珠江廣州河段沉積物內(nèi)源污染特性研究.pdf

1、在水體——沉積物系統(tǒng)中，水體沉積物既是污染物的匯集地，又是對(duì)水質(zhì)有潛在影響的次生污染源。當(dāng)外污染源受到控制后，被沉積物吸附的污染物又可通過一系列物理、化學(xué)和生物過程釋放出來，導(dǎo)致水環(huán)境的“二次污染”。目前，水體沉積物(底泥)污染，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的一個(gè)重要環(huán)境問題。 近些年來，隨著廣州市水污染防治措施的加強(qiáng)，當(dāng)工業(yè)廢水和生活污水得到妥善處置后，在未來的日子里，珠江廣州河段沉積物的污染將很有可能成為導(dǎo)致水體污染的主要原因。本論

2、文采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)試方法，研究了珠江廣州河段沉積物中污染物(包括4種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和8種重金屬元素)的水平分布特性和垂直分布特性；首次引進(jìn)Consensus—based SQGs方法，對(duì)沉積物重金屬的污染狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)；采用相關(guān)矩陣分析方法，研究了沉積物中污染物的粒度效應(yīng)；采用模擬試驗(yàn)方法，基于沉積動(dòng)力學(xué)原理和吸附-解吸熱動(dòng)力平衡原理，提出了沉積物中營(yíng)養(yǎng)鹽釋放引起上覆水氨氮濃度增量的計(jì)算方程。這對(duì)河流沉積物內(nèi)源釋放的研究具有重要的理論意義。同時(shí)

3、，本論文的研究對(duì)未來控制珠江廣州河段河流水體污染、改善廣州市水環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。主要研究結(jié)果如下： (1)在水平分布上：在珠江廣州河段干流河道沿程分布上，沉積物中大部分污染物的含量都在中部的6＃斷面出現(xiàn)最高值，而在上游的1＃斷面或下游的10＃斷面出現(xiàn)最低值，從上游至下游大部分污染物表現(xiàn)出“低—高—低”分布特點(diǎn)；在垂岸分布上，各種污染物含量的最高值絕大部分出現(xiàn)在靠近岸邊的點(diǎn)位，而低值點(diǎn)位大多出現(xiàn)在河道中間。這種分布

4、特征也是城市河流沉積物中污染物在水平方向上的一般分布規(guī)律。 (2)在垂直分布上：珠江廣州河段柱狀沉積物中各種污染物(4種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和8種重金屬)含量都在研究范圍內(nèi)干流最上游的1-1-x和2-1-x柱表現(xiàn)出由表層到底層逐漸減少的分布特點(diǎn)，呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)；都在研究范圍內(nèi)干流最下游8-2-x和21-1-x柱表現(xiàn)出由表層到底層逐漸增高的分布特點(diǎn)，呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)；而在研究范圍內(nèi)的干流中部河段及內(nèi)河涌，各污染物在沉積物中的垂直分布情況比

5、較復(fù)雜，未表現(xiàn)出明顯的分布規(guī)律。城市河道沉積物中污染物的垂直分布與其周圍排污狀況的歷史變化情況緊密相關(guān)。 (3)PEC系數(shù)平均值與地累積指數(shù)平均值、潛在生態(tài)危害指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)都在0.8以上，屬于高度正相關(guān)，說明本文首次引進(jìn)的Consensus—based SQGs方法適用于評(píng)價(jià)珠江廣州河段沉積物中重金屬的生物毒性風(fēng)險(xiǎn)，在我國(guó)淡水沉積物中重金屬污染生物毒性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 (4)研究區(qū)域內(nèi)Cu和Ni的

6、潛在生物毒性相對(duì)較大，Cd和As的潛在生物毒性較小。從整個(gè)研究區(qū)域來看，珠江廣州河段的大部分地區(qū)沉積物重金屬污染嚴(yán)重，生物毒性風(fēng)險(xiǎn)很高，尤其以研究范圍內(nèi)的水口東水道、雅瑤水道、石井河和花地涌，及其匯入的干流河段的毒性風(fēng)險(xiǎn)最為嚴(yán)重。 (5)沉積物中大部分污染物與4～16μm、16～32μm兩個(gè)粒級(jí)之間表現(xiàn)出較高的正相關(guān)性；從小于某特定粒級(jí)組分來看，大部分污染物與<63μm組分百分含量之間表現(xiàn)出較明顯的正相關(guān)關(guān)系；從粘土、粉砂和砂

7、的成分來看，大部分污染物與粉砂粒級(jí)百分含量之間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性。 珠江廣州河段沉積物中污染物的粒度效應(yīng)與“元素的粒度控制律”不盡相同，當(dāng)粒徑處于砂和粉砂級(jí)別中時(shí)，各污染物的含量隨粒徑的變小而增加，但當(dāng)粒徑處于粘土級(jí)別時(shí)，各污染物與粒徑之間并不存在顯著相關(guān)性。本文污染物與粒徑之間的研究?jī)?nèi)容拓展了“元素的粒度控制規(guī)律”。 (6)珠江廣州河段沉積物釋放引起上覆水團(tuán)中氨氮的濃度增值可以應(yīng)用下列兩式通過沉積物中有機(jī)質(zhì)或總氮

8、含量進(jìn)行計(jì)算： 在上面二式中，△C表示底泥釋放導(dǎo)致上覆水中NH+4-N增加的濃度(mg/L)；()為河流流速與泥沙起動(dòng)流速之比；△t為上覆水停留時(shí)間(d)：COrg為沉積物中有機(jī)質(zhì)百分含量(％)；CN為沉積物中總氮百分含量(％)；Gt為上覆水中NH+4-N的濃度(mg/L)；h為河流水深(m)。 通過沉積物中有機(jī)質(zhì)或者總氮含量，結(jié)合水動(dòng)力條件計(jì)算內(nèi)源引起上覆水團(tuán)氨氮濃度增值，對(duì)研究水體豹內(nèi)源污染具有重要的理論意義和廣