【摘要】：近年來,工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展加劇了重金屬環(huán)境污染。其中,水體底泥重金屬污染問題受到了越來越多的關(guān)注。松花江是我國七大河流之一,研究其底泥重金屬含量時空分布特征對流域的水環(huán)境治理具有重要的意義。本文以2006年和2016年松花江哈達(dá)山 松花湖段表層底泥為研究對象,分析了底泥樣品的礦物組成、底泥樣品及部分底泥樣品中黏土的As、Hg、Cr、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn等元素的含量,研究了表層底泥重金屬含量的時空分布特征,并對重金屬污染及污染源進(jìn)行了分析。傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析和X射線衍射(XRD)分析結(jié)果表明,研究區(qū)底泥樣品主要由石英、長石、高嶺石、伊利石、綠泥石、伊/蒙混層等礦物組成�；瘜W(xué)成分分析結(jié)果表明,重金屬元素As、Hg、Cr、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn均傾向富集于底泥樣品中的黏土內(nèi),礦物組成差異對底泥樣品重金屬含量影響顯著。與我國主要河流和湖泊相比,2006年表層底泥中元素Hg、Cd、Pb、Zn的含量顯著高于其他河流和湖泊,均處于較高水平,而元素As、Cr、Cu、Ni的含量整體上均處于中等水平。相比較而言,2016年表層底泥中只有元素Hg的含量顯著高于其他河流和湖泊,元素As、Cr、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的含量均處于中等水平。2006年和2016年表層底泥重金屬含量空間分布特征十分相似,主要表現(xiàn)為吉林市區(qū)段內(nèi)的重金屬含量普遍高于非市區(qū)段,且重金屬含量的最高值集中出現(xiàn)在吉林市九站大橋附近,而向上游、下游重金屬含量逐漸降低。重金屬含量隨時間變化的趨勢十分明顯,即相比于2006年,2016年表層底泥的重金屬含量整體上有了一定程度的下降。采用重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)化方法消除底泥樣品礦物組成差異的影響后,重金屬含量的時空分布特征發(fā)生了一定程度的變化,但整體上變化幅度并不大。地累積指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)分析表明,2006年和2016年表層底泥重金屬的污染程度具有相似的空間分布特征,即吉林市區(qū)段污染程度明顯高于非市區(qū)段,且污染的最高程度集中出現(xiàn)在吉林市九站大橋附近,而向上游、下游逐漸降低。2006年表層底泥主要受到了Hg、Cd、Zn的污染,在吉林市區(qū)段其污染等級幾乎都在Ⅱ級以上。整段流域內(nèi),Hg和Cd的生態(tài)風(fēng)險分別達(dá)到了嚴(yán)重程度和重度,且重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險整體上達(dá)到了嚴(yán)重程度。相比于2006年,2016年底泥重金屬的污染程度有了顯著的降低,其綜合潛在生態(tài)風(fēng)險程度也降至了重度;但Hg污染仍很嚴(yán)重,尤其在吉林市九站大橋附近出現(xiàn)了Hg的極強(qiáng)污染。整段流域內(nèi)存在Hg的嚴(yán)重程度生態(tài)風(fēng)險。根據(jù)重金屬污染的時空分布特征、重金屬元素組合及吉林市重金屬重點(diǎn)源和工業(yè)廢水重點(diǎn)源等分析,推斷研究區(qū)表層底泥重金屬污染應(yīng)主要來自吉林市工業(yè)活動,特別是工業(yè)廢水的排放。10年前后重金屬污染特點(diǎn)分析表明,通過治理,Cd、Zn等重金屬污染源得到了有效的控制,但Hg并沒有。2016年上游底泥中存在輕度Hg污染,因此不排除表層底泥中有少量的Hg來源于上游。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52
【圖文】：

年平均氣溫在 3～5 °C 之間，年內(nèi) 1 月溫，7 月溫度最高，平均氣溫在 20～25°C 之間。年降水量月份，占全年總降水量的 70%以上（朱景亮等，2015）。）為松花江的豐水期，其余時間均為枯水期。豐水期雪融化補(bǔ)給水，夏季為大氣降水補(bǔ)給水。流眾多，呈樹枝狀分布。其中，主要支流有鰲龍河、于松花江左岸。支流處有多處水庫，如亮甲山水庫、星城水庫等。通以公路為主，鐵路為輔。在長春市、吉林市和松原市省道 301、303 等道路連接，還有長白、長吉等鐵路線路互通，區(qū)內(nèi)交通四通八達(dá)。在松花江兩岸建有沿江公。

圖 3.1 采樣點(diǎn)位示意圖（據(jù)郝立波等，2010）樣品分析礦物組成分析體底泥的礦物組成較為復(fù)雜，主要包括巖石風(fēng)化殘留礦物、黏土礦物及有重金屬的含量受礦物組成的影響較大，尤其當(dāng)黏土礦物含量較高時，會顯金屬元素的含量（陳靜生等，1994；1996）。為了探究研究區(qū)底泥樣品礦物含量分布特征的影響，本文采用紅外光譜法和 X 射線衍射法對 2016 年采泥樣品進(jìn)行了礦物組成分析。1）底泥樣品 FTIR 分析外光譜分析是根據(jù)組成物質(zhì)的分子內(nèi)部化學(xué)鍵產(chǎn)生振動時，不同的振動類性地吸收不同頻率的紅外光形成紅外光譜，進(jìn)而來進(jìn)行物質(zhì)分析的一種方分析不受樣品狀態(tài)影響，在礦物鑒定中發(fā)揮了重要的作用。該方法具有簡

右光譜純 KBr 粉末放入瑪瑙研缽中進(jìn)行混合研磨。充分混合研磨至約 200 目時放入壓片模具中，加壓至 10MPa，保持 5min。然后從壓片模具中取出透明樣片，進(jìn)行紅外光譜測試。研究區(qū)底泥樣品具有相似的譜帶特征（圖 3.2）。所有樣品在特征譜帶區(qū)都出現(xiàn)了3400 cm-1～3430 cm-1寬的吸收峰，可能是樣品中或 KBr 中結(jié)晶水或吸附水的羥基伸縮振動產(chǎn)生的。在 1030 cm-1處的吸收峰是由硅氧四面體中 Si-O-Si 對稱伸縮振動引起的，為層狀硅酸鹽礦物的典型紅外光譜吸收特征峰。底泥樣品中可能含有黏土類礦物。在3700 cm-1附近有弱的吸收峰，表明樣品中含有高嶺石。在 3620 cm-1～3640 cm-1間的吸收峰為伊利石、蒙脫石的特征峰，表明樣品中存在伊利石或蒙脫石。樣品 S16-7 和 S16-12 中在 3500 cm-1～3600 cm-1間存在弱的吸收峰，表明樣品中存在綠泥石。780 cm-1處的吸收峰是石英的特征峰。530 cm-1-550 cm-1間的吸收峰是斜長石的 Si-Al（Si）對稱伸縮振動產(chǎn)生的。紅外分析結(jié)果表明，研究區(qū)底泥樣品主要由石英、斜長石、伊利石、綠泥石、高嶺石及蒙脫石等礦物組成。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2769987