長(zhǎng)江口南岸濱岸帶底泥中重金屬的生物有效性及其再懸浮.pdf

1、本論文選取長(zhǎng)江口南岸吳淞-瀏河濱岸段作為典型區(qū)域,以有毒重金屬Pb、Cd、Cr為主要研究對(duì)象,借助SEM與AVS的差值和比值方法對(duì)長(zhǎng)江口吳淞-瀏河帶沉積物中的重金屬進(jìn)行生物有效性評(píng)價(jià),進(jìn)而來(lái)判斷沉積物中的有效態(tài)重金屬對(duì)底棲生物的危害程度;進(jìn)行潮周期的定點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),研究潮周期過(guò)程中物理再懸浮及動(dòng)力、pH、鹽度等環(huán)境條件耦合影響下底泥中重金屬（Pb、Cr、Cd）的潮周期變化特征;同時(shí)利用自制的再懸浮裝置（PES）進(jìn)行室內(nèi)模擬再懸浮試驗(yàn),研究

2、重金屬（Pb、Cr、Cd）在沉積物-上覆水之間的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。主要得到以下幾條結(jié)論:1)長(zhǎng)江口吳淞-瀏河濱岸帶Pb、Cr、Cd、Hg、As的平均含量分別為33.1μg·g-1、56.6μg·g-1、0.4μg·g-1、0.38μg·g-1、40.0μg·g-1,其含量均超過(guò)上海市潮灘背景值;除Cr外,其它重金屬含量均超過(guò)上海市土壤背景值。瀏河口上游到江蘇白茆附近沉積物和水體中Cd平均含量分別為0.189μg·g-1、0.234μg·L-

3、1,分別超過(guò)上海市潮灘背景值和2008年6月所采陳行水庫(kù)水體Cd含量。長(zhǎng)江口南岸存在重金屬的岸邊污染帶。2)由于上海腹地工業(yè)廢水、生活污水的大量排放,使得長(zhǎng)江口吳淞-瀏河濱岸帶沉積物中具有較高的SEM（Simultaneously Extracted Metals）和AVS（AcidVolatile Sulfides）含量,分別為0.20-1.37μmol·g-1、0.20-0.80μmol·g-1,不同重金屬的總量、SEM含量都超過(guò)了

4、上海市土壤、潮灘重金屬背景值,且該研究區(qū)域沉積物中以HCl淋濾相存在的重金屬占主要形式;瀏河口上游長(zhǎng)江口南岸沿岸帶主要以Cd污染為主,Cr、Pb含量均低于上海市土壤背景值,污染程度較小。3)吳淞-瀏河濱岸帶沉積物中有機(jī)碳、含水率以及沉積物粒徑本身是本研究區(qū)域中SEM與AVS含量的控制性環(huán)境因子;SEM/AVS比值及（SEM-AVS）差值的生物有效性評(píng)價(jià)結(jié)果表明,長(zhǎng)江口吳淞-瀏河濱岸帶沉積物中重金屬對(duì)水生生物均處于中等毒性水平,底泥的再懸

5、浮作用會(huì)加強(qiáng)硫化物結(jié)合態(tài)重金屬的釋放,從而引起環(huán)境毒性。4)潮周期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)過(guò)程中,水體流速的變化是控制底泥中重金屬向水體釋放的主要環(huán)境因子。另外,水體中各形態(tài)重金屬的濃度變化還受其它外在環(huán)境因子的影響,如水溫、pH、NO3-、DOC、DIC、NH4+、TN等是控制水體底層溶解態(tài)Cd的重要環(huán)境指標(biāo),DO、Eh是控制表層溶解態(tài)Cd和Pb環(huán)境因子;Cl-是控制底層水體溶解態(tài)Pb的重要環(huán)境因子;Eh是控制表層水體溶解態(tài)Cr的重要環(huán)境因子,DO、

6、NO3-是控制表層水體顆粒態(tài)Cr的重要環(huán)境因子,DOC是控制底層水體可溶性Cr的環(huán)境因子,電導(dǎo)率是控制底層顆粒態(tài)Cr的重要環(huán)境因子。5)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),潮周期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)過(guò)程中溶解態(tài)Cd、Pb、Cr兩兩之間分別存在顯著正相關(guān)關(guān)系;顆粒態(tài)Cd、Pb、Cr兩兩之間也存在顯著正相關(guān),且顆粒態(tài)重金屬（Pb、Cr、Cd）與全量的Pb、Cr、Cd之間也存在顯著相關(guān)性。這說(shuō)明顆粒態(tài)的Pb、Cr、Cd具有相似的理化性質(zhì)及物質(zhì)來(lái)源。流速分別與顆粒態(tài)及總量重金

7、屬（Pb、Cr、Cd）均呈顯著正相關(guān)關(guān)系。潮水動(dòng)力對(duì)于水體顆粒態(tài)重金屬的貢獻(xiàn)具有不可忽視的作用。6)通過(guò)對(duì)潮周期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)前后底泥柱狀沉積物中重金屬及其理化參數(shù)的含量對(duì)比發(fā)現(xiàn),潮周期過(guò)程中底泥對(duì)Pb、Cr有富集效應(yīng);Cd、Fe、Mn的變化可能受孔隙水的影響較大;底泥中Cu、Ni向水體發(fā)生了釋放;初步判斷潮周期過(guò)程中動(dòng)力擾動(dòng)所影響到的底泥深度大約為0-5cm。7)在受水體生物膜保護(hù)的作用下,水體中溶解態(tài)和顆粒態(tài)重金屬含量呈波浪狀的變化受重金

8、屬吸附的“泥沙效應(yīng)”影響非常顯著;在外界環(huán)境因子變化相對(duì)穩(wěn)定的情況下,溶解態(tài)和顆粒態(tài)重金屬在兩相之間也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到濃度平衡;同現(xiàn)場(chǎng)潮周期觀測(cè)結(jié)果相似,另外在個(gè)別時(shí)間點(diǎn)水體中兩相態(tài)的重金屬含量也受DOC、DO等環(huán)境因子的控制。8)與潮周期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果有所不同的是,通過(guò)對(duì)比室內(nèi)模擬再懸浮試驗(yàn)前后柱狀沉積物中各重金屬（Pb、Cr、Cd）及主要理化參數(shù)（硫化物、含水率、有機(jī)質(zhì)）的變化,大部分試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)沉積物確實(shí)向水體釋放了重金屬,但途徑略