金属现状评价

6.2.1沉积物金属污染环境质量基准法

6.2.2地质累积指数法

6.3本章小结

第7章结论与建议

7.1结论

7.2建议

致谢

附录

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文及研究成果