（环境工程专业论文）氟磷灰石用于底泥重金属污染物就地稳定化的应用基础研究.pdf

上海大学硕士学位论文 摘要 底泥污染与整治作为城市河流污染的难点之一，是目前全世界普遍存在的突 出环境问题。底泥中累积的大量有毒有害污染物通过一定的交换作用重新释放， 是影响和制约上覆水质的主要二次污染源。 疏浚作为现行的底泥主要处理方式，表现出了成本高，易二次污染等缺陷。 为了有效处理底泥中的污染物，本文结合苏州河低流速感潮河流特性，模拟就地 帽封和稳定化技术来处理底泥中的重金属污染物。 本文的关键是利用新兴的环境矿物材料氟磷灰石作为帽封材料的主体，以底 泥中重金属污染物为主要目标，结合氟磷灰石特殊晶体结构对不同价态阳离子的 吸附交换作用的特性，在对苏州河污染底泥性质的深入了解和氟磷狄石稳定固化 重金属机制的探讨基础上，采用重金属化学形态分析方法( b c r ) 、生物有效性指 标( s e m j a v s ) 和美国e p a 的浸出毒性实验( t c l p ) 等技术指标来定量表征稳定化 过程中重金属的化学形态变化、生物有效性、毒理性的强弱和t c l p 浸出特性。 结果表明； ( 1 ) 苏州河底泥7 个采样点中，中山路桥的重金属污染最为严重，长寿路桥和昌 化路桥污染较轻；砷、镉、镍、铅为主要的重金属污染物，其中砷的最高含量为 2 6 5 m g k g ，镉的最高含量为6 1 m g k g ，镍的最高含量为1 7 0 m g k g ，铅的最高含 量为3 3 5 m g k g ，最大超标3 1 2 倍。 ( 2 1b c r 形态分析显示镍、镉和锌主要存在于非稳定态中，而砷、铬和锰主要存 在于残渣态中。铜主要和有机物硫化物结合，铅的形态随着采样点的不同而变化。 苏州河底泥重金属的生物有效性和毒理性较低，s e m a v s 比值均低于一。b c r 形态分析可以作为一种辅助手段结合挥发性硫化物( a v s ) 来评价底泥重金属的 生物有效性和毒理性，如果大量重金属结合非硫化物相，s e m a v s 的结果可能 会高估重金属的生物有效性。 ( 3 ) 当p h = 7 ，投加量为2 9 1 时，氟磷灰石对铅的最大吸附容量达到6 4 9 m g g ； 当p h = 7 时，投加量为4 9 1 时，氟磷灰石对锌的最大吸附容量为2 6 m g g ；t c l p 浸出试验表明，氟磷灰石对铅的稳定作用强于锌，锌的最大浸出率超过铅2 0 左右。当铅进入磷灰石的晶格内，它的残渣态达到了近8 0 ；而当铅被磷灰石耦 v 上海大学硕士学位论文 合在表面时，它的残渣态降低到了5 5 左右。比较发现，磷灰石通过晶格置换作 用所产生的稳定效果优于表面耦合作用。 ( 4 ) 磷灰石对于底泥中重金属的稳定具有积极作用，促使重金属由非稳定态向稳 定态逐步转变，转变过程主要是碳酸盐结合态向残渣态迁移，铅和锌的稳定态比 例最高分别增加了1 9 和1 5 。磷灰石的加入量对于最终稳定底泥重金属稳定态 的提高无显著影响；磷灰石稳定过程中对底泥环境的p h 影响很小，基本不变， 但是会引起水体的氧化还原电位波动，进一步导致底泥中挥发性硫化物减少，增 强了重金属的生物有效性。 ( 5 ) 磷灰石稳定剂的加入并未引起其他重金属形态的剧烈变化。铬仍然以残渣态 稳定存在于底泥中，铜主要结合氧化态和残渣念。镉和镍的碳酸盐结合态有一定 量的减少，显示了磷灰石对镉和镍也具备一定的稳定作用。磷灰石的加入会引起 部分钙的释放，而磷释放很少。 ( 6 ) 不同稳定剂的比较发现， 磷灰石对铅锌的稳定效果总体好于针铁矿和水铁 矿。针铁矿和水铁矿的加入有效阻止了挥发性硫的减少，b c r 、s e m a v s 和t c l p 等一系列指标表明底泥与稳定剂经过2 个月左右的反应后基本达到稳定。 f 7 ) t c l p 的浸出率与形态分析表现出了一定的相关性，铅和锌的t c l p 浸出率与 碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态都表现出了很好的正相关性，最高达到 r = 0 8 3 8 9 。同时铅和锌的t c l p 浸出率与残渣态表现出了较好的负相关性，表明随 着稳定态的比重增加，t c l p 的浸出不断减少。研究通过t c l p 的浸出率与形态分 析比重的比较，揭示了不同重金属形态与t c l p 浸出的内在联系。 关键词：苏州河底泥，就地稳定化，磷灰石，重金属化学形态，生物有效性 上海大学硕十学位论文 a b s t r a c t c o m p r e h e n s i v et r e a t m e n ta n dp o l l u t i o np r e v e n t i o no fs e d i m e n t ，au b i q u i t o u sa n d s i g n i f i c a n te n v i r o n m e n t a li s s u ei nt h ew o r l d ，i so n eo ft h eb i g g e s tp r o b l e m si nu r b a n r i v e rt r e a t m e n t av a r i e t yo ft o x i ca n dh a z a r d o u sp o l l u t a n t si nt h es e d i m e n tw i l l r e l e a s et o a q u a t i ce n v i r o n m e n tt h r o u g he x c h a n g e ，w h i c hi st h em a j o rs o u r c eo f p o l l u t i n go v e y l y i n g w a t e r a st h em a j o rt r e a t m e n tt e c h n o l o g yo f s e d i m e n t ，d r e d g ea n de x c a v a t i o nh a se x i b i t t h ed i s a d v a n t a g e so fh i g he x p e n s ea n de a s yt ol e a dt o r e p o l l u t i o n i no r d e rt o e f f e c t i v e l yt r e a tt h ec o n t a m i n a n t si nt h es e d i m e n t ，t h i sp a p e rs i m u l a t et h et e c h n o l o g y o fc a p p i n ga n di n - s i t us t a b i l i z a t i o no fh e a v ym e t a l so nt h eb a s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c s o fl o w - v e l o c i t ya n dt i d a lr i v e ri ns u z h o uc r e e k t h ek e yo ft h i sp a p e ri st r yt om a k eu s eo ff l u o r o a p a t i t ea st h em a j o rc o m p o n e n t o fc a p p i n gm a t e r i a l ，t a r g e tt h eh e a v ym e t a l si nt h es e d i m e n ta n dc o m b i n e dw i t ht h e s t r o n ga d s o r p t i o nc a p a c i t ya n ds p e c i a lc r y s t a ls t m c t u r eo ff l u o r o a p a t i t e a f t e rh a v i n ga b a s i c u n d e r s t a n d i n go fs e d i m e n tp r o p e r t yi n s u z h o uc r e e k ，t r yt od i s c u s st h e m e c h a n i s mo fh e a v ym e t a l si m m o b i l i z e db ya p a t i t e o nt h i sb a s i s ，t h em e t a l s p e c i a t i o na n a l y s i s ( b c r ) ，i n d e x o fm e t a lb i o a v a i l a b i l i t y ( s e m a v s ) a n dt o x i c c h a r a c t e r i s t i c l e a c h i n gp r o c e d u r e ( t c l p ) a r ea d o p t e d t oq u a n t i f ya n dv e r i f yt h ee f f e c t o f s t a b i l i z a t i o na n dt h er e s u l t si n d i c a t e d ： ( 1 ) a m o n gt h es e v e ns a m p l i n gl o c a t i o n si ns u z h o uc r e e k ，t h em o s tp o l l u t e dh e a v y m e t a ls i t ew a sf o u n di nz h o n g s h a nb r i d g e ，w h i l ear e l a t i v e l ys l i g h tc o m t a n i m a f i o n w e r ef o u n di nc h a n g s h o ub r i d g ea n dc h a n g h h ab r i d g e ；a s 、c d 、n ia n dp bw e r et h e m a j o rp o l l u t a n t s ，a m o n gw h i c ha s 、c d 、n i 、p b r e a c h e di t sh i g h e s tc o n c e n t r a t i o n o f2 6 5 m g k g 、6 1 m g k g 、1 7 0 m g k ga n d3 3 5 m g k g ，r e s p e c t i v e l y t h ec o n c e n t so f t h e s eh e a v ym e t a l se x c e e d e d3 - 1 2 t i m e so f t h ee p as t a n d a r d ( 2 ) b c rs p e c i a t i o na n a l y s i sd e m o n s t r a t e dt h a tn i 、c da n dn ia r em a i n l yd i s t r i b u t e d i nn o n s t a b l ep h a s e s ，w h i l ea s 、c ra n dm na r es t r o n g l ya s s o c i a t e dw i t ht h er e s i d u a l 上海火学硕士学位论文 c uc o m p l e x e dw i t ht h eo r g a n i c s u l f i d ep h a s ea n dp bv a r i e dw i t hs i t et os i t e s e m a v sw a sb e l o wo n e ，w h i c hm e a n st h es e d i m e n tw a si nl o wt o x i c i t ya n d b i o a v a i l a b l i t y t h eb c r e x t r a c t i o nc a nb ee m p l o y e da sa na d d i t i o n a lt o o lw i t ht h e a v sm e t h o df o ra s s e s s i n gt h ep o t e n t i a lb i o a v a i l a b i l i t ya n dt o x i c i t yo fm e t a l si n s e d i m e n t t h es e m a v sp r e d i c t i o nm a yo v e r e s t i m a t em e t a lb i o a v a i l a b i l i t yi n s e d i m e n tc o m p a r e dw i ms e q u e n t i a le x t r a c t i o nr e s u l t s ( 3 ) f l u o r o a p a t i t e r e a c h e di t sh i g h e s ta d s o r p t i o n c a p a c i t y o fp b ，z na t p h = 7 ， s o l i d l i q u i e dr a t i o = 2 9 1a n ds o l i d l i q u i e dr a t i o = 4 9 1 t c l pr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e e f f e c to fp br e t e n t i o no nf l u o r o a p a t i t ew a ss t r o n g e rt h a nt h a to fz na n dt h el e a c h i n g p e r c e n t a g eo fz nw a s2 0 m o r et h a nt h a to fp b o n c et h ep bi o ne n t e rt h ec r y s t a l s t r u c t u r eo fa p a t i t e ，i t sc o r r e s p o n d i n gr e s i d u a lp h a s er e a c h e dt oa b o u t8 0 w h e nt h e p bi o nw a sc o m p l e x e do nt h ea p a t i t es u r f a c e ，i t sr e s i d u a lp h a s ed r o p p e dt 0 5 5 o b v i o u s l y , t h ee f f e c to fs t a b i l i z a t i o nt h r o u g hi s o m o r p h o u ss u b s t i t u t i o nw a ss u p e r i o r t h a nc o m p l e x a t i o n ( 4 ) t h ea d d i t i o no fa p a t i t ei ns e d i m e n th a sap o s i t i v ee f f e c to ns t a b i l i z a t i o no fh e a v y m e t a l s ，f u r t h e rs t i m u l a t i n gt h et r a n s f o r m a t i o nf r o mn o n s t a b l es p e c i a t i o nt os t a b l e s p e c i a t i o n t h es p e c i a t i o nc h a n g em a i n l yr e s u l t sf r o mt h ea c i ds o l u b l et or e s i d u a l p h a s e i nw h i c h t h ep r o p o r t i o no fp b ，z ni nr e s i d u a li n c r e a s e d19 ，15 r e s p e c t i v e l y d i f f e r e n tp r o p o r t i o no fa p a t i t ea d d i t i o nh a dn og r e a te f f e c to nf i n a li m m o b i l i z a t i o no f h e a v ym e t a l s i nt h ep r o c e s so fs t a b i l i z a t i o n ，t h e r ew a s n og r e a tp hc h a n g e h o w e v e r , r e d o xp o t e n t i a lc h a n g e dg r e a t l ya n dl e dt ot h ea v sd e c r e a s i n g t h e r e f o r e ，t h e b i o a v a i l a b i l i t yo fs e d i m e n ti n c r e a s e d ( 5 ) t h ea d d i t i o no fa p a t i t ed i dn o ta f f e c tt h es p e c i a t i o nc h a n g eo f o t h e rm e t a l s c rs t i l l e x i s t e di nt h er e s i d u a lp h a s e ，c uw a sa s s o c i a t e dw i t ho x i d i z a b l ea n dr e s i d u l ap h a s e s c da n dn ii na c i ds o l u b l ew a sf o u n dt od e c r e a s e ，w h i c hi m p l i e dt h a ta p a t i t eh a da s t a b i l i z a t i o ne f f e c to nt h e s em e t a l s ，t os o m ee x t e n t ( 6 ) i tw a sf o u n dt h a ta p a t i t eh a dab e t t e r e f f e c tt h a ng o e t h i t eo rf e r r i h y d r i t e - t h e a d d i t i o no fg o e t h i t eo rf e r r i h y d r i t ee f f e c t i v e l yp r e v e n t e dt h ed e c r e a s eo fa v s a f t e r 2 m o n t h ，t h es p e c i a t i o no fh e a v y m e t a l sr e a c h e ds t a b l e ( 7 ) l e a c h i n gp e r c e n to ft c l p h a d ap o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hs p e c i a t i o nd i s t r i b u t i o n v i i i 上海大学硕十学位论文 l e a c h i n gp e r c e n to ft c l p o np ba n dz ne x i b i t e dah i g hc o r r e l a t i o nw i t ht h e i ra c i d s o l u b l ea n dr e d u c i b l ep h a s e s ，a m o n gw h i c ht h ehj i g h e s tc o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s o 8 3 8 9 m e a n w h i l e ，l e a c h i n gp e r c e n to ft c l po np ba n dz ne x i b i t e dan e g a t i v e c o r r e l a t i o nw i t ht h er e s i d u a lp h a s e ，w h i c hi m p l i e dt h a tt h el e a c t f i n gp e r c e n td r o p p e d w 岫t h ei n c r e a s eo fr e s i d u ap h a s e t h ec o m p a r i s o no ft c l pw i t hb c rr e s u l t sh a d b u i l dai n n e rr e l a t i o n sb e t w e e ns p e c i a t i o na n dt c l e k e y w o r d s ：s e d i m e n ti ns u z h o uc r e e k ，i n s i t us t a b i l i z a t i o n ，a p a t i t e ，s p e c i a t i o no f h e a v ym e t a l s ，b i o a v a i l a b i l i t y 上海大学硕上学位论立 图形清单 图1 1 底泥中污染物的物理、化学和生物迁移过程2 图1 2 底泥就地帽封处理9 图1 3 帽封材料示例1 2 图1 4a 七价配位的钙原子b 九价配 市的钙原子1 4 图l - 5 锌在羟基磷灰石表面上的 = | 耦台结构模型1 6 图1 6 铀在磷灰石表面上的耦合结构模型1 6 图1 7 本文的技术路线1 9 图3 - l 苏州河底泥采样点分布31 图3 - 2 底泥污染物通过孔隙水的迁移和转变3 8 图3 3 苏州河底泥铁的形态分布一3 8 图3 4 苏州河底泥锰的形态分布3 9 图3 5 苏卅| 亍可底泥砷的形态分布3 9 图3 - 6 苏州河底泥铬的形态分布4 0 图3 7 苏州河底泥镉的形态分布一4 0 图3 8 苏州河底泥镍的形态分布4 1 图3 - 9 苏州河底泥锌的形态分布4 1 图3 1 0 苏州河底泥铜的形态分布4 2 图3 1 l 苏州河底泥铅的形态分布4 2 图4 1 不同p h 条件铅在氟磷灰石上的吸附5 0 图4 2 不同p h 条件锌在氟磷灰石上的吸附5 1 图4 3 不同投加茸条件铅在氟磷灰石的吸附5 3 图4 5 铅锌混合体系磷灰石的吸附5 4 图4 - 6 铅在不同p h 的浸出5 5 图4 7 锌在不同p h 的浸出5 5 图4 8 不同初始p h 条件铅与氟磷灰石反应后的x r d 图谱5 6 图4 - 9 不同p h 条件铅在磷灰石上的形态分析5 8 图4 1 0 不同p h 条件锌在磷灰石上的形态分析5 8 图4 1 1 羟基磷灰石和铅羟基磷灰石x r d 图谱5 8 图4 1 2 不同p h 条什吸附后铅在羟基磷灰石上的x r d 图谱5 9 图4 1 3 不同p h 条件吸附后铅在羟基磷灰石上的形态分布6 0 图5 1 加标后底泥铅的形态变化6 4 图5 - 2 加标后底泥锌的形态变化6 4 图5 3 不同比例磷灰石投加过程中p h 变化6 5 图5 - 4 不同比例磷灰石投加过程中e h 变化6 6 图5 - 5 不同比例磷灰石稳定后铅在底泥s s l 中的化学形态6 7 图5 6 不同比例磷灰石稳定后锌在底泥s s l 中的化学形态6 7 图5 7 不同比例磷灰石稳定后钳在s s 2 底泷中的化学形态一6 8 图5 - 8 不同比例磷灰石稳定后锌在s s 2 底泥中的化学形态6 9 图5 - 95 磷灰石稳定后各重金属元素在s s l 底泥中的化学形态7 0 图5 1 05 磷灰石稳定后各重金属元素在s s 2 底泥中的化学形态7 1 图5 11s s l 底泥稳定中铅的t c l p 浸山7 4 图5 1 2s s l 底泥稳定中锌的t c l p 浸出7 4 x 上海大学硕士学位论文 图5 1 3s s 2 底泥稳定中铅的t c l p 浸出一 图5 - 1 4s s 2 底泥稳定中锌的t c l p 浸出 图5 1 5 磷灰石稳定化过程中钙的释放 图5 1 6 磷灰石稳定化过程中磷的释放 图5 1 7 不周稳定剂投加过程中n h 变化 图5 - 1 8 不同稳定剂投加过程中e h 变化 图5 1 9 不同稳定剂投加后铅在底泥中的化学形态变化 图5 2 0 铅经过不同稳定剂最终处理的形态分析比较 图5 2 1 不同稳定剂投加后锌在底泥中的化学形态变化 图5 2 2 锌经过不同稳定剂最终处理的形态分析比较 图5 2 3 不同稳定剂投加后镉在底泥中的化学形态变化 图5 2 4 不同稳定剂投加后铬在底泥中的化学形态变化 图5 - 2 5 不同稳定剂投加后铜在底泥中的化学形态变化 图5 2 6 不同稳定剂投加后镍在底泥中的化学形态变化 图5 2 7s s 3 底泥稳定中铅的t c l p 浸出一 图5 2 8s s 3 底泥稳定中锌的t c l p 浸山 图5 2 9 不同稳定剂投加过程中上覆水体的重金属变化 图5 3 0 铅的t c l p 浸f = 【l 与碳酸盐结合态的线性关系 图5 _ 3 1 铅的t c l p 浸出与碳酸盐结合态和铁锰氧化结合态的线性关系 图5 3 2 钳的t c l p 浸出与残渣态的线性关系 图5 3 3 锌的t c l p 浸出与碳酸盐结合态的线性关系 图5 3 4 锌的t c l p 浸出与碳酸盐结合态和铁锰氧化物结台态的线性关系 图5 3 5 锌的t c l p 浸出与残渣态的线性关系 x ”乃”他为舳舳引&黔附跖踮鼬趵帅叭蛇” 上海大学硕士学位论文 表格清单 表1 1 底泥帽封处理技术实例 表2 1b c r 化学连续提取法 表3 1 苏卅河底泥物理特性 表3 2 底泥质量指导方针 表3 3 不同采样点的底泥重金属含量 表3 - 4 苏州河底泥孔隙水重金属浓度 表3 5 底泥总硫，硫化物和挥发性硫的测定 表3 - 6 不同底泥采样点的s e m 和a v s 值一 表3 7b c r 形态分析和s e m 对比 表4 1 不同p h 条件铅在氟磷灰石上的等温吸附 表4 _ 2 不同d h 条件锌在氟磷灰石上的等温吸附 表4 3 不同投加量r 铅在氟磷灰石上的等温吸附 表4 4 不同投加量下锌在氟磷灰石上的等温吸附 表4 5 混合体系中铅锌在氟磷灰石上的等温吸附 表5 1 加标后的底泥物化性质 表5 - 2 加标后的底泥重金属含量 表5 3 加标后底泥的p h 变化 表5 _ 4 加标后底泥的e h 变化 表5 5s s l 底泥中5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 - 6s s l 底泥中1 0 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 7s s l 底泥中1 5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 8s s l 底泥中2 0 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 - 9s s 2 底泥中5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 1 0s s 2 底泥中1 0 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 1 1s s 2 底泥中1 5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 1 2s s 2 底泥中2 0 磷灰石稳定后的s e m a v s 值， 表5 1 35 针铁矿稳定后的s e m a v s 值 表5 1 45 针铁矿和5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 1 55 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 表5 1 65 水铁矿稳定后的s e m a v s 值 表5 1 75 水铁矿和5 磷灰石稳定后的s e m a v s 值 x ，1 0 2 6 3 3 ，3 5 3 6 3 7 4 3 4 4 ，4 7 5 0 51 5 3 o 5 3 5 4 ，6 2 ，6 3 6 3 ，6 3 7 2 ，7 2 7 2 ，7 2 7 3 7 3 ，7 3 7 4 ，8 4 8 5 8 5 8 5 ，8 5 上海大学硕士学位论文 a f m a v s b c r e h e x a f s f a f p h a h p i c p a e s p a h p c b p e c r s e m s q g t e c t c l p u s e p a x r d 缩略词 a t o m i cf o r c em i c r o s c o p y a c i dv o l a t i es u l f i e d c o m m u n i t yb u r e a uo fr e f e r e n c e r e d o xp o t e n t i a l e x t e n d e dx r a ya d s o r p t i o nf i n es t r u c t u r e f l u o r o a p a t i t e f l u o r o p y r o m o r p h i t e h y d r o x y a p a t i t e h y d r o x y p y r o m o r p h i t e i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m aa t o m i ce m i s s i o ns p e c t r o m e t e r p o l y c y c l i ca r o m a t i ch y d r o c a r b o n p o l y c h l o r i n a t e db i p h e n y l s p r o b a b l ee 艉c tc o n c e n t r a t i o n c o n e l a t i o nc o e f f i e n t s i m u l t a n e o u se x t r a c tm e t a l s s e d i m e n tq u a l i t yg u i d e l i n e t h r e s h o l de f r c c tc o n c e n t r a t i o n t o x i cc h a r a c t e r i s t i cl e a c h i n gp r o c e d u r e u s e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na g e n c y x - r a yd i f f r a c t i o n x 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：篮盛日期：! ! ：曼：! 篁 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：i 塞! 睾一导师签名 ：甜1 p 上海大学硕士学位论文 第一章前言 城市河流污染是目前全世界范围内普遍存在的突出环境问题之一。随着我国 社会经济进入持续高速发展阶段，大量的工业废水和生活污水直接排入城市水系 中，将河流当成天然的排污沟，导致城市河流水质严重恶化，甚至出现季节性和 常年性的水体黑臭现象。近年来，部分城市的河流污染治理已初步取得了阶段性 成效，但在治理中发现底泥污染与整治一直是主要的难点之一。 作为排入河中的各类污染物主要归宿场所之一，底泥中积累了大量的有毒， 有害有机和无机污染物，通过与上覆水体问的交换作用，底泥中的污染物在适当 条件下重新释放，成为影响和制约上覆水质的主要二次污染源。因此，河流底泥 污染的研究和治理，是城市河流污染综合整治的重要内容，是从根本上解决河流 污染问题的重要途径之一。 1 1 苏州河底泥的污染状况及环境危害 1 1 1 苏州河底泥的主要污染物与性质 欧美等国经过几十年的治理，目前多数城市河流水质己恢复正常。我国目前 各大水系河流的城市河段污染普遍较为严重，许多河流的城市段已达不到三类水 标准。从污染程度来看，北方重于南方，工业较发达的城市河流污染尤为突出： 从污染特征来看，我国城市及其附近河流仍以有机物污染和重金属污染为主，许 多污染严重的城市河流，水体溶解氧含量低，出现季节性或常年性水体黑臭现象 3 3 1 。重金属、有机氯农药等污染物不易被微生物降解。在城市河流底泥中容易发 生累积，成为城市河流中不可忽视的重要二次污染源】 8 7 1 o 苏州河作为我国污染历史最长、污染程度最重、治理经费投资最大的城市河 流，从1 9 2 0 年起，苏州河市区段就出现季节性的水质恶化现象，到1 9 7 8 年苏州河 在上海境内已全部遭受污染，市区段水质远劣于国家地表水五类标准，终年黑臭 难闻，成为一条远近闻名的臭水浜，不仅严重影响了市民的日常生活和健康，而 且极大地损害了上海国际大都市的形象。 上海大学硕士学位论文 苏州河底泥中的污染物主要以重金属污染物和有机污染物为主f 8 7 ii 3 0 。在全 球范围内，许多城市河流底泥中都积累了相当数量的重金属污染物。重会属污染 物主要以铅、锌、铜、铬、镉、镍、汞和砷为主。如图l 一1 所示，在一定的物理、 化学和生物作用下，累计于底泥中的重金属污染物又会重新释放，进入上覆水体， 使城市河流水质降低【7 i 3 2j m 】。而有机物污染物主要以多氯联苯( p c b s ) 、多环芳 烃( p a h s ) 、有机氯代烃等，这类污染物的特性是长期贮存在底泥中，难被微生 物降解，都属于美国国家环保局( e p a ) 列出的优先有机污染物。 w a t e r c o l u m n s u r f a c e s e d i m e n t s u b s u r f a c e s e d i m e n t 图卜1 底泥中污染物的物理、化学和生物迁移过程 f i g 1 - 1s u m m a r yo f p h y s i c a l ，c h e m i c a la n db i o l o g i c a lp r o c e s so f c o n t a m i n a n t si ns e d i m e n t 1 1 1 1 苏州河底泥有机物污染 城市化区域河流中，主要来源于工业废水的污染物输入具有局地性，河流表 层底泥好氧性有机污染和优先有机污染物的污染程度与沿岸工业排污密切相关。 许世远等m 5 1 等人利用碱式提取法分析了苏州河底泥中的优先有机污染物。研究 结果表明，苏州河底泥中的有机污染物以多环芳烃组化合物居多，具体如下： ( 1 ) 多环芳烃：菲、蒽、芘、荧葸、苯并 a 】葸、屈、苊、萘、芴、苯并 k 荧葸、 苯并【a 】芘、苯并 g h i = j l 。 ( 2 ) 酯：双( 2 乙己基) 酯。 ( 3 ) 氯苯；l ，2 - 二氯苯、1 ，3 二氯苯、1 , 4 一二氯苯、1 ，2 - 二氯苯、l ，3 ，5 - 三氯苯、1 ，2 ，3 一 三氯苯、1 ，2 ，4 一三氯苯。 根掘苏州河底泥污染层的划分发现，黑泥层中的有机污染平均超标9 倍。除 上海大学硕士学位论文 此之外有机氯农药及多氯联苯化合物也是主要的有机污染物之一。 1 1 1 2 苏州河底泥重金属污染 苏州河底泥的重令属累积过程比较复杂，自1 9 2 0 年苏州河首次出现水体黑臭 现象以来，底泥一直是排入河中的各种污染物的归宿场所之一；另一方面，在苏 州河期截污工程建成之前，底泥中重金属污染物一直以累积过程为主，逐步形 成高浓度的底质污染。自从苏州河一期，二期截流治污后，由于排入苏州河的污 水量大幅度减少，底泥中原本累积的高浓度的重金属污染物由累积转向释放为 主，这就导致了在治理河流污染过程中，对水体治理净化的同时，忽略了底泥所 引起的二次污染水质问题l l o , l i ” 2 6 1 。 根据苏州河底泥不同泥层的划分，研究表明，浮泥层和黑泥层都遭受了不同 程度的污染。其中，铜在浮泥层和黑泥层中的含量分别变化于3 5 - 1 5 2m g k g 和 2 4 9 5 1m g k g ；铅在黑泥层中的含量变化于1 3 - 3 7 9 0m g k g ；锌在浮泥层和黑泥层 中的含量分别变化于1 5 6 r 9 4 8m g k g 和4 0 3