向海湿地沉积物中重金属污染现状及潜在生态风险评价

论文摘要

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一,在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染等方面有着其它系统所不能代替的作用。但是近些年来的研究表明,湿地面积减少使湿地调节径流功能大大降低;湿地蓄水能力下降并导致动植物种类的减少;且湿地的自净能力降低,河岸侵蚀严重,河流含沙量及水中营养物质含量增加。因此,关于湿地重金属分布特征的研究日益受到科学工作者的极大关注。本文研究了向海湿地表层沉积物中的重金属污染状况、分析了污染原因。运用盐酸+高氯酸+硝酸法消解提取重金属全量含量,用Tessier连续提取法提取重金属各个形态的含量,用AAS法进行测试。对向海湿地表层沉积物重金属的分布累积特征、污染来源、形态分布进行了分析;并且用Hakanson潜在生态危害指数法综合评价了向海湿地沉积物中重金属的污染状况。结果表明:（1）向海湿地部分地区沉积物已受到不同程度的重金属Cd、Zn、Cu和Pb的污染,向海湿地表层积沉物中重金属Cd、Zn、Cu和Pb的平均含量分别为0.33mg/kg、55.01mg/kg、35.19mg/kg、28.55mg/kg,分别是向海地区平均背景值的4.17倍、1.49倍、3.20倍、2.38倍,其中Cd超标最为明显。（2）向海湿地表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb含量平均值高低顺序都符合E断面＞F断面＞G断面＞W断面的规律。（3）不同季节向海湿地各采样点表层沉积物重金属Cd、Zn、Cu和Pb的含量差异不大。整体看8月份重金属含量略有偏高,但总体上采样点不同时期所得的结果基本保持一致。（4）对四种重金属在总量上做了相关性分析,结果表明各重金属元素间的相关性类似,大多数重金属存在着显著相关性,说明沉积物中的重金属具有相同或相近的来源。（5）向海湿地沉积物中重金属元素的赋存形态各异。就表层沉积物重金属形态来说,不同元素之间各形态所占比例差别较大。Pb和Zn主要以有机态和残渣态形式存在,Cu主要以有机态形式存在。Cu、Pb等元素有机态含量高,而残渣态含量低。Cd的组成十分特殊,其可交换态的含量非常高,可达到24%,铁锰氧化物结合态也可高达36.12%,而残渣态含量很低。（6）从向海湿地表层沉积物Cu、Pb、Zn和Cd的单因子结果可以看出,向海湿地已经受到了不同程度的重金属污染,其中Pb、Cu污染程度轻,Cd污染较重,Zn基本未受到污染。E断面综合污染指数为2.51,属于中度污染。F断面综合污染指数为1.74,属于警戒级,G、W断面综合污染指数均小于1,属于安全区域。（7）利用Hakanson潜在生态危害指数法对向海湿地表层沉积物重金属的评价表明:从单个重金属的潜在生态危害参数看,不同污染物对生态风险影响程度的大小排序为:Cd＞Cu＞Pb＞Zn,其中Cd属于极强污染,其余属微弱污染;从不同重金属的综合潜在生态危害指数来看,向海湿地E断面、F断面的RI在150-300之间,属于中等风险水平;G断面、W断面的RI小于150,属于轻微风险水平。各断面土壤重金属污染程度递降的顺序为,E断面＞F断面＞G断面＞W断面。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 湿地的研究现状
• 1.1.2 镉、铅、铜、锌的性质
• 1.1.3 镉、铅、铜、锌对环境的危害
• 1.1.4 沉积物中重金属污染物存在形态的研究
• 1.1.5 沉积物重金属的潜在生态风险评价
• 1.2 研究目的、意义及内容
• 1.2.1 目的意义
• 1.2.2 主要研究内容
• 2 流域及研究区概况
• 2.1 流域概况
• 2.1.1 地质地貌
• 2.1.2 气候
• 2.1.3 水文
• 2.1.4 土壤
• 2.2 向海自然保护区概况
• 2.2.1 自然地理概况
• 2.2.2 社会经济状况
• 2.2.3 保护区区划
• 3 材料与方法
• 3.1 主要试剂和仪器
• 3.2 样品的采集与制备
• 3.2.1 样品的采集
• 3.2.2 样品的制备
• 3.3 测定方法
• 3.3.1 土壤水分含量的测定
• 3.3.2 重金属全量测定方法
• 3.3.3 重金属形态的测定方法
• 3.3.4 质量控制
• 4 结果与分析
• 4.1 向海湿地沉积物中重金属的含量
• 4.1.1 向海湿地沉积物中重金属的空间分布特征
• 4.1.2 向海湿地沉积物重金属的季节分布特征
• 4.1.3 相关性分析
• 4.2 向海湿地沉积物重金属赋存形态
• 4.2.1 可交换态
• 4.2.2 碳酸盐结合态
• 4.2.3 铁-锰氧化物结合态
• 4.2.4 有机结合态
• 4.2.5 残渣态
• 4.2.6 土壤重金属形态小结
• 4.3 向海湿地沉积物重金属环境质量评价
• 4.3.1 评价方法
• 4.3.2 评价标准
• 4.3.3 土壤重金属污染水平分级标准
• 4.3.4 评价结果
• 4.3.4.1 单项污染指数法
• 4.3.4.2 内梅罗综合污染指数评价
• 4.4 沉积物重金属污染潜在生态风险评价
• 4.4.1 潜在生态风险指数与计算
• 4.4.2 生态风险性分级
• 4.4.3 潜在生态风险指数评价标准
• 4.4.4 评价结果
• 5 结论及研究展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历