（环境工程专业论文）霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究.pdf

s t u d yo nr e l e a s eo fz i n ca n dl e a di ns e d i m e n to fx i a w a n b y l ip e n g b e ( y a n g t z eu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f e n v i p r o f e m a s t e ro fs c i e n c e 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 日期钞缉月以日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囹。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 日期砂口年扩月编 日期：砂p 年乒月d 舌日 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 摘要 近年来，随着工农业的发展，越来越多的含有重金属离子的废水排入河流、 湖泊等水体，使水体底泥受到重金属污染。重金属是环境中普遍存在的污染物之 一，且具有毒性大、不易降解、易通过食物链富集等特点，从而危害人体健康和 生态环境。本文以霞湾底泥中重金属锌和铅为研究对象，分析了锌和铅的含量及 存在形态，研究了底泥中锌和铅释放的动力学特性，并探讨了p h 值及有机酸对 锌和铅释放的影响，为了解底泥中重金属的释放特性及制定防治措施提供了依 据。 本文采用连续提取法分析了重金属的形态，结果表明，采集的底泥样品中锌 和铅的含量远高于土壤背景值，说明底泥已经受到严重的污染。锌含量分布范围 为2 0 0 0 - 6 5 0 0 m g k g ，铅含量分布范围为3 0 0 - 1 0 4 0 m g k g 。样品中锌和铅主要 以铁锰氧化态的形式存在，而可交换离子态的含量均为最低。锌各形态含量的关 系为：铁锰氧化物结合态 残渣态碳酸盐结合态 有机硫化态 可交换离子态； 铅各形态含量的关系为：铁锰氧化态残渣态 有机硫化态 碳酸盐结合态 可交 换离子态。 本文采用静态摇瓶实验研究了底泥中重金属锌和铅释放的动力学过程( 以 k c i 、k h 2 p 0 4 和n a n 0 3 溶液为支持电解质) 及p h 值、有机酸( 苹果酸、柠檬酸和 酒石酸) 对锌和铅释放的影响。结果表明，指数方程、e l o v i c h 方程和二级反应动 力学方程均可较好的描述底泥中锌、铅释放的动力学过程，对重金属释放的影响 大小为：k c i k h 2 p 0 4 n a n 0 3 。p h 值、有机酸等对底泥中重金属释放的影响结 果表明：介质p h 值对底泥中锌、铅的释放有重要影响，锌、铅的释放量随p h 值 的降低而增加，即在酸性条件下，锌、铅更容易向环境释放，但它们因重金属和 底泥类型的不同而存在较大的差异。三种低分子有机酸对供试污染底泥中锌、铅 都有释放作用，对锌的释放能力大小为：柠檬酸 苹果酸 酒石酸；对铅释放能 力大小为：柠檬酸 酒石酸 苹果酸。随着有机酸浓度的升高，底泥中锌、铅的 释放量增大，而且释放能力和速率为：锌 铅。 关键词：重金属；底泥；p h 值；有机酸；释放 硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n da g r i c u l t u r ei nr e c e n ty e a r s ，i n c r e a s i n g w a s t e w a t e r sw i t hh e a v ym e t a l sd i s c h a r g ei n t ow a t e r , s u c ha sr i v e r sa n dl a k e s ， r e s u l t i n gi nt h ep o l l u t i o no fs e d i m e n t s h e a v ym e t a li s k i n do ft h em o s tc o m m o n p o l l u t a n t si ne n v i r o n m e n t t h e yc a nm e n a c eh u m a nh e a l t ha n de n v i r o n m e n td u et o t h e i rt o x i c i t y , n o n d e g r a d a b i l i t ya n dc a nb ee a s i l yt r a n s f e r r e dt h r o u g hf o o dc h a i n i n t h i ss t u d y ，t h ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ec o n c e n t r a t i o n sa n dt h e f r a c t i o n so f z i n ca n dl e a di ns e d i m e n t so fx i a w a nw e r es t u d i e d i na d d i t i o n ，t h ed i s s e r t a t i o n s t u d i e st h er e l e a s i n gk i n e t i c so fh e a v ym e t a l sa n df a c t o r s ( p hv a l u ea n do r g a n i c a c i d s ) a f f e c t i n gt h er e l e a s i n gi nt h ed i s s e r t a t i o n ，f o rt h ep u r p o s eo fu n d e r s t a n d i n gt h e r e l e a s em e c h a n i s ma n dd e v e l o p i n gt h er e l a t e dc o n t r o lm e a s u r e s i nd i s s e r t a t i o n ，f i v ef r a c t i o n so fz i n ca n dl e a di nt h es e d i m e n t sw e r ee x t r a c t e d u s i n gs e q u e n t i a le x t r a c t i o np r o c e d u r e t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no f z i n ca n dl e a di nt h es e d i m e n t sa r em o r et h a nt h eb a c k g r o u n dc o n c e n t r a t i o n t h e c o n c e n t r a t i o no fz i n ci nt h es e d i m e n t si sf r o m2 0 0 0 m g k gt o6 5 0 0 m g k g ，w h i l et h e c o n c e n t r a t i o no fl e a di sf r o m30 0 m g k gt o10 4 0 m g k g i na d d i t i o n ，t h em a i n e x i s t e n c eo fz i n ca n dl e a dw a sm e t a l sf e m no x i d e s b o u n d ，a n dt h ea m o u n to f e x c h a n g e a b l em e t a l si nt h es e d i m e n t sw a sl e s st h a n t h a to fo t h e rf r a c t i o n s t h e a m o u n tf r a c t i o n so fz i n cf o l l o wt h eo r d e r ： f e m no x i d e s - - b o u n d f r a c t i o n r e s i d u e c a r b o n a t e b o u n d o r g a n i c m a t t e r s u l f i d e b o u n d e x c h a n g e a b l e f r a c t i o n ，w h i l et h ea m o u n tf r a c t i o n so fl e a df o l l o wt h eo r d e r ：f e - m no x i d e s - b o u n d f r a c t i o n r e s i d u e o r g a n i cm a t t e r - s u l f i d eb o u n d c a r b o n a t e - b o u n d e x c h a n g e a b l e t h ed i s s e r t a t i o ns t u d i e st h er e l e a s i n gk i n e t i c so fz i n ca n dl e a da n df a c t o r s a f f e c t i n gt h er e l e a s i n gi nt h ew a yo fb a t c h - e x p e r i m e n t t h er e s u l t ss h o wt h a tz i n c ， l e a dr e l e a s i n gk i n e t i c sc o u l db ew e l ld e s c r i b e dw i t ht h ee x p o n e n t i a le q u a t i o n ， e l o v i c he q u a t i o na n dt h es e c o n d o r d e rk i n e t i ce q u a t i o n t h ec a p a b i l i t yo fr e l e a s i n g h e a v ym e t a ld e c r e a s e sa sf o l l o w s ，k c i k h 2 p 0 4 n a n 0 3 p hv a l u ea n do r g a n i c a c i d sh a v ei m p o r t a n ti n f l u e n c e so nt h er e l e a s eo ft w oh e a v ym e t a l s z i n ca n dl e a d r e l e a s ef r o mt h es e d i m e n t sm a i n l yo c c u r r e di nt h ea c i d i cc o n d i t i o n s ，w i t ht h ep h v a l u ed e c r e a s i n gt h er e l e a s ea m o u n ti n c r e a s er a p i d l yi nt h ea c i d i cp hr e g i o n d u et o t h ed i f f e r e n tm e t a la n ds e d i m e n t ，t h er e l e a s ea m o u n th a sd i f f e r e n c e t h er e l e a s i n go f h e a v ym e t a l sf r o mt w os e d i m e n t sf c i l l o wt h ed e s c e n d i n go r d e r ：c i t r i ca c i d m a l i c a c i d t a r t r a t ea c i d ( f o rz i n c ) ，c i t r i ca c i d t a r t r a t ea c i d m a l i ca c i d ( f o rl e a d ) t h e l 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 r e l e a s i n ga m o u n to fh e a v ym e t a l si ns o l u t i o nw e r ee n h a n c e dw i t ht h ei n c r e a s i n go f o r g a n i ca c i d sc o n c e n t r a t i o n ，a n dt h er e l e a s i n gc a p a b i l i t ya n dr e l e a s i n gr a t ef o l l o w t h eo r d e r ：z i n c l e a d k e yw o r d ：h e a v ym e t a l ；s e d i m e n t ；p hv a l u e ；o r g a n i ea c i d ；r e l e a s e i v 硕士学位论文 目录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 插图索引v i i i 附表索引x 第1 章绪论1 1 1 国内外底泥沉积物的重金属污染现状1 1 1 1 概述1 1 1 2 重金属污染的来源及危害2 1 1 3 国内底泥污染现状4 1 1 4 国外底泥污染现状5 1 2 重金属释放的影响因素现状5 1 2 1 盐度对重金属释放的影响6 1 。2 2p h 值对重金属释放的影响6 1 2 3 温度对重金属释放的影响7 1 2 4 氧化还原条件对重金属释放的影响7 1 2 5 有机络合剂对沉积物中重金属释放的影响8 1 2 6 生物活动对重金属释放的而影响8 1 2 7 悬浮物对重金属释放的影响9 1 2 8 水流紊动及静态、动态模拟实验对重金属释放的影响9 1 3 不同河流底泥重金属释放的研究1 0 1 3 1 河口表层沉积物重金属的释放1 0 1 3 2 天然江河底泥中重金属的释放1 1 1 3 3 城市河流底泥中重金属的释放1 2 1 4 研究区概况及研究现状1 2 1 4 1 研究区概况1 2 1 4 2 研究现状1 3 1 5 研究内容及意义1 4 1 5 1 研究内容1 4 1 5 2 研究意义15 第2 章底泥中锌和铅的分布特征1 6 v ， 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 2 1 引言1 6 2 2 实验仪器及试剂1 6 2 2 1 实验仪器1 6 2 2 2 实验试剂1 6 2 3 样品的采集方法1 7 2 4 底泥特征参数的测定1 8 2 4 1 底泥p h 值测定18 2 4 2 底泥含水率测定1 8 2 4 3 烧失量测定1 8 2 4 4 锌和铅全量的测定18 2 4 5 锌和铅形态的测定1 8 2 5 底泥中锌和铅的污染特征1 9 2 5 1 底泥中锌和铅的含量水平1 9 2 5 2 底泥中锌和铅沿河道变化特征一2 0 2 6 形态分析2 2 2 7 讨论2 3 2 8 本章小结2 3 第3 章底泥中锌和铅释放特性的研究2 5 3 1 引言：2 5 3 2 底泥中重金属锌和铅释放特性实验2 5 3 2 1 底泥中锌和铅释放动力学实验2 6 3 2 2 底泥中锌和铅释放特性的影响因素实验2 6 3 3 污染底泥中重金属锌和铅的释放动力学研究一2 6 3 3 1 污染底泥中重金属释放动力学模型2 6 3 3 2k c i 对锌和铅释放的动力学研究2 7 3 3 3k h 2 p 0 4 对锌和铅释放的动力学研究2 8 3 3 4n a n 0 3 对锌和铅释放的动力学研究2 9 3 3 5 动力学方程拟合3 0 3 3 6 拟合方程结果分析4 l 3 4 污染底泥中重金属的释放影响因素研究4 2 3 4 1p h 值对锌和铅释放的影响4 2 3 4 2 有机酸浓度对锌和铅释放的影响4 3 3 4 3p h 值对有机酸释放锌和铅的影响4 7 3 5 讨论一5 l 3 6 本章小结一5 3 v i 硕士学位论文 结 论5 4 参考文献5 6 致i 射6 3 附录a 攻读学位期间所发表的学术论文目录6 4 v 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 插图索引 图2 1 采样点分布图1 7 图2 2z n 的含量分布21 图2 3p b 的含量分布2 1 图2 4z n 的形态分布2 2 图2 5p b 的形态分布一2 2 图3 1k c l 对z n 释放的影响2 8 图3 2k c l 对p b 释放的影响_ 2 8 图3 3k h 2 p 0 4 对z n 释放的影响2 9 图3 4k h 2 p 0 4 对p b 释放的影响一2 9 图3 5n a n 0 3 对z n 释放的影响一3 0 图3 6n a n 0 3 对p b 释放的影响3 0 图3 71 号底泥中z n 释放的指数方程3 1 图3 81 号底泥中z n 释放的抛物线扩散方程3 1 图3 91 号底泥中z n 释放的双常数方程3 2 图3 1 01 号底泥中z n 释放的e l o v i c h 方程一3 2 图3 1 11 号底泥中z n 释放的一级反应动力学方程3 2 图3 1 21 号底泥中z n 释放的二级反应动力学方程3 3 图3 1 31 号底泥中p b 释放的指数方程3 3 图3 1 41 号底泥中p b 释放的抛物线扩散方程3 4 图3 1 51 号底泥中p b 释放的双常数方程3 4 图3 1 6l 号底泥中p b 释放的e l o v i c h 方程3 5 图3 1 71 号底泥中p b 释放的一级反应动力学方程一3 5 图3 1 8l 号底泥中p b 释放的二级反应动力学方程3 5 图3 1 92 号底泥中z n 释放的指数方程一3 6 图3 2 02 号底泥中z n 释放的抛物线扩散方程3 7 图3 2 l2 号底泥中z n 释放的双常数方程3 7 图3 2 22 号底泥中z n 释放的e l o v i c h 方程3 7 图3 2 32 号底泥中z n 释放的一级反应动力学方程3 8 图3 2 42 号底泥中z n 释放的二级反应动力学方程3 8 图3 2 52 号底泥中p b 释放的指数方程3 9 图3 2 62 号底泥中p b 释放的抛物线扩散方程3 9 硕士学位论文 2 号底泥中p b 释放的双常数方程3 9 2 号底泥中p b 释放的一级反应动力学方程4 0 2 号底泥中p b 释放的二级反应动力学方程4 l p h 值对z n 释放的影响4 2 p h 值对p b 释放的影响4 2 苹果酸浓度对z n 释放的影响4 4 苹果酸浓度对p b 释放的影响4 4 酒石酸浓度对z n 释放的影响4 5 酒石酸浓度对p b 释放的影响4 5 柠檬酸浓度对z n 释放的影响一4 6 柠檬酸浓度对p b 释放的影响4 6 p h 值对苹果酸释放z n 的影响4 8 p h 值对酒石酸释放z n 的影响一4 8 p h 值对柠檬酸释放z n 的影响一4 9 p h 值对苹果酸释放p b 的影响4 9 p h 值对酒石酸释放p b 的影响5 0 p h 值对柠檬酸释放p b 的影响5 0 i x 7 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 o 1 2 3 4 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 0 j 2 _ l 2 j ，) 2 j 2 j 3，)，、2j 2 j 2 i ，j 3 2 j 3 2 j图图图图图图图图图图图图图图图图图 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 附表索引 表1 1 霞湾港底泥重金属元素含量检测结果1 4 表2 1 主要实验仪器1 7 表2 2 样品底泥的理化性质。1 9 表2 3 霞湾港表层底泥重金属含量1 9 表2 4 中国主要河流沉积物重金属含量2 0 表3 1 供试底泥基本理化性质2 7 表3 2 动力学方程的线性模型2 7 表3 3 不同方程拟合的相关系数4 1 表3 4 供试有机酸的性质4 3 x l 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 国内外底泥沉积物的重金属污染现状 进入天然水体中的各种污染物质，能被水层中的悬浮固体( - 包括胶体) 吸附 或通过生物富集作用在生物体内积累，并通过絮凝沉降或生物残骸的沉降作用而 沉积于水体底部，构成水环境的沉积污染物。河流沉积物是各种污染物质及其相 互作用的载体，沉积物各组分之间、沉积物与污染物之间、不同污染物之间以及 沉积物与水界面之间始终处于一个动态的过程，如吸附解析作用、沉淀溶解作 用、分配溶解作用、络合解络作用、离子交换作用、氧化还原作用，还有生物 降解和生物富集作用等。 1 1 1 概述 河流底泥污染在很多国家和地区都存在，是世界范围内的环境污染问题。污 染物随大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体，通过与水体环境的许多 物理的、化学的及生物的过程而沉积在水体底部区域，最后沉积到底泥中并逐渐 富集，使底泥受到严重污染。河流等水体底泥( 沉积物) 是由粘土、粉砂、砂、 有机物或各种矿物质组成，且组成范围变化较大，可以是纯矿物组成，也可以是 有机物为主。 水体底泥的污染状况反映了水体环境的优劣状况。进入水体的重金属大部分 在物理沉淀、化学吸附等作用下迅速由水相转入固相，沉积于河流等底泥中，在 外界条件改变时就可能重新进入水体，使上覆水的重金属浓度增大，造成水体的 二次污染。目前，底泥污染已成为一个全球性的威胁人类和水生生态系统健康的 环境问题，特别是水体底泥中的重金属污染，已成为世界关注的环境问题。水环 境中，由于底泥沉积物的吸附作用，重金属的含量一般在悬浮物和底泥中较高， 而在水体中的含量相对较低。不同国家及不同地区河流中重金属的含量差别很 大。 底泥污染的加剧主要是人为因素造成的，经济高速发展过程中排放的大量难 降解污染物有相当一部分积累在河流底泥中，对水生态系统构成长期威胁。在污 染源控制达到一定程度后，底泥则成为水体污染的主要来源。 水体底泥是河流湖泊等众多水体生态系统的重要组成部分，在水生环境中具 有重要作用：一方面，水体底泥具有吸附作用，可以吸附水体中的污染物，降低 上覆水体污染物的浓度。同时，如果水体环境发生改变，底泥中的污染物又会释 放到水体中，造成二次污染；另一方面，水体底泥不仅为部分生物提供栖息场所， 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 也是生物的食物来源地。底泥中的污染物，如难降解有机物、重金属等，可以对 底栖生物造成一定的毒害作用，重金属污染物一旦进入生物体，可能通过食物链 的积累和放大作用，最终影响陆地上的生物。 。 河流底泥主要通过4 种方式影响上覆水体水质：( 1 ) 由于底泥与间隙水中浓 度差引起的污染物向上覆水体的释放过程，从而使上覆水体中主要污染物浓度增 加；( 2 ) 底泥微生物降解有机污染物的过程中消耗上覆水体中的溶解氧；( 3 ) 底 泥再悬浮过程中，吸附的污染物质向上覆水体的扩散、释放，增加了上覆水体中 的有机污染物；( 4 ) 底栖动物对底泥的扰动，增加了底泥中污染物向上扩散速率。 1 1 2 重金属污染的来源及危害 随着水环境外源污染治理的有效推进，底泥污染逐渐成为人们关注的焦点， 水体底泥是氮、磷、重金属、难降解有机物等多种污染物的沉积库【l 】。这些物质 大量沉积在底泥中，造成了底泥的污染，而重金属的污染较为突出。 底泥中的污染物一般分为三类，分别是重金属、有机物和营养元素及难降解 有机物。重金属沉积在底泥中，同时与水相保持一定的动态平衡，当环境条件发 生变化时，重金属极易再次进入水体，成为二次污染源。经各种途径进入水体的 有机物和n 、p 等营养元素吸附在悬浮颗粒上，其中相当一部分沉积到底泥中， 严重时造成水体富营养化。底泥中难降解有机物包括多环芳烃( p a h s ) 、多氯联 苯( p c b s ) 、取代苯类以及石油烃类。p a h s 、p c b s ，由于疏水性强，难降解， 在底泥中大量积累。通过生物富集作用，有毒有机物可以在生物体内达到较高的 水平，从而产生较强的毒害作用，通过食物链还可能危害到人类。在这三种污染 物中，污染较为严重、对环境影响较大的是重金属。 重金属一般是指相对密度大于5 0 的金属元素，自然界中约有6 0 余种，如铁、 锰、铜、锌、镉、铅、汞、铬、镍、钴和砷等。重金属是环境中普遍存在的污染 物之一，且具有毒性大、不易降解、易通过食物链富集、对人体健康危害大等特 点【2 1 。重金属污染主要是指通过各种途径进入到环境中的镉、铅、铜、铬、锌、 汞、砷等重金属及其化合物对环境造成的危害，其污染主要来源是工业污染，其 次是交通污染和生活、生产污染：( 1 ) 工业活动的重金属污染。随着工业不断的 发展，工业三废的问题日益突出，特别是工业排出的重金属对环境的影响越来越 严峻。工业过程中广泛使用重金属元素，企业将未经过严格处理的废水直接向江 河湖泊排放，造成了水体重金属的污染，流入的重金属被底泥吸附逐渐富集，使 河流底泥重金属含量升高。而企业排放的烟尘、废气中也含有重金属，并最终通 过自然沉降和雨淋沉淀进入土壤和底泥【3 】，工业固体废弃物在堆放或处理过程 中，由于日晒、雨淋、水洗等，重金属极易移动，进入水体和土壤，固体废弃物 也可以通过风的传播而使污染范围扩大。陈守莉等【4 】对太湖流域典型湖泊沉积物 表层重金属进行分析，底泥中污染重金属主要为c u 、c d 、n i 、z n ，而且c d 、a s 、 2 硕士学位论文 c u 、n i 之间相关性明显，p b 与其他重金属元素间的相关性不显著，这说明湖泊 底泥中大多数重金属的污染来源相同，主要是工业污染及沿岸排污，而且重金属 的空间分布也不同；( 2 ) 交通运输的重金属污染。由交通而产生的汽车尾气等对 环境的影响变得不可忽视了，而这些影响主要表现在对土壤的重金属污染。朱伟 等1 5 j 对镇江市的商业区、河滨公园、居民区和交通繁忙区的道路沉积物进行分析， 得出重金属的主要来源是交通活动产生的，主要来自汽车尾气排放及汽车轮胎磨 损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘的沉降；( 3 ) 生产生活的重金属污染。 农业生产，尤其是近代农业生产过程中含重金属的化肥、有机肥、城市废弃物和 农药的不合理施用以及污水灌溉等，都可以导致土壤中重金属的污染【6 】。利用污 水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分，中国自上世纪6 0 年代至今，污水灌 溉面积迅速扩大，以北方地区污水灌溉最为普遍，约占全国污水灌溉面积的9 0 以上，污水灌溉导致土壤重金属h g 、c d 、a s 、c u 等含量的增加【6 1 。生活污染主 要是一些生活垃圾的随意倾倒和堆放，如废旧电池等，它们长期在土壤和水环境 中造成重金属的富集，在有电池等垃圾的地方重金属含量一般比其他地方的高。 对于重金属的污染，只要我们严格控制其来源，并限制扩散途径，就可以有效减 少重金属污染。 重金属是具有潜在危害的污染物，它与其它许多污染物不同。重金属的特殊 性威胁在于它有毒有害、难降解、不能被微生物所分解，相反地，生物体可以富 集重金属，并且可以将某些重金属转化为毒性更强的金属有机化合物。从毒性和 对生物体、人体的危害方面看，主要有如下几点：( 1 ) 天然水体中只要有微量浓 度即可产生毒性效应，一般重金属产生毒性的范围大致在1 1 0 m g l ，毒性较强的 重金属如汞、镉产生毒性的浓度范围在0 0 0 1 0 0 1m g l ：( 2 ) 水体中的某些重金 属在微生物作用下转化为毒性更大的金属化合物。如大气、土壤中的汞，经过雨 水洗涤和径流的作用，最终转移到水体中；( 3 ) 重金属元素种类很多，其中有些 在人体中含有少量，也是人体所必需的，如铁、铜、锰、钴等。但若超过限量便 会使人体产生重金属毒害。重金属可以通过食物链的放大作用，在较高级的生物 体内富集，然后通过食物链进入人体。如：日本发现的“骨通病 就是因土壤受 镉的污染，使稻米中镉积累过多引起的；( 4 ) 重金属对植物也有毒害，引起植物 功能的变化，其中对光合作用和蒸腾作用的影响是很明显的。例如p b c l 2 会使菠 菜和西红柿的叶绿素光合作用反应明显受到抑制。同时，植物受到重金属毒害， 还会引起叶曲卷、褪色、影响正常的生活。此外，重金属的危害作用与其在环境 中的存在形态也紧密相关，形态不同，重金属的毒性和稳定也不同：从自然态向 非自然态转变、有机态向无机态转变，毒性增加；离子态向络合态转变，毒性降 低；不同的价态毒性不同；价态相同化合态不同毒性也不同【7 1 。 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 1 1 3 国内底泥污染现状 ， 水体底泥的污染状况是全面衡量水环境质量状况的重要因素。随着我国工业 发展和城市建设速度的加快，各种污染物排放增加，造成河流湖泊污染不断加重， 底泥重金属污染也日益严重，许多河流或湖泊底泥都受到了不同程度的重金属污 染。马德毅等【8 】通过分析中国主要河口沉积物重金属的质量现状，确定了综合污 染程度为：长江口 鸭绿江1 3 珠江口 辽河1 3 ；潜在生态风险由低至高排列顺序 为：鸭绿江口 长江口 z n c u ；重金属综合 污染指数为3 5 8 3 ，达5 级，为重度污染。滇池位于我国西南部，注入滇池的河流 有2 0 多条，盘龙江是年径流量及流域面积最大的一条，由于近年来城市的建设和 工农业的发展，盘龙江的底泥已经受到污染。李仁英等1 1 3 j 对盘龙江口滇池沉积 物重金属的分布进行了研究并对其污染状况进行了评价，结果表明滇池在盘龙江 口的污染较为严重，所研究的元素一般都达到了中等污染，其中c d 达到了极强 污染程度，c r 污染相对较轻，其污染程度顺序为：c d z n c u = p b c r 。鄱阳湖位 于江西省北部、长江中下游交界处南岸，是我国最大的淡水湖，湖周边有我国著 名的大型铜业基地德兴铜矿和永平铜矿，目前湖水水质较好，但有的湖区底泥重 金属含量较高，污染不容忽视。弓晓峰等【1 4 】对鄱阳湖的调查发现，鄱阳湖底泥 已经受到了不同程度的重金属污染。从总体的污染程度分析，各污染物的污染程 大小排列次序为：c u p b z n c d ；各污染物对鄱阳湖生态风险构成危害的影响 程度排列次序为：c d p b z n c u ；各采样点污染程度排序为：鄱阳饶河 鄱阳湖 龙口 鄱阳湖南矶山 星子冬枯山 星子渔民村，且枯水期普遍大于丰水期。湘江 是湖南省内的重要河流，近年来也受到重金属的污染。唐晓燕等【l5 j 对湘江沉积 4 硕士学位论文 物进行研究，结果表明湘江底泥存在严重的重金属污染，其中镉的污染最为严重， 已经成为湘江流域的内污染源，这些重金属的富集主要受流域区域地球化学背景 和流域采矿等工业活动等因素的控制。王素芬等l 1 6 】对南四湖表层沉积物重金属 污染特征分析表明，南四湖的底泥重金属污染以h g 为主，底泥的重金属污染从 北到南由重到轻，来自济宁的城市生活污水和工业废水是南四湖上级湖污染的主 要来源。 1 1 4 国外底泥污染现状 从国外来看，发达国家在河流水体改善方面取得了相当大的成功，但是对于 底泥污染控制方面却不容乐观。2 0 0 0 年9 月e p a 发表的“污染底泥战略报告”中 指出【1 7 1 ，美国的许多水域底泥污染已经造成了生态和人体健康的危机，鱼类和 底栖生物通过食物链摄取底泥中富集的有毒化合物，进入生物体内达到有毒水 平。美国已发生的2 10 0 次鱼类消费问题，多次证实污染源来自底泥，而且e p a 调 查的1 3 7 2 处底泥质量数据证实有9 6 处存在底泥恶化的问题。由于国外的工业发展 较早，对于水体污染的研究也较早，早在2 0 世纪7 0 年代就开展了对水体重金属的 研究。欧洲的莱茵河流域、美国的大湖地区、荷兰的阿姆斯特丹港口、德国的汉 堡港等，底泥污染均非常严重【l 引。到目前为止，国外学者专家几乎对所有重要 的河流进行了研究，如莱茵河、多瑙河及刚果河。a n t s c h i 等【1 9 】对恒河的研究表 明，流经德里等都市的重金属含量较高，一般超出了背景值，如c r 和n i 的含量超 过背景值1 5 倍，c u 、p b 和z n 含量超过背景值的3 倍，而c d 含量超过背景值1 4 倍。 w o i t k e 等口o j 对多瑙河沉积物中的重金属污染进行研究，并用富集因子对各河段 重金属污染进行了评价。研究表明，a s 、c r 、c u 、p b 、h g 、n i 和z n 污染相当低， 而c d 在河流发源地含量较低，沿河段含量升高。s e g u r a 等 2 l 】研究了m a p o c h o 河沉 积物重金属c u 、p b 、z n 和c d 的总量及其形态量随季节的变化特征，结果表明从 上游到下游重金属c u 、p b 的含量分别为下降和上升，而z n 含量分布变化不规则。 l a n d a j o 等1 2 2 在1 9 9 9 年对西班牙北部b i l b a o 河1 2 1 表面沉积物a s 、c d 、c r 、c u 、f e 、 m n 、n i 、p b 和z n 的含量进行了测定和分析，结果表明其表面沉积物中重金属分 布具有空间和季节变化特征。 1 2 重金属释放的影响因素现状 河流底泥中的重金属的释放特性与重金属的赋存形态密切相关，水环境化学 条件是影响重金属结合态的一个重要因素。河流的环境化学条件主要包括盐度、 p h 值、氧化还原条件、温度、天然及人工合成络合剂等，它们对底泥中重金属 的结合形态乃至重金属释放存在不同程度的影响。 排入水体中的重金属污染物绝大部分可以被环境中的悬浮颗粒和底部沉积 物所吸附而进入河流底泥，并在其中富集，成为潜在的重金属二次污染源；另一 5 霞湾港底泥中锌和铅释放特性的研究 方面，吸附了重金属的底泥或泥砂颗粒在一定的环境条件下，因为一些物理化学、 生物作用，重新释放被吸附的重金属，造成水体的二次污染。关于河流中环境化 学条件，如水体中盐浓度、氧化还原条件的变化、酸度、水环境中配合剂含量、 沉积物中酸可挥发硫化物含量、溶解氧等 2 3 】对重金属释放的研究取得了很大的 进展，但对河流中由于水力条件的变化，如潮汐、暴雨、洪水、水库放水等，而 导致重金属从河流底泥中释放的研究工作则起步较晚。由于天然河流中水环境化 学条件的相对稳定，水流条件对重金属释放的影响显得更具实际意义。 1 2 1 盐度对重金属释放的影响 随着溶液离子强度的增加，重金属吸附量递减【2 4 1 。盐类浓度的升高，碱金 属和碱土金属离子会和吸附在固体颗粒上的金属离子发生竞争，可以被吸附的重 金属离子置换出来，从而导致了重金属释放量的增加，增加盐度有利于重金属的 释放。廖文卓等【2 5 】报道了盐度的变化