復(fù)合污染體系中鎘和菲在南四湖沉積物上吸附行為研究.pdf

1、南四湖是我國(guó)北方的最大淡水湖泊，集水產(chǎn)航運(yùn)、農(nóng)田灌溉、防災(zāi)抗洪、旅游文化等綜合功能于一體。隨著南四湖流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)及工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，城市化過(guò)程的推進(jìn)，特別是印染、煉油、焦化、煉煤等行業(yè)污染物排放，使環(huán)境中污染物的總量和種類(lèi)不斷增加，流域內(nèi)重金屬與多環(huán)芳烴的污染日趨嚴(yán)重，由此引發(fā)的復(fù)合污染進(jìn)一步加劇了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。多種污染物造成的復(fù)合污染不僅對(duì)環(huán)境造成損害，而且通過(guò)加和、協(xié)同、拮抗等作用使各種污染物的遷移轉(zhuǎn)化行為規(guī)律及綜合毒性發(fā)生轉(zhuǎn)變，對(duì)人類(lèi)及

2、其它生物體產(chǎn)生大量潛在的風(fēng)險(xiǎn)及不可預(yù)估的影響。
　　沉積物作為水體介質(zhì)污染物的“匯”和“源”，對(duì)水體污染物的聚集、遷移及轉(zhuǎn)化等均有重要作用。同時(shí)沉積物是影響水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要因子，也對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)和功能完善等至關(guān)重要。針對(duì)南四湖流域內(nèi)重金屬與多環(huán)芳烴污染加重現(xiàn)狀，亟待開(kāi)展針對(duì)南四湖沉積物中重金屬-多環(huán)芳烴復(fù)合污染體系的研究。本研究以南四湖表層沉積物為吸附劑，選取鎘為重金屬的代表、菲為多環(huán)芳烴有機(jī)物的代表，分析表征了南四湖沉

3、積物基本特性，研究了復(fù)合污染體系中不同條件下南四湖表層沉積物對(duì)鎘和菲的吸附解吸規(guī)律，構(gòu)建了鎘和菲在南四湖沉積物上的吸附曲線(xiàn)，研究了外界因素變化對(duì)吸附解吸過(guò)程的影響，初步探討了復(fù)合污染體系下各影響因素對(duì)南四湖沉積物中鎘和菲遷移轉(zhuǎn)化的影響，建立了吸附動(dòng)力學(xué)方程及吸附等溫線(xiàn)，為南四湖流域水環(huán)境污染治理、水生態(tài)修復(fù)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析等工作提供支撐依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）對(duì)南四湖各點(diǎn)位樣品的基本理化性質(zhì)及屬性表征的測(cè)定結(jié)果表明，南四

4、湖水體仍舊受外界污染并且存在富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。其表層沉積物中主要含SiO2、CaCO3、CaSiO3等物質(zhì)；沉積物均呈片狀結(jié)構(gòu)堆積、表面凹凸不平并含有絮狀結(jié)構(gòu)、吸附點(diǎn)位眾多、吸附比表面積大，且含有酮類(lèi)、酸類(lèi)、脂類(lèi)、芳香族及酰胺類(lèi)化合物等。
　?。?）分別研究了南四湖沉積物對(duì)鎘和菲的吸附特征，擬合了吸附動(dòng)力學(xué)方程。結(jié)果表明，無(wú)論上覆水有無(wú)菲的存在，對(duì)鎘的吸附均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；無(wú)論上覆水有無(wú)鎘的存在，對(duì)菲的吸附均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程

5、。在有菲存在條件下，南四湖沉積物對(duì)鎘的吸附作用變?nèi)?，解吸能力變?qiáng)。在有鎘存在條件下，南四湖沉積物對(duì)菲的吸附作用變強(qiáng)，解吸能力變?nèi)酢?br>　?。?）研究了等溫狀態(tài)下，南四湖沉積物對(duì)鎘或菲的吸附。南四湖沉積物對(duì)鎘的吸附量隨外加鎘的量增多而增多，對(duì)菲的吸附量隨外加菲的量增多而增多，并均以非線(xiàn)性比例增加。均能采用Freundich方程得到較好的擬合，在有菲、無(wú)菲條件下對(duì)鎘的吸附正相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9875、0.9638；無(wú)鎘、有鎘條件下對(duì)

6、菲的吸附正相關(guān)系數(shù)R2分別為0.9897、0.9600。隨著南四湖沉積物量的增多，其吸附鎘的總量增多，但單位質(zhì)量上吸附鎘的含量逐漸降低；同樣，當(dāng)南四湖沉積物量增多時(shí)，其吸附菲總量增多，但單位質(zhì)量上吸附菲的含量逐漸降低。
　　（4）研究了不同pH值對(duì)南四湖沉積物吸附鎘和菲的影響。南四湖水環(huán)境的pH值均大于7，使得沉積物對(duì)鎘和菲的吸附較為穩(wěn)定。但隨pH值降低，南四湖沉積物對(duì)菲的吸附量逐漸升高，對(duì)鎘的吸附量卻逐漸降低，進(jìn)而導(dǎo)致沉積物吸附

7、的鎘向水體中的釋放量增加，產(chǎn)生生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；隨pH值的升高，南四湖沉積物對(duì)鎘的吸附量在逐漸增多，對(duì)菲的吸附量卻逐漸降低，進(jìn)而導(dǎo)致沉積物吸附的菲向水體中的釋放量增加。
　?。?）研究了外加菲或鎘的試驗(yàn)條件下，南四湖沉積物對(duì)鎘或菲的吸附影響。隨著外加菲的量增加，南四湖沉積物對(duì)鎘的吸附量呈現(xiàn)降低趨勢(shì)；隨著外加鎘的量增加，對(duì)菲的吸附量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。
　?。?）研究了溫度對(duì)南四湖沉積物吸附鎘和菲的影響。結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，鎘和菲在