【摘 要】
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锑(Sb)作为一种有毒元素,由于风化作用、生物活动和火山活动等自然现象以及人为活动影响在环境中分布广泛,引起不可忽视的环境问题。贵州省都柳江流域锑矿储量丰富,而且喀斯特地区地质条件下使得锑的背景值较高。长期的开采冶炼产生的废水废渣使锑等重金属进入到不同环境介质中造成污染,危及了周边地区生产发展并对人类健康产生了一定潜在危害。本研究选取都柳江流域干流及上游冷水沟水库作为研究对象,探究锑在干流中自然净
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锑(Sb)作为一种有毒元素,由于风化作用、生物活动和火山活动等自然现象以及人为活动影响在环境中分布广泛,引起不可忽视的环境问题。贵州省都柳江流域锑矿储量丰富,而且喀斯特地区地质条件下使得锑的背景值较高。长期的开采冶炼产生的废水废渣使锑等重金属进入到不同环境介质中造成污染,危及了周边地区生产发展并对人类健康产生了一定潜在危害。本研究选取都柳江流域干流及上游冷水沟水库作为研究对象,探究锑在干流中自然净化过程及其影响因素的同时,还重点开展水库中Sb的迁移转化研究。综合调查分析研究区水文地质背景条件和采集样品后,首先明确都柳江干流水体水化学基本特征及Sb的时空变化规律;其次通过切向流超滤等方式将水库水样Sb、Fe分为颗粒态、胶体态、真溶解态,随后测定不同相态(胶体态、真溶解态、颗粒态)重金属含量分布、有机碳浓度和水样三维荧光图谱特征,分析水中有机质及不同相态重金属在迁移转化过程中对Sb的影响,以此研究水中Sb的自然净化过程。得出以下主要结论:(1)都柳江干流水体呈弱碱性,有利于在氧化环境中Sb2S3的溶解。受污染支流、河道沉积物影响,丰水期与枯水期Sb平均浓度分别为26.73μg/L和59.82μg/L,水体Sb主要来源于辉锑矿(Sb2S3)溶解,其中Sb与SO42-含量呈显著正相关。Sb的净化过程以稀释作用为主,其次为悬浮颗粒物的吸附沉降作用。受污染支流及废弃锑矿源头的治理是降低都柳江流域Sb含量的关键因素,并且利用好流域内水库及梯级电站对水流量的调控及各段支流的稀释能力有助于降低水中Sb浓度。(2)水库垂向分层现象明显,温度、pH、DO等随深度降低,浊度随深度上升。上层水体中总锑浓度大于下层水体,总铁浓度下层大于上层,溶解态Sb、Fe与总锑、总铁变化趋势一致。溶解态Sb、Fe均以真溶解态为主,胶体态Sb下层水体浓度大于上层,胶体态Fe下层水体小于上层,颗粒态Sb、Fe浓度随深度增加而上升。界面沉积物残渣态为Sb的主要形态,Sb不易二次释放,水中Fe来源于沉积物溶解释放;真溶解态Sb受水中铁氧化物吸附转化成胶体态,随着胶体相互碰撞聚集进而向颗粒态转化,Fe的循环过程对Sb在水库中的迁移转化影响较大。(3)水库DOC分布差异较大,其主要来源于陆源输入,沉积物释放对水库有机碳的影响较小。上层水体DOC浓度大于下层,UOC与COC在上层水体中的浓度也大于下层水体,其中COC浓度含量及其占DOC比例较低,平均占比为10.62%。水库溶解性有机质共有类腐殖酸、类酪氨酸/类富里酸、类蛋白/类腐殖酸三种组分,类酪氨酸/类富里酸组分含量为最高。溶解性有机质相对分子量小,芳香性程度及腐殖化程度较低。胶体态Fe、Sb主要以无机胶体存在,水中溶解性有机质在Sb的沉降过程中的影响较弱,水中溶解态Fe与COC的结合能力大于UOC,易于从真溶解态向胶体态转化。
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