铜陵新桥河重金属污染及来源解析研究

摘要

铜陵地区是我国重要的铜工业生产基地之一,矿业活动在产生巨大经济效应的同时对周边生态环境也产生了较大的负面效应。其中,重金属元素易于在生物以及人体中富集,可能导致直接或间接健康危害,同时,进入水体的重金属元素能够以沉积物的形式滞留水体,对水体环境可能产生二次污染。通过河流沉积物的污染特征可以确定污染物来源,有助于进一步控制和消除环境污染,为矿区水系重金属污染控制提供重要的依据和参考。因此,本论文以铜陵市新桥河及其支流水体为主要研究对象,分析河流沉积物及水体中重金属含量、沉积物中重金属形态特征,并在此基础上进行河流污染评价;通过XRD和SEM-EDS表征技术,采用主成分分析法、Pb、S同位素示踪技术对河流沉积物中重金属的来源进行解析。取得的主要研究成果如下:
　　矿业开采活动导致了一定范围内河水中的重金属元素污染,其中Cd、Pb超标点位最多,Cu、Zn、As在个别点位超标,Hg基本低于检测限。
　　河流沉积物中Cu、Zn、Pb、Cd、As等元素含量受矿业活动的影响明显,河流沉积物样品中各元素含量高,各元素含量未随着迁移距离增加明显降低;河流沉积物中各元素含量均值从高到低依次为Zn>Cu>Pb>As>Cd>Hg。
　　地累积指数法评价结果显示,受到矿业活动影响的沉积物污染程度较大,其中Cu、Cd、As污染较重,Pb、Zn为中度污染,沉积物受Hg污染小。潜在污染指数法评价结果显示,沉积物中各元素污染危害程度从大到小依次为Cd>As>Hg>Cu>Pb>Zn,Cd单因子危害指数对于潜在污染指数的贡献平均超过了50％。
　　沉积物中各重金属元素形态存在差异,其中活性态Cd含量最高,生态危害性最强;As危害小;Pb、Cu、Zn元素碳酸盐结合态、铁锰态、有机结合态比例较高,其生态危害性受酸碱度和氧化还原等环境条件影响大。
　　XRD、SEM分析显示,未受或较少受到采矿活动影响的沉积物中主要含有石英和长石等造岩矿物以及来自于花岗岩、沉积岩碎屑中的块磷铝矿、碳磷锰钠石等;而受到矿业活动影响显著的河流沉积物中矿物组成复杂,含有针铁矿、钙锰矾、水钼矿、铜铁矿石等来源于矿石的矿物成分。
　　主成分分析法发现,沉积物中Pb来源于铅锌矿和铜金硫多金属矿;Zn主要来源于铅锌矿以及生活污水,As主要来源于铜金硫多金属矿物。
　　Pb、S同位素示踪研究结果表明,新桥河沉积物的Pb、S主要来自于新桥矿区的矿业活动。铅同位素的二元混合模型显示污染明显的新桥河沉积物中的重金属超过85%来自于新桥矿。

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第一章 概述

1.1河流沉积物重金属污染研究现状

1.2污染源解析技术研究现状

1.3研究区域概况

1.4论文研究目的及意义

1.5论文内容及方案本次研究内容主要包括：（1）进行河流沉积物中重金属含量及其形态分析；（2）对河流沉积物重金属污染进行评价；（3）分析沉积物的铅、硫同位素组成特征；（4）选择典型沉积物样品进行XRD、SEM分析；（5）进行河流沉积物中重金属的来源解析。研究技术路线见图1.4。图 1.4 研究技术路线图样品采集水样重金属含量分析沉积物重金属含量分析沉积物重金属形态分析沉积物 XRD及扫描电镜分析

第二章 实验材料和方法

2.1 样品的采集

2.2 测试方法

第三章 河水与沉积物重金属污染研究

3.1 河水重金属含量特征

3.2河流沉积物中重金属含量特征

3.3河流沉积物重金属污染评价

3.4河流沉积物重金属形态研究

3.5典型样品矿物组成特征

3.6扫描电镜分析

3.7 小结

第四章 河流沉积物中重金属污染源解析

4.1河流沉积物中重金属来源的主成分分析

4.2河流沉积物中重金属来源地硫同位素示踪研究

4.3河流沉积物中重金属来源的铅同位素示踪研究

4.4 小结

第五章 结论和建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文