东南沿海地区燃煤电厂周围土壤中汞的分布特征研究

摘要

燃煤电厂作为最主要的人为汞排放源之一，其释放的汞可随大气运输并通过干湿沉降污染土壤。研究燃煤电厂周围土壤中汞的浓度、形态、空间分布及影响因素，是深入分析汞在大气-土壤-水-植物体系中迁移转化规律的基础。本文以东南沿海某燃煤电厂周围土壤为研究对象，通过分析电厂周围表层土样的总汞(THg)浓度，探究了THg的空间分布特征和影响因素;通过分析剖面土样和不同土地利用类型下的THg、甲基汞(MeHg)浓度，探究了THg和MeHg的垂直分布特征和影响因素;采用BCR三步提取法分析土壤中不同形态汞的浓度，探究了其化学形态和空间分布特征。得到如下结论:
　　(1)表层土壤THg的浓度范围为0.017～3.341 mg/kg，均值为0.186 mg/kg，汞在土壤表层有轻微累积趋势，但未导致明显的汞污染;除燃煤电厂外，无烟气净化设备的小型煤炉等其他污染源对局部土壤汞浓度贡献很大。表层土壤THg浓度呈双峰值特点，随距离增加，THg浓度先增加后减少随后递增最后递减。土壤THg的空间相关性很弱，THg浓度受土壤母质等结构性因子的影响很小，受工业污染、人为活动等随机因子的影响很大。受主导风向的影响，高汞浓度值出现在电厂的西偏北、西边和西偏南方向;受烟气中不同形态汞的沉降特性的影响，土壤THg在西偏北距烟囱6～8 km处有极大值，在距烟囱1～3 km处有条带状环形次高浓度区域。
　　(2)剖面土壤THg浓度的变化范围为17.26～152.78 ng/g，均值为67.51 ng/g;THg浓度随土层深度增加而降低，且不同深度层均有显著性差异，深层土壤THg含量很低，表明上层土壤中的汞大多来自人为污染。剖面土壤MeHg浓度的变化范围为0.017～0.439 ng/g，均值为0.135 ng/g; MeHg浓度随土层深度增加而降低，但表层MeHg浓度与中层有显著差异，而中层与深层无显著差异。THg和MeHg浓度与土壤有机质(SOM)和粘粒含量有极显著正相关，与pH有较弱的负相关性，与粉粒和砂粒相关性不明显。SOM和粘粒含量对THg和MeHg含量有重要影响。THg和SOM是影响MeHg垂直分布的主要因素。土地利用类型对表层土壤THg浓度无显著影响;但对MeHg浓度有显著影响，稻田土MeHg浓度明显高于菜地和旱地土，菜地和旱田土无显著性差异。
　　(3)土壤汞均以残渣态为主，各形态汞的分配系数依次为:残渣态(79.91％)＞＞可氧化态(13.53％)＞可还原态(5.91％)＞＞酸交换态(0.64％)。不同土地利用类型对表层土壤各形态汞含量无显著影响;垂直方向上，各形态汞的含量随土壤深度的增加而减少，但分配系数却表现出不规则变化。汞的甲基化率在0.05％～0.57％之间，只有少部分汞参与了甲基化。酸交换态汞与MeHg呈极显著正相关，在甲基化过程中起了重要角色。生物易利用态和潜在生物有效态汞的分配系数分别为0.64％和22.37％，表明生物有效态的汞含量不高。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 土壤中汞的来源和迁移转化

1．2．1 土壤中汞的来源

1．2．2 土壤中汞的形态及转化

1．2．3 影响土壤中汞形态转化的因素

1．3 燃煤电厂周边土壤中汞的分布特征研究进展

1．3．1 燃煤电厂周边土壤中汞的浓度水平

1．3．2 燃煤电厂周边土壤中汞的空间分布特征

1．3．3 燃煤电厂周边土壤中汞分布的影响因素

1．4 研究目的、内容及技术路线

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

2 材料和方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 自然地理概况

2．1．2 燃煤电厂概况

2．2 采样点的布设和土壤采集

2．2．1 采样点的布设方法

2．2．2 土壤采样点的分布

2．2．3 土样采集和预处理

2．3 样品的分析测定方法

2．3．1 汞的分析方法

2．3．2 土壤理化性质的分析方法

2．4 数据分析方法

3 燃煤电厂周围表层土壤中总汞的分布特征

3．1 表层土壤中总汞的浓度水平

3．1．1 总汞浓度的描述性统计分析

3．1．2 土壤总汞的来源解析

3．2 表层土壤中总汞的空间分布特征和影响分析

3．2．1 土壤总汞浓度随距离的分布特征

3．2．2 土壤总汞浓度的空间结构特征

3．2．3 土壤总汞浓度的空间插值特征

3．2．4 土壤总汞空间分布的影响因素分析

3．3 本章小结

4 燃煤电厂周围剖面土壤中总汞和甲基汞的分布特征

4．1 剖面土壤总汞的含量和分布特征

4．1．1 剖面土壤总汞的含量水平

4．1．2 剖面土壤总汞的垂直分布特征

4．2 剖面土壤甲基汞的含量和分布特征

4．2．1 剖面土壤甲基汞的含量水平

4．2．2 剖面土壤甲基汞的垂直分布特征

4．3 土壤总汞和甲基汞浓度的影响因素分析

4．3．1 土壤理化性质的描述性统计分析

4．3．2 土壤理化性质对总汞和甲基汞浓度的影响

4．3．3 土地利用类型对总汞和甲基汞浓度的影响

4．4 本章小结

5 燃煤电厂周围土壤中汞的化学形态分布

5．1 土壤中不同形态汞的含量分析

5．2 土壤中各化学形态汞的空间分布特征

5．2．1 表层土壤中各形态汞的分布特征

5．2．2 剖面土壤中各形态汞的分布特征

5．3 土壤中汞的生物有效性分析

5．3．1 土壤中汞的甲基化水平分析

5．3．2 土壤甲基汞与形态汞的相关性分析

5．3．3 土壤中汞的生物可利用性分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 研究展望

参考文献

作者简介