采煤沉陷区土壤中汞的甲基化及其影响因素研究

摘要

煤炭作为中国主要的一次性能源，经过长期大量的煤炭开采，对周围的生态和环境产生了严重的影响。在煤炭开采、加工和运输过程中所导致的地面下沉、矸石山的堆积已经对当地环境产生严重不利影响，其中重金属污染已成为众多学者研究的热点之一。重金属汞是一种剧毒元素，可以在广泛的自然环境下发生甲基化转化为毒性更强的神经毒素甲基汞。甲基汞易富集在人体脂肪中，环境中的甲基汞可以通过食物网进入人体，危害人类健康。淮南地下水位较高，沉陷坑多数具有积水现象形成塌陷水域。最初的陆地环境转变为水生环境，原来的地表土壤沉陷为沉陷塘底部沉积物。因此探究淮南采煤沉陷区土壤中汞及甲基汞含量分布特征，为采煤沉陷区土壤中汞的污染防治和土壤综合利用提供科学依据。
　　本研究以淮南采煤沉陷区表层土壤为研究对象，探讨了沉陷区土壤汞及甲基汞的时空分布特征，在此基础上结合土壤理化性质探讨影响沉陷区土壤汞及甲基汞分布的因素，并对沉陷区土壤汞进行风险评价。主要结论如下:
　　(1)淮南采煤沉陷区土壤汞含量在0.011～0.050mg/kg之间，平均值为0.027mg/kg，是淮南市土壤背景值的1.35倍，是未沉陷土壤的1.43倍，说明土壤沉陷后，土壤汞有富集现象，在一定程度上存在潜在的生态风险。
　　(2)对比不同沉陷年限土壤汞含量发现，随着沉陷年限的增加，土壤中存在汞富集趋势且汞主要在沉陷区土壤表层富集，从侧面反映出沉陷区土壤汞可能主要来自于大气沉降。
　　(3)淮南顾桥、潘一、潘三和新庄孜采煤沉陷区表层土壤中甲基汞含量平均值分别为0.24ng/g、0.09ng/g、0.21ng/g和0.08ng/g，随着沉陷年限的增加甲基汞含量显著减少。在垂直剖面上，甲基汞主要富集在土壤表层，随着土壤深度的增加甲基汞含量逐渐减少。且沉陷区土壤有机质和土壤酸碱度是影响沉陷区土壤中甲基汞含量变化的主要因素之一。
　　(4)分别利用两种污染评价方法（单因子污染指数法、潜在生态危害指数法）对淮南采煤沉陷区土壤汞评价，结果可知，采煤沉陷区土壤中汞的污染指数为1.64，污染等级为轻度污染;潜在风险系数为56.17，属于中等生态危害。而顾桥采煤沉陷区土壤平均污染指数是2.21属于中度污染，潜在风险系数Eri平均值为88.4，处于强生态危害，因此需要引起足够的重视。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 汞的基本物理化学性质

1．2．2 土壤中汞污染的来源

1．2．3 土壤中汞的迁移转化和影响因素

1．2．4 对土壤中汞甲基化的研究

1．2．5 对采煤沉陷区土壤性质的研究

1．3 研究目标、研究内容和创新点

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 创新点

1．3．4 研究技术路线

1．3．5 本研究主要工作量

第二章 样品与方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 淮南市概况

2．1．2 淮南采煤沉陷区概况

2．2 样品制备和测试

2．2．1 采集样品

2．2．2 样品前处理

2．3 样品测试分析方法

2．3．1 土壤理化性质的测定方法

2．3．2 土壤中汞的测定

第三章 淮南采煤沉陷区土壤基本理化性质

3．1 土壤酸碱度和土壤有机质

3．1．1 不同沉陷年限采煤沉陷区土壤pH和有机质变化

3．2 土壤总氮、总磷

3．3 土壤质地

3．4 本章小结

第四章 淮南采煤沉陷区土壤中汞时空分布特征

4．1 淮南采煤沉陷区土壤汞含量

4．2 不同沉陷年限采煤沉陷区土壤汞的分布特征

4．2．1 采煤沉陷区土壤汞的时空分布特征

4．3 不同土地利用类型土壤汞含量

4．4 土壤中汞的垂直分布特征

4．5 土壤垂直剖面上汞与土壤pH和有机质的关系

4．6 本章小结

第五章 淮南采煤沉陷区土壤中甲基汞含量分布特征

5．1 采煤沉陷区土壤中甲基汞含量及分布特征

5．1．1 不同采煤沉陷区土壤中甲基汞

5．1．2 不同沉陷年限采煤沉陷区土壤中甲基汞分布特征

5．1．3 采煤沉陷区不同类型土壤中的甲基汞

5．1．4 采煤沉陷区土壤剖面甲基汞垂直分布特征

5．2 采煤沉陷区土壤中甲基汞含量与环境因子之间的关系

5．2．1 土壤pH值对采煤沉陷区表层土壤甲基汞分布影响

5．2．2 总氮、总磷对采煤沉陷区表层土壤甲基汞分布影响

5．3 本研究与其他地区土壤(沉积物)中甲基汞含量对比

5．4 本章小结

第六章 淮南采煤沉陷区土壤中汞的污染评价

6．1 采煤沉陷区土壤中汞的污染程度评价

6．2 采煤沉陷区土壤中汞的潜在生态风险评价

6．3 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文