细河表层沉积物重金属镉的释放机制及风险评价

来源 :沈阳化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huawei_2009
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河流表层沉积物中重金属污染问题严重影响到河流生态系统,甚至对人们的身体健康带来巨大危害。本实验以中国沈阳细河作为研究对象,对该流域具有代表性的一些地点的沉积物进行理化性质、总量及化学形态的分析并对镉污染情况进行风险评估,然后研究粒度及水体条件(pH、有机酸、无机阴离子和无机阳离子)对沉积物中重金属镉化学组分的影响并探讨镉迁移的可能机制。(1)沈阳细河流域各取样点沉积物大多呈现近中性,pH的平均值为7.09,碳酸盐含量变化不大,有机质含量差异较大。(2)细河流域沉积物中重金属Cd主要以酸可溶态组分为主,平均占比为45.06%;沉积物中镉的平均含量为4.88 mg/kg,与2006年、2009年相比,镉含量明显降低。在研究区域内,大潘村段(6.90 mg/kg)镉污染最重,彰驿村段(2.69 mg/kg)镉污染最轻,但均高于沈阳土壤镉的背景值(0.16 mg/kg);根据单因子指数法、地累积指数法、潜在风险指数法及风险评估代码分析发现细河沉积物中Cd污染较重,潜在生态风险等级较高。(3)沉积物中Cd的含量、F1组分与pH之间的相关性很高,相关系数分别为-0.542和-0.477。Cd的含量与F1之间存在显著的正相关关系(0.887**),除此之外各形态间的相关性存在差异。(4)细河沉积物以中砂和粗砂为主,粒径>250μm的比例占78.02%,不同粒度重金属镉均处于重污染,高风险状态。随着粒度的减小,细河表层沉积物中重金属镉的含量增大,重金属的形态分布顺序为酸溶态(F1)>残渣态(F2)>可还原态(F3)>可氧化态(F4),其中酸可溶态镉占总含量的比例最大,为主要形态。(5)大潘沉积物中重金属镉的含量为6.90 mg/kg,水提后镉的含量为6.30 mg/kg,含量的减少主要与酸可溶态组分有关。沉积物经氧化剂(H2O2)和还原剂(抗坏血酸)提取均可以促进重金属镉的释放,从而使酸可溶态和可还原态镉的含量明显降低,但H2O2能提高可氧化态镉的分布比例,抗坏血酸却能提高可还原态镉的形态分布比例。此外,通过对动力学进行线性和非线性模拟发现,指数方程能很好的描述这两种情况下重金属镉的释放过程。(6)pH在2~10时能够促进沉积物中重金属镉的释放,对沉积物的流动组分(F1和F2)有显著影响,但对残余组分几乎没有影响。其中pH值由2增加到6时,处理后的沉积物中镉的总量呈上升趋势,并在pH值为8和10时保持不变;有机酸主要影响沉积物中酸可溶态镉的含量,迁移顺序为EDTA>CA>TA>OA>CK。(7)四种阳离子能够促进沉积物中重金属镉的释放,其中Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)溶液呈酸性,是导致沉积物中镉释放的主要因素,而Mg(Ⅱ)与Ca(Ⅱ)对镉的释放影响较小,主要作用于酸可溶态(F1)组分;四种阴离子(SO42-、Cl-、CO32-、NO3-)对沉积物中重金属镉的释放影响不大,不会显著的改变沉积物中Cd的化学形态占总量的百分比。
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