南四湖典型入湖河流表层沉积物中重金属的分布及生态风险

摘要

水环境中的重金属污染一直是环境领域中的研究热点之一，由于表层沉积物具有成为二次污染源的风险，因此对表层沉积物中的重金属污染进行研究，对于了解水环境中的重金属风险具有重要意义。南四湖是南水北调东线工程中的调水通道和重点调蓄湖泊，其典型入湖河流中表层沉积物中重金属污染状况和生态安全对调水安全至关重要。
　　本研究以南四湖典型入湖河流的表层沉积物为研究对象，对采集的表层沉积物中铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)7种重金属的含量进行了分析，并对表层沉积物中重金属进行了生态风险评价。本研究得到以下主要结论:
　　(1)与中国土壤环境质量三级标准比较，本研究中的7种重金属元素均未超标;与严苛的加拿大、香港沉积物质量标准比较，Cr、Ni、As已超标，而Cd均未超标，超标采样点主要分布在洸府河和新薛河，主要原因可能是这两条河流距离城区较近，受人为影响较大。元素As含量相对较高，主要原因可能是南四湖流域周围有大量农田，与过量使用农药有关;
　　(2)根据一元方差分析(One-wayANOVA)表明，表层沉积物中的重金属含量在南四湖不同入湖河流之间具有一定差异，但不同元素的差异程度不同。元素Cr、Cu、Ni、Zn在洸府河、蒋集河的含量均较高，但在6条典型入湖河流中均没有显著差异;元素As在新薛河中含量最高，城郭河中含量最低，6条典型入湖河流中均具有显著差异;元素Pb在界河中含量最高，蒋集河中含量最低，新薛河和薛沙河没有显著差异，其余4条典型入湖河流具有显著差异;元素Cd在界河中含量最高，城郭河中含量最低，洸府河、新薛河和薛沙河中没有显著差异，城郭河和蒋集河没有显著差异，界河与其余5条典型入湖河流具有显著差异。
　　(3)根据单一污染因子法，元素Cr、Cu、Ni、Zn、As、Pb、Cd的单一污染因子CF值分别为1.29、2.65、1.78、2.00、1.49、1.64、2.10，全部为中度污染因子，且元素Cu、Cd为单一污染因子CF值最高的元素;6条河流的潜在生态风险指数平均RI值别为:123.98（洸府河）、140.11（界河）、84.15（城郭河）、131.04（新薛河）、104.58（薛沙河）、93.42（蒋集河），排列顺序为界河＞新薛河＞洸府河＞薛沙河＞蒋集河＞城郭河，说明洸府河、界河、新薛河的平均RI值大于110，处于中等生态危害，城郭河、薛沙河、蒋集河的平均RI值小于110，处于轻微生态危害;根据地累积指数法的Igeo值得沉积物重金属污染的顺序为Cu＞Zn＞Ni＞Cd＞As＞Pb＞Cr，6条河流的污染程度顺序为界河＞洸府河＞新薛河＞薛沙河＞蒋集河＞城郭河。根据三种评价方法，虽然排列顺序略有区别，但在7种重金属元素中元素铜污染严重，元素铬污染最轻;在6条典型入湖河流中界河污染最重，城郭河污染最轻。
　　综上所述，随着南水北调东线工程的建成通水和南四湖水污染控制的日益加强，水污染已经不再是南四湖流域最严重的生态风险，而储藏在表层沉积物中的重金属元素经调水的扰动，存在重新返回水体的潜在风险。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 研究背景

1．1．1 重金属性质及其危害

1．1．2 水系沉积物中的重金属污染

1．1．3 生态风险研究

1．2 研究区域概况

1．2．1 研究区域自然地理概况

1．2．2 研究区域污染状况

1．3 研究目的、意义及创新之处

1．3．1 研究目的和意义

1．3．2 创新之处

第2章 研究方法

2．1 样品采集与预处理

2．2 实验材料

2．3 样品测定方法

2．3．1 沉积物中重金属的测定

2．3．2 沉积物pH的测定

2．3．3 沉积物中总磷的测定

2．4 数据分析

第3章 南四湖典型入湖河流表层沉积物中重金属的分布

3．1 表层沉积物中重金属分布

3．2 表层沉积物中pH值、总磷含量及相关性

3．3 讨论

3．4 本章小结

第4章 表层沉积物中重金属生态风险评价

4．1 表层沉积物重金属污染生态风险评价方法

4．1．1 污染因子法CF

4．1．2 潜在生态危害指数法RI

4．1．3 地累积指数法

4．1．4 沉积物中重金属背景值选择

4．2 重金属生态风险评价结果

4．2．1 单一污染因子CF

4．2．2 潜在生态风险指数法RI

4．2．3 地累积指数法Igeo

4．3 讨论

4．4 本章小结

第5章 结论

5．1 结论

5．2 对进一步研究的建议

5．3 对管理的建议

参考文献

致谢

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