太原市污灌区土壤重金属生态风险评价研究

论文摘要

本文对太原市污灌区污水灌溉及土壤污染现状进行了调查,利用GPS定位技术及网格布点法采集表层土样150个和分层土样60个,采用国家标准方法（GB/T17137-1997、GB/T 17138-1997、GB/T 17139-1997、GB/T 17141-1997）测定了土壤Pb、Zn、Cu、Mn、Ni、Cr、As、Hg和Cd共9种重金属的含量。根据测定结果,分析了表层土壤和分层土壤重金属含量的分布规律,评价了土壤重金属污染程度及潜在生态风险程度,并利用ARCGIS技术绘制重金属分级含量图,研究结果可以为污灌区重金属污染研究及后续修复工作提供参考。结果如下：与太原市土壤背景值相比,9种重金属含量均超过土壤背景值,但经统计学检验,土壤Hg和Ni含量无显著差异,土壤Zn含量显示有显著差异（p<0.05）,Pb、Cu、Mn、cr、As和Cd显示有极显著差异（p<0.001）。9种重金属含量的正态分布检验结果显示,太原市污灌区土壤Pb、Cu、Zn、Ni、Mn、Cr和As含量符合正态分布,而Hg和Cd为右偏态分布。土壤9种重金属含量均在表层（0-20cm）累积,随着深度增加重金属累积趋势逐渐减弱。经统计学检验,与表层相比,在20-40cm处土壤Cu、Ni、Mn和As含量无统计学差异,土壤Pb、Cr和Cd含量显示有非常显著差异（p<0.01）,土壤Zn和Hg含量显示有显著差异（p<0.05）。因为重金属特性不同、土壤质地不同,重金属的分层分布规律也不同。内梅罗指数法评价结果显示,9种重金属的综合污染指数为2.13,综合污染程度为中污染。不同区重金属污染指数从大到小为：晋源区（P=3.01土壤、作物污染已相当严重）>尖草坪区（P=2.58土壤、作物均受到中度污染）>小店区（P=2.56土壤、作物均受到中度污染）>清徐县（P=2.04土壤视为轻度污染、作物开始污染）。土壤重金属生态风险评价结果显示,土壤Cu、Pb、Zn、Mn、Cr、Ni和As的潜在生态危害程度均为轻度危害,Cd为中度危害,Hg为较强危害。不同区多因子潜在生态危害指数（RI）排序为：晋源区（RI=260.9）>尖草坪区（RI=235.3）>小店区（RI=227.6）>清徐县（RI=170.9）,四个区重金属综合潜在生态风险程度均为中度危害。综上所述,根据太原市污灌区土壤重金属的污染特点和变化规律、污染受体的特性,提出以下修复建议：修复区域以小店区和晋源区为主；修复元素主要为Hg和Cd；修复深度宜选0-20cm土层；修复方法主要采用化学法,通过化学淋洗、化学固化、稳定化等修复方法改良土壤性质,并辅以生物修复方法,如种植对汞、镉耐性强的作物。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 污水灌溉的发展及特点
• 1.1.1 污水灌溉的研究现状
• 1.1.2 污水灌溉的效益
• 1.2 污水灌溉的不良影响
• 1.2.1 污水灌溉对土壤污染的影响
• 1.2.2 污水灌溉对地下水的影响
• 1.2.3 污水灌溉对人类健康及其他的影响
• 1.3 太原市污水灌溉概况
• 1.4 生态风险评价的提出、研究进展和常用方法
• 1.4.1 生态风险评价的产生与发展
• 1.4.2 重金属生态风险评价方法
• 1.5 课题提出的背景及研究意义
• 第二章 污水和土壤的基本理化性质
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 污水的采样与测定
• 2.1.2 土壤的采样与测定
• 2.1.3 数据分析
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 灌溉污水的基本理化性质
• 2.2.2 污灌土壤的基本理化性质
• 第三章 太原市污灌区表层土壤重金属含量
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 土壤样品的采集与处理
• 3.1.2 表层土壤重金属含量的测定
• 3.1.3 数据分析
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 表层土壤重金属含量分析
• 3.2.2 表层土壤重金属的分布
• 第四章 太原市污灌区分层土壤重金属含量
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 土壤样品的采集与处理
• 4.1.2 分层土壤重金属含量的测定
• 4.1.3 数据分析
• 4.2 结果分析
• 第五章 太原市污灌区土壤重金属生态风险评价
• 5.1 评价方法
• 5.1.1 内梅罗指数法
• 5.1.2 潜在生态风险评价法
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 太原市污灌区土壤重金属内梅罗指数
• 5.2.2 单项重金属潜在生态风险评价
• 5.2.3 多种重金属潜在生态风险评价
• 5.2.4 土壤重金属潜在生态风险指数等级分布图
• 第六章 太原市污灌区土壤重金属ARCGIS分级图
• 6.1 建立方法
• 6.2 结果分析
• 第七章 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式