海河流域滏阳河水系沉积物重金属赋存形态与生态风险研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李珊珊 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 单保庆 |
| 关键词 | 重金属 沉积物 赋存形态 释放通量 滏阳河 Heavy metals Sediment Speciation Diffusion flux Fuyang River. |
| 其他题名 | The speciation and the potential ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of FuYang river, HaiHe basin |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 20世纪90年代以来，海河流域社会经济快速发展，流域内水资源供需矛盾日益加剧，河流污补问题日益突出，污径比逐年增高。城镇排水等非常规水源逐渐演变为河流的要补给水源。非常规水源的输入，给河流带来众多水环境问题，导致河流水环境质量持续下降，其中重金属污染是需要着重关注的问题之一。本研究主要针对非常规水源补给河流——滏阳河中重金属污染严重的问题，通过分析滏阳河干流（邯郸段、衡水段）及其重要支流牛尾河、北澧河、洨河、汪洋沟及邵村排干河段沉积物中重金属的空间分布特征、形态分布特征及其潜在生态风险，揭示非常规水源补给对河流沉积物重金属污染的影响；并选择典型的重污染河段，分析沉积物中重金属的垂直分布特征、形态组成以及生态危害程度，估算沉积物-水界面重金属的扩散通量，探明重金属的历史排放情况和流域沉积物内源释放对上覆水体水质的影响。研究结果表明： 1．滏阳河水系表层沉积物重金属污染严重。各元素 Cr、Cu、Cd、Pb、Zn、Ni平均浓度依次为 340.09、90.28、1.28、65.87、760.71、48.62 mg•kg-1，分别超出河北省土壤元素背景值的 4.98、4.14、14.2、3.06、9.7和 1.58倍。采用富集系数法分析各元素受外源输入的影响，结果表明元素 Cd、Zn在整个流域尺度内主要源于外源输入，Cr在邵村排干河段及 Cu、Pb、Ni在汪洋沟上游河段受外源输入影响较大。六种重金属元素的生态危害程度由大到小排序为：Cd> Cu> Pb> Zn>Cr> Ni，其中 Cd处于极强生态危害程度，其它元素属于中度生态危害。重金属综合生态危害指数（RI）值显示，滏阳河沉积物重金属总体处于强生态风险状态，其中洨河河段达到很强生态风险状态。 2．滏阳河表层沉积物中各重金属元素主要存在于沉积物次生相中，具有一定的生物活性，但各元素赋存形态有一定的差别。其中，Cd、Zn在次生相中主要以酸可溶解态（B1）存在，其总量百分比分别达到 58%和 49%，Cu、Cr主要以可氧化态（B3）存在，所占比例分别为 33%和 41%。元素 Pb、Ni主要以残渣态（B4）形式存在于原生相中，所占比例分别达到 68%和 74%。沉积物中有机质、含硫量与各重金属元素 B3态含量的相关性系数介于 0.183~0.661之间，呈显著正相关，证实了将可氧化态（B3）定义为有机物及硫化物结合态的准确性。以重金属有效态含量为基础，进行沉积物风险评估指数评价（RAC）显示，研究区域内各元素中 Cd、Zn的有效态含量分别达到总量的 31%和 44%，存在高释放风险；Ni的有效态含量为 18%，处于中度释放风险；Cu、Pb的有效态分别为总量的 3.1%和 3.7%，处于低释放风险范围；Cr的有效态所占比例仅为 0.7%，不存在释放风险。 3．滏阳河水系沉积物垂直尺度上，Cr、Cu、Zn、Ni四种重金属含量自下而上含量逐渐增加，从底层（25~30 cm）至表层（0~5 cm），平均浓度分别从 303.27、141.99、313.61和 54.41 mg•kg-1增加至1010.72、165.78、826.79和 58.40 mg•kg-1，重金属Cd、Pb的含量从下至上分别由4.09、323.47mg•kg-1降低为1.14和287.58mg•kg-1。在受人为输入源影响较大的河段沉积物 0~30 cm内，各重金属元素均主要存在与次生相中，其中 Cu、Pb主要以可还原态存在，Cr主要以可氧化态形式存在，Zn、Ni的酸可提取态含量占的比例最高。在邵村排干下游河段，重金属主要存在于原生相中。生态风险评价结果显示，洨河下游河段污染最为严重，达到很强生态风险程度，并主要以 Cd的污染最为严重；汪洋沟上游及邵村排干上游河段污染达到强生态风险程度，其中汪洋沟河段 Cd、Pb污染最重，邵村排干河段污染主要以 Cr为主；汪洋沟下游及邵村排干下游河段处于轻度生态风险范围。 4．滏阳河水系沉积物-水界面，重金属 Cr、Cu、Cd、Pb和Ni均表现为由沉积物向上覆水的释放，存在潜在释放风险，且在不同河段释放通量有所差别。在洨河下游及汪洋沟下游河段，上述五种重金属元素均属于由沉积物向上覆水体扩散，并以 Cu的扩散通量最大，释放通量分别为2864.84、533.84μg•(m2•d)-1，Zn则表现为由上覆水体向沉积物扩散，沉积通量分别为113.93、421.12μg•(m2•d)-1。邵村排干上游河段，Cr、Cd、Pb分别以 32.69、4.21、96.58 μg•(m2•d)-1的扩散通量由沉积物向上覆水体进行扩散；Cu、Zn、Ni的扩散通量分别为-44.61、-46.46和-36.62μg•(m2•d)-1，表现为由上覆水体向沉积物的蓄积。邵村排干下游河段，Zn以1366.57 μg•(m2•d)-1的扩散速度由上覆水体向沉积物蓄积，其余重金属均表现为由沉积物至上覆水体的释放过程。 |
| 公开日期 | 2014-07-09 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7577]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李珊珊. 海河流域滏阳河水系沉积物重金属赋存形态与生态风险研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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