山西汾河河流生態(tài)地球化學特征與重金屬污染機制.pdf

1、汾河流域是山西省工業(yè)集中、農業(yè)發(fā)達的地區(qū)，在山西省的經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的作用。近年來降雨偏少，且季節(jié)性明顯，河流的生態(tài)功能已大為衰退。隨著直接或間接排入汾河的污染物越來越多，由此帶來的環(huán)境污染與事故日漸突出，嚴重威脅著人類健康。其中重金屬因其自身的非降解性和通過食物鏈富集、毒性放大的特性，其污染問題備受關注。
　　 本文主要研究內容如下：對汾河進行了系統(tǒng)的水體多介質(水、懸浮物、底泥)地球化學測量及河漫灘剖面測量；著重對八種

2、重金屬元素Hg、Cd、Pb、As、Cr、Cu、Ni、Zn進行了生態(tài)地球化學評價。嘗試測定了汾河河漫灘沉積物的210Pb豐度。估算了汾河沉積物的沉積速率和重金屬沉積通量；大致推導了重金屬的主要污染時期。對重金屬含量高的樣品進行重金屬形態(tài)分析，探討了其生態(tài)危險性，并對重金屬元素的來源及其遷移轉化進行了探討。
　　 論文主要成果與認識如下：
　　 (1)、汾河重金屬在懸浮物中含量最低，在水中含量較高，在底泥中最高。從太原到河津

3、，汾河重金屬含量總體上趨于增加。
　　 黃河過濾水中重金屬元素含量均低于河津過濾水中含量，黃河臨猗重金屬高于黃河禹門口。汾河枯水期懸浮物中重金屬元素濃度均低于豐水期。反映在豐水季節(jié)泥沙夾帶了大量的污染組分進入河流。汾河底泥的污染程度高于黃河。總之，汾河水體對黃河有明顯的重金屬輸入污染。
　　 (2)、汾河污染物主要在太原盆地和臨汾盆地沉積物中，太原盆地沉積物重金屬峰值集中在12～66厘米，臨汾盆地重金屬富集峰值的深度大致

4、在88～100厘米左右。推測重金屬累積通量高值段出現(xiàn)在20世紀80年代初以后時期，為重金屬人為負荷量輸入高峰期。重金屬濃度與其沉積通量分布呈正相關性，與南方河流不同。太原盆地和臨汾盆地是汾河的納污庫，將來有可能是黃河新的污染源。
　　 (3)、采用目前國內外主要的評價方法，全面、客觀評價了汾河水體及沉積物中重金屬元素的污染程度。綜合各種評價方法，認為汾河水體己受到重金屬污染：Hg、Cr、Cd在河津為國家標準(GB3838-200

5、2)Ⅴ類水，六個監(jiān)測斷面上Hg的含量均屬國家標準V類水。汾河水體中Pb、As、Zn、Cu和Ni含量較低，污染較輕。汾河河漫灘沉積物主要污染也是汞鎘污染，其他重金屬污染相對較輕。六個沉積柱重金屬污染程度遞降的順序為，MHH1420副>MHH1419>MHH1418>MHH1421>MHH1414>MHH1417，除MHH1418(介休)無重警樣，其他沉積柱都出現(xiàn)了重金屬污染嚴重現(xiàn)象，即生態(tài)系統(tǒng)服務功能嚴重退化，生態(tài)環(huán)境受到較大破壞，生態(tài)問

6、題較大，生態(tài)災害較多。
　　 (4)、對汾河河漫灘不同站位沉積物中Hg、Cd、Pb和Zn元素進行了形態(tài)分析，形態(tài)分析中各元素的“非穩(wěn)態(tài)”含量可以反映不同站位人為因素的影響。Hg、Cd、Pb和Zn四種重金屬中，Hg的遷移環(huán)境風險最低，Cd的環(huán)境風險最高，Pb和Zn存在潛在危害。當環(huán)境條件改變，沉積物中Cd最易活化釋放到水體中，形成新的污染源，應引起足夠重視。
　　 (5)、重金屬來源研究采用與流域巖石重金屬含量對比，結合相

7、關分析和因子分析法，并與汾河流域工業(yè)發(fā)展狀況進行對照。自然的汞主要來自P1x、C2、C3、O2f等沉積巖地層，巖漿巖和變質巖對汞污染的貢獻很少。含鎘偏高的地層主要是T1和C3。人為的汞鎘污染主要與山西工業(yè)燃煤及采煤業(yè)有關。其他輕微或中等污染的重金屬在沉積物中都顯示不同程度的富集，除來自于流域巖石的自然風化和侵蝕外，也與流域內的人口激增和工商業(yè)蓬勃發(fā)展有關。此外，推測重金屬富集的原因可能與汾河地塹的獨特的地質構造有關，該結論有待進一步研究