北京市代表性水体水质及重金属的生物毒性、有效性研究

北京工业大学博士学位论文北京市代表性水体水质及重金属的生物毒性、有效性研究姓名：张融申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：任阵海;康天放20090301北京市代表性水体水质及重金属的生物毒性、有效性研究作者：张融学位授予单位：北京工业大学相似文献(10条)1.学位论文郁亚娟淮河（江苏段）水体有机物和重金属污染评价研究2004近年来淮河水污染日趋严重，沿淮及支流污染源未得到及时有效的控制，各种污水、废水排入淮河。因此对淮河(江苏段)的水体污染状况展开的调查和分析，以及相应的风险评价，具有重要意义。本研究项目依托欧盟国际合作项目“水体优先污染物的管理政策及其对食品和人类健康的影响：一般方法学和在中国河流流域的应用”，以淮河(江苏段)水体作为研究对象，分析了淮河水体(江苏段)肖嘴(XZ)、淮河大桥(HRB)、红光化工厂(HCP)三个采样点共9个断面的半挥发性有机物(SVOC)、有机氯农药(OCPs)残留，以及沉积物重金属污染水平，讨论了它们的浓度水平、季节变化，并作了相应的风险评价。应用SPE-GC-FID方法分析了淮河水体(江苏段)的半挥发性有机物，共检测到33种SVOC，包括多环芳烃(PAHs)、烷基取代苯类、氯取代苯类、苯酚类物质、邻苯二甲酸酯类物质等，其中PAHs所占比例较大。淮河枯水期SVOC总量在52.34～100.74μg/L之间，而丰水期SVOC总量在26.35～73.04μg/L之间。淮河丰水期水质略好于枯水期，主要原因是当年淮河流域5～7月大范围降雨，地表径流的输入对有机污染物起到稀释作用。应用SPE-GC-ECD方法分析了淮河水体(江苏段)的有机氯农药污染，共检测到15种OCPs，包括六氯苯、六六六(HCHs)、DDTs、艾氏剂、狄氏剂、七氯、硫丹、异狄氏剂、甲氧滴滴涕等，其中DDTs和HCHs为主要的检出物。淮河总HCHs含量介于1.114～7.547ng/L，总DDTs含量在水体中介于4.45～78.87ng/L。以上OCPs在淮河各采样点均有不同程度的检出，在整个流域河段的浓度范围为0.14～39.58ng/L。淮河丰水期总OCPs浓度范围为27.88～56.81ng/L，枯水期总OCPs范围为26.27～124.39ng/L。与我国和世界其它地区的水体相比，淮河的有机氯农药污染相对较轻，各项指标低于我国国家标准。淮河(江苏段)多数断面的HCH两种异构体α/γ比值低于1或接近于1，说明除了源于吸附在土壤中的HCHs污染源外，最近可能有林丹污染输入淮河水体。淮河水体DDT明显多于它的降解产物DDE和DDD，一方面因为DDT的半衰期较长；另一方面，降水和灌溉可能将土壤颗粒吸附或吸着的DDT洗脱下来并冲刷入淮河，或者存在吸附在土壤颗粒或沉积物上的农药二次释放。本文应用USEPA推荐水质标准作为指定化学品的环境安全浓度，用比值法并参考致癌性定性指标，对淮河水体48种有机污染物进行了风险评价。其中五氯酚、4，4'-滴滴涕、七氯等8种物质的安全性属于第③类：需要限制风险，应考虑采取风险降低措施；而二苯并(a,h)蒽属于第④类：浓度较高且有致癌性，需要采取更为严格的措施。此外，两种氯酚在部分采样点的浓度稍大于USEPA规定的感官刺激浓度。为了评价淮河重金属污染状况，本文根据沉积学原理和环境化学行为特点，采用X射线荧光光谱法(XRF)测定了淮河沉积物的Cr、Pb、Cu、As、Cd、Mn、Ni、Zn等八种重金属污染。然后，选用我国土壤化学元素作为参考背景值，计算了这些重金属的地积累指数，评价了淮河(江苏段)沉积物重金属的污染强度。结果显示，淮河沉积物的重金属总体来说污染较轻，但是对人类健康有较大影响的Cr、Pb、Cu、Ni等金属的污染指数略高，需要引起注意。采样点肖嘴的重金属污染较轻；采样点淮河大桥较重，而红光化工厂的重金属污染居于两者之间。最后，讨论了淮河沉积物重金属含量的生态风险，结果显示，淮河沉积物的重金属含量主要属于“安全限以内”和“轻度污染”的程度。淮河(江苏段)水体检出的上述48种有机污染物，包括33种SVOC和15种OCPs，除甲氧滴滴涕以外的47种均属于美国国家环保局(USEPA)规定的129种优先控制污染物(PriorityPollutants)，其中有21种还同时列于中国国家环保局规定的68种优先控制污染物。淮河(江苏段)沉积物的8种重金属中，Pb、Cu、As、Cr、Ni、Cd、Zn等7种列于美国国家环保局的129种优先控制污染物，其中除Zn以外的6种还属于中国国家环保局的68种优先控制污染物。综上所述，研究检测了丰水期和枯水期淮河(江苏段)水体的SVOC、OCPs等有机物污染，以及沉积物的重金属污染，并作了相应的污染评价和风险评价。研究共检测到48种有机污染物，以PAHs作占比例较大，其中少数有机污染物存在一定的生态风险，需要引起关注。总体而言，淮河丰水期水质稍好于枯水期。淮河(江苏段)沉积物的重金属污染相对较轻，但Cr等少数重金属存在一定的污染。2.期刊论文郑玉建.ZHENGYu-jian我国水体底质重金属污染研究-国外医学（医学地理分册）2005,26(4)水体重金属含量与环境污染关系的研究是研究水体重金属污染与健康关系的基础.在国内,有关水体污染以及水体污染与健康关系的研究大多集中在水体有机物污染方面,尚缺乏应用环境地理学和环境卫生学相结合的方法对水体底质重金属污染的来源和历史以及对人体健康可能产生的影响做出综合性评价.本文介绍了磁化率和放射性同位素综合分析在评价水体重金属污染中的方法学及其原理,该技术在国内的推广和应用,将丰富我国环境卫生学研究内容和手段,使我国水体重金属污染研究水平达到一个新的高度.3.学位论文林加华重金属污染底泥的原位活性覆盖技术研究2009随着城市化进程的加快和工农业生产的迅速发展，大量的工业废水和生活污水排入河道、湖泊等水体中。进入水体中的重金属被水体中的固体物质所吸附，这是重金属由不饱和液相转入固相过程中水体自净的主要途径；另一方面，在一定的水环境条件下，吸附在固体或泥砂颗粒上的重金属可能重新释放，造成水体的二次污染。重金属不能被微生物分解，却能在生物体内富集，某些重金属还能够通过烷基化作用转化成毒性更大的有机金属化合物，进而通过食物链危害人体和生态系统健康。br　　对于重金属污染严重的沉积物而言，较普遍的修复方法之一就是通过环保疏浚将污染底泥清除出水体后，再进行后续的处理，但该方法操作难度大、成本高、可能伴有污染回复等缺点；另外一种方法就是对污染现场进行原位覆盖，抑制重金属向上覆水体迁移，减少其对水生生物的影响，原位覆盖技术目前已是美国环保署推荐的三大沉积物修复手段之一。br　　本文以重金属Pb和Cd为研究对象，通过吸附解吸实验，研究了沸石、方解石、钾长石、钙基及钠基膨润土和海泡石等6种天然矿物材料对水体中Pb和Cd.的吸附固定效果，它们的吸附等温线都符合Langmuir等温吸附模型。结果表明试验所用方解石(325目)对重金属离子具有较好的吸附性能，其对Pb和Cd的饱和吸附量分别约为185mg/g和10.37mg/g。利用模拟自然水体性质的电解液对方解石吸附后Pb和Cd的生物有效性进行评价，结果表明被方解石固定后Pb和Cd的生物有效性非常低。最后结合方解石作为原位活性覆盖材料的经济可行性和生态风险性分析，说明方解石作为重金属污染沉积物修复的原位活性覆盖材料具有较强的实际可操作性，为后继的重金属污染沉积物的原位活性覆盖技术提供理论支持。br　　通过原位静态释放试验，考察了覆盖系统厚度、方解石粒径、上覆水离子种类和强度、溶解氧DO及覆盖方式等因素对方解石活性覆盖系统中Pb和Cd释放效率的影响。结果表明：混合覆盖比分层覆盖能更有效地抑制沉积物中Pb和Cd的释放；覆盖层越厚，方解石粒径越小，则覆盖效果越好；上覆水的离子种类和浓度对覆盖效果影响较大，离子浓度越高，覆盖效果越差；相对于Na+来讲，上覆水中Ca2+促进了Pb和Cd的释放，降低了覆盖层中方解石对重金属离子的去除效果；上覆水中的溶解氧DO也会促进Pb和Cd从沉积物中释放，从而使覆盖效果降低。br　　最后探讨了贝壳粉作为重金属污染沉积物原位覆盖材料的可行性，结果表明，200目贝壳粉对Pb和Cd的吸附量极大，分别达941mg·g-1和229.4mg·g1，远远大于325目方解石的吸附量，这可能是由贝壳粉复杂精密的结构和其中CaCO3的晶型有关。此外，贝壳本身就生长在岩石和沉积物上，利用贝壳粉进行沉积物修复，不仅生态风险降到最低，同时也可以达到以废治污的目的，本文的研究说明贝壳粉是一种较理想重金属污染底泥的原位活性覆盖材料。4.会议论文雷鸣.秦普丰.铁柏清湖南湘江流域重金属污染的现状与分析2009湘江是湖南的母亲河，是湘江流域内居民的重要饮用水的水源地，也是不同污水的汇聚地。资料表明，随着工业化和城市化的发展，湘江流域内的水体、土壤和农作物受到不同程度的重金属严重污染，其中镉和砷的污染较为突出。与湘江流域内其它江段相比，衡阳水口山段和株洲清水塘段受到严重的重金属污染。湘江流域重金属污染不仅严重影响了流域内居民的正常生活供水，而且还造成了流域内居民重金属中毒、鱼类资源大幅度减少、大量的农田被荒弃等，甚至造成相当地域的鱼类、粮食和蔬菜不能食用。5.会议论文李强.李广源湘江长株潭江段重金属污染总量控制研究2002本文根据湘江干流污染现状,研究了株洲、湘潭、长沙市江段的镉、铅污染物的纳污能力,确定重金属控制总量,为审核水体纳污能力、控制重金属污染、制定湘江水体污染物排放标准提供了依据,对保护湘江水生生态、可持续开发与利用水资源具有十分重要的意义.6.学位论文李小虎大型金属矿山环境污染及防治研究——以甘肃金川和白银为例2007矿山环境问题具有区域性和特殊性，长期以来未受到人们重视，随着经济的快速发展和社会的不断进步，人们生活水平逐步提高，生态环境问题受到越来越多的关注，曾一度为边缘性的矿山环境也开始受到人们的重视。目前，矿山开采、选矿和冶炼等活动引起的环境污染和生态破坏已成为一个全球性的环境地质问题，也是环境地球化学研究的一个重要领域。甘肃省金昌市和白银市是分别以金川铜镍岩浆硫化物矿床和白银铜-多金属硫化物矿床为依托建立的典型矿业城市，是我国重要的有色金属生产基地。然而，近半个世纪以来，对金川和白银矿山开发和选冶造成的生态环境负效应问题缺乏相应的重视和研究。本文通过详细的资料收集、野外采样和室内分析测试，对金川和白银矿山开发所产生的环境问题进行了全面的研究，重点探讨了重金属元素在尾矿、废渣、土壤、水体、沉积物和植物等介质中的环境地球化学特征，揭示了重金属在不同环境介质中的存在形态、释放、迁移和转化规律以及重金属的活动性及其生态环境效应，评价了重金属在土壤、水体和沉积物中的潜在生态危害性，并建立了重金属在不同环境介质中及其之间释放、迁移和转化模式。通过研究取得以下几点认识：(1)金川和白银矿山环境污染问题十分突出，其中金川以大气二氧化硫污染和土壤重金属污染为主，而白银除这两类污染外，矿山酸性排水(AMD)问题尤为突出；污染主要来自废渣、尾矿氧化形成的AMD、冶炼烟尘扩散沉降和矿业废水排放及污灌。(2)尾矿及废渣中重金属含量较高，是重金属释放和AMD形成的主要来源。金川重金属污染物以Cu和Ni为主，白银以Cd、Cu、Pb、Zn为主。重金属化学形态的分析表明，金川尾矿砂中Ni具有很强的活动性，白银尾矿渣中Cd元素活动性最强，显示出对周围环境具有较大的潜在危害性。(3)矿山水体既是重金属污染的直接对象，也是重金属迁移的重要载体。金川水体中以Cu和Ni为主，水体总体呈现中度污染；白银水体总体而言，除Pb元素处于警戒等级之外，其余元素均为严重污染。(4)金川和白银水体沉积物中重金属含量与水体相比均呈现高度富集，金川尾矿坝排污沟中沉积物受尾矿砂淋滤影响，Cu、Ni含量是国家土壤三级标准的十几倍到几十倍，白银东大沟沉积物中Pb、Zn元素最高含量为国家土壤三级标准的20倍，表明水体中重金属大量累积到沉积物中，使其