東平湖底泥重金屬污染評(píng)價(jià)及釋放機(jī)理的研究.pdf

1、東平湖是山東省第二大淡水湖泊，也是我國(guó)東部地區(qū)典型的淺水湖泊。由于南水北調(diào)東線工程的實(shí)施，東平湖對(duì)整個(gè)調(diào)水工程的調(diào)蓄和輸水具有重要作用，東平湖水質(zhì)污染及其治理與調(diào)水工程效益的發(fā)揮密切相關(guān)。湖泊底泥作為環(huán)境物質(zhì)輸送的宿體，其重金屬的含量與釋放是影響東平湖水質(zhì)的重要因素。本文以東平湖底泥作為研究對(duì)象，應(yīng)用水文學(xué)、土壤學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)的原理，采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、布點(diǎn)檢測(cè)、室內(nèi)分析相結(jié)合的方法，分析了底泥及其間隙水中重金屬的含量及變化，探討了pH值、溫

2、度及腐殖酸等因素對(duì)底泥重金屬釋放的影響，評(píng)價(jià)了東平湖表層底泥重金屬的污染特征，為東平湖水環(huán)境保護(hù)與污染治理提供了依據(jù)；主要結(jié)論如下： 1.東平湖表層底泥中重金屬(Cu、Zn、Pb、Cd)的含量隨湖期變化而不同，豐水期的含量高于平水期且差異顯著。在入湖口處，靠近岸邊的采樣點(diǎn)底泥中重金屬的含量高于中部。底泥中的重金屬含量與底泥的有機(jī)質(zhì)呈正相關(guān)，與pH呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)關(guān)系顯著或極顯著。 2.東平湖底泥中間隙水的重金屬含量均

3、低于Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，豐水期高于平水期且差異顯著。無(wú)論是豐水期還是平水期，四種重金屬之間均呈顯著正相關(guān)，其中Cu與Zn的相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平。底泥中間隙水的重金屬含量與底泥的pH呈負(fù)相關(guān)；在豐水期，Cu、Zn、Pb的含量與pH的相關(guān)關(guān)系極顯著；在平水期，只有Cu與pH的相關(guān)關(guān)系達(dá)到極顯著水平。 3.運(yùn)用地質(zhì)累積指數(shù)法和潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)法對(duì)不同湖期底泥中的重金屬進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，兩種方法評(píng)價(jià)的結(jié)論一致。Cd是東平湖底泥中主要的污染物。

4、豐水期Cd的地累積指數(shù)最高可達(dá)到6級(jí)，達(dá)到極強(qiáng)的污染程度；Cu、Zn、Pb的地累計(jì)指數(shù)最高僅為1，污染程度屬于無(wú)～中；Cd的潛在生態(tài)危害指數(shù)Er最高可達(dá)到1547，達(dá)到了極強(qiáng)的生態(tài)危害程度，Cu、Zn、Pb的潛在生態(tài)危害指數(shù)Er均低于20，屬于輕微生態(tài)危害。平水期Cd的地累積指數(shù)最高可達(dá)到5級(jí)，達(dá)到極強(qiáng)的污染程度；Cu、Zn、Pb的地累計(jì)指數(shù)最高僅為1，污染程度屬于無(wú)～中；Cd的潛在生態(tài)危害指數(shù)Er最高可達(dá)到1720，達(dá)到了極強(qiáng)的生態(tài)危

5、害程度，Cu、Zn、Pb的潛在生態(tài)危害指數(shù)Er均低于20，屬于輕微生態(tài)危害。四種重金屬的污染順序?yàn)镃d＞Cu＞Pb＞Zn。 4.室內(nèi)模擬條件下，隨水體pH增加，底泥中重金屬的釋放率明顯下降。在pH=2時(shí)，四種重金屬的釋放量最大，平水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別為90％、87％、83％、57％，豐水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別為95％、95％、88％、65％；在pH=8時(shí)，平水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別

6、為3％、3％、9.5％、3％，豐水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別為6％、5％、13％、5％。 隨水體溫度的升高，底泥中重金屬的釋放率增大。重金屬釋放率也與湖期有關(guān)，在相同溫度條件下，豐水期高于平水期。在水體溫度為0℃時(shí)，平水期Zn、Cd、Cu、Pb中釋放率分別為6％、15％、8％、5％，豐水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別為10％、22％、13％、7％；在水體溫度為35℃時(shí)，平水期Zn、Cd、Cu、Pb分別為68％、

7、80％、78％、53％，豐水期Zn、Cd、Cu、Pb的釋放率分別為73％、87％、85％、58％。 5.添加外源富里酸可明顯促進(jìn)底泥中重金屬的釋放。在5g底泥中加入5ml富里酸時(shí)，Cu、Zn、Pb、Cd的釋放率分別為73％、18.5％、7.5％和97％；添加量為15ml時(shí)，Cu、Zn、Pb、Cd的釋放率分別為80％、22％、10％和99％。隨富里酸用量的增大，底泥中重金屬的釋放作用逐漸增強(qiáng)，與不添加富里酸的對(duì)照相比，在添加量為

8、15ml時(shí)，Cu、Zn、Pb、Cd的釋放率分別增加了70、10、7、4個(gè)百分點(diǎn)。 胡敏酸用量不同時(shí)，四種重金屬的釋放率差異達(dá)到顯著水平；四種重金屬中，胡敏酸對(duì)Cu的釋放促進(jìn)效應(yīng)最為明顯，對(duì)Cd的釋放效應(yīng)不顯著。 6.向底泥中加入等量的腐殖酸，不同pH，對(duì)重金屬的促進(jìn)作用不同。隨著pH的升高，重金屬的釋放率逐漸減少。外加富里酸，pH為4～8時(shí)，Cu、Zn、Pb、Cd的釋放率范圍分別為80％～51％、22％～15.5％、