（分析化学专业论文）嘉陵江水体中有毒重金属（汞、砷）的研究.pdf

西南大学硕士学位论文摘要 嘉陵江水体中有毒重金属( 汞、砷) 的研究 分析化学硕士研究生：王艳 指导教师：黄玉明教授 摘要 重金属作为一类具有潜在危害的重要污染物，因其具有隐蔽性、长期性、不可逆性以及 不能被永久清除等特点，在天然水体中的迁移、转化及归属趋势一直是环境科学研究的一个 活跃领域。嘉陵江作为长江最大的支流，是重庆市饮用水水源及天然鱼类保护区，其水质直 接影响到当地人民的生活和经济发展，因此研究其水体中有毒重金属的水平、分布、赋存状 态以及迁移转化规律，对于评价该流域重金属污染现状，保护三峡库区水资源安全、人群健 康有理论研究价值和现实意义。本论文通过连续一年的采样研究，所得结果如下： 1 重金属水平与基本水质参数间的相关关系 嘉陵江水质较好，除硬度外，其余水质参数均满足相应标准。硬度超标与地质形成有关。 该水域主要以重碳酸盐碱度为主，是典型的重碳酸盐地区地表水。嘉陵江水体中溶解态金属 水平间相关性不明显，但是水质参数对金属浓度有显著影响。其中，悬浮物浓度、罚i c 、溶解 氧及p h 等水质参数与大部分重金属元素间的相关性显著，说明江水中有机物含量和环境状况 对重金属的分布与富集起着重要的作用。 2 嘉陵江水环境各相中重金属的分布 嘉陵江水样中溶解态砷、汞的年平均浓度分别为1 5 5 、0 6 4 腭l ，不仅低于世界卫生组织 平水期 枯水期；汞为平 西南大学硕士学位论文摘要 水期 枯水期 丰水期。水相中溶解态砷含量沿江变化趋势不明显，而溶解态的汞含量从上游 往下游方向，有明显的增长趋势，可能与重庆市区及沿岸逐渐增多的生产、生活污水的排放 有关 4 嘉陵江水中重金属污染评价 分别采用单因子污染指数法和健康风险评价法评价嘉陵江水中的重金属污染状况，其中 汞、砷的污染状况分别为：轻污染、清洁。计算嘉陵江水体重金属通过饮水途径所引起的平 均个人年风险发现，由致癌物曲通过饮水途径所引起的健康危害个人年风险水平主要集中在 1 0 5 a - 1 。非致癌有毒化学物质饵g ) 所引起的健康危害的个人年风险水平均集中在1 矿a 1 ，表明 非致癌化学物质似g ) 所引起的健康风险甚微，远小于致癌物对人体健康危害的个人年风险。评 估长江鱼体潜在的健康风险，发现通过饮食鱼肉造成的潜在风险a s 比h g 高，但是均不显著。 比较三峡大坝成库前后风险商的变化，结果发现成库前后无显著变化。 关键词：重金属嘉陵江分布评价 西南大学硕士学位论文abs仃act s t u d y o nt o x i c h e a v ym e t a l s ( h g ，a s ) i n j i a l i n g 础v e r p o s t g r a d u a t em a jo r i n gi i la n a l y t i c a lc h e m i s t 巧：w a n gy a n m e n t o r ：p r o f h u a n gy u m i i l g a bs t r a c t h e a v ym e t a l s 弱am a j o rl d n do fp o t e n t i a yh a z a r d o 惦肚t a n t s ，b c u 0 f i t sc h 缸觚：t e r i s 虹， 跚c h 雏h i d d e n 舶t t 玳，t l l el o n g - t e 咖，i r r c v 哪i b l e ，c 姐tb ep 锄缸钮t 彻加v a l ，i t sm j 函a t i ， 蛔n 蜘珊a t i 趾di l l t i i | 诅t ei nn a t i l n lw a 衙h a v eb e 曲cp o i n 忸i nc n v i r o 】珊衄t a lr e s e 盯c hf o ra l 伽g 缸j i a l i n g r i v e r ，髂m e l a r g e s t 曲u t a f yo f 恤岫脚e r 恤s o u r o e o f d 血l 【i n g w a t e r f o r ( ：h o n 鹊姬g 鼢i d 髓t s 柚d t h e p r o t e c t i n ga n a o f m t u r a l 丘s h e s ，i t s w a 衙q u 出y w m i m p 扯t 叩t 1 1 e m o ft h el o c a lp c o p l c 蛆de c o n o m i cd 础p m 钮td i 他c t l y s t l l d y i n go nt h ec o n t e n t s ，k v e l s 她d v e n i c a ld i s t r j | b u t i o n s ，t h ee x i s t i n gs t a t 懿a n dt l l en l l e sf o rm 咖曲na n dt r 吼s f b i i l l g0 ft o x i ch e 孙7 m e t a l si nt h ew a t 盱h 弱av e r yi m p o r t a n tv a l u eo ft h e o r e t i c 粗a n dp n c 雠a la s p c df b re v a l d a t e 也e p o u t 她s t a t e so ft h eh e a v ym e t a li nt h i sa a ，p r o t c c t i o no f 伍cw a t e r 他u r c e ，t h ch e a l t ho fp e o p l e i nt h et h i e eg o 增托s 盯v o ha 弛a 姐dp r o v i d i n g 也eb 蠲讧f o r 也ep o l i c i o fe 删纽m m 酬 p r o t l i o n o n ey e 盯s l l r v i e y c o n d u c t e di nj i a l i n gr i v e rp r e s 钮t c di nt h i sp a p c rc 呲st ot h e f o n y 1 ) l ，i n gm a j o r 他s l l l t s ： 1 t h e 弛i a 6 v i t ) ，c o r 您l a t i v eo fh e a v ym e t a l sl e v e l sa n db a s i cw a t e rq u a h 锣p a 豫m e t e 瑙 硼圮w a t e rq u a l i t yo fj i a l i n gr i v e ri sg o o d l h ew a t e rq u a l i t yp 缸鲫喊e 璐a r ea c c 0 i d e dt o 也e s t 柚d 缸d se x c e p tt h eh 缸d n e 豁e x c e e d i n gh 缸血e 豁o ft h ew a t e rh 觞豫l a t ew i n lt h eg e 0 1 0 9 瑚 五d m 蚍i o n t h ew a t 盯o fj i a gr i v e ri sa 嘶c a ls u i ：f a w a t c ro f b i c 酊b o n a t ea 他a 1 飞e 玳1 a 曲n b e 铆e e nd i 鼹o l v e dm e t a l so fj i a l i n gr i v e ri sn o to b v i o 惦，b u tt h ew a t e rq u a l i t ) rp 猢e t e 璐h a v ea m a r k e di m p a c to nt h eo o n c e n t r a t i o no ft h em e t a l s t h ec o n e l a t i o nb c t w e e nt h ew a t 盯q u a l i 哆 p a 姗e t e 娼l 龇t h ec o n n 衄曲no fs u s p e n d e ds o d s ，t o cd i 豁o l v c do x y g e n ，p _ h 觚dt h cm o s to f h c a 、哆m e t a j si sd i s t i n c t s ot h cc o n t e n t0 fo 曙她i cm a t t e ri nt h er i v 盯蛆dt h ee n 咖姗t a l m 西南大学硕士学位论文abs恤ct c d i t i o n sp l a ya ni m p o r t a n tr 0 1 e t h ed i s t r i b u t i o na n dc 0 皿c e n 缸a 妇o fh e a v ym e t a l s 2 t h ed i s n 曲u 6 0 no fh e a v ym e 纽k 锄。唱p h a o fj i a l 吨r i v 盯b o d y i k 柚m i a la v c n g e 啪湖妇d 明o fd 缸舯l v e dm e t a l s0 fj i a l i gr i v 盯跚c h 弱踟i c 趾d 删锄1 墨，0 朋肚煅p c c 肌l y 1 n 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fm e r a 町i s ：m e 柚n o w 觞o n d r ) r a n n o o d 鹪o n t h ed i s s o l v e d 琊e n i cc o n t c n td o e s 加tc h 柚g co b 、，i o u s l ya 1 0 n gt h c n o wd i i e c t i o no fr i v e t h ed i s s o l v e dm 盯c 眦y n t e n th a sac l e 缸乎d 、她呦df m mu p s 缸它锄t o d o w n s 仃e a m i tm a y b ec a u db y 也ei n c r c 勰i n gp 加d u c t 粗d 黼gs e w a g e 丘o mt h ei i v 眈嫡d 铭w h t h er i v 盯e n t e 璐t h e u r b 姐a 他a0 f c h g q i n g 4 t h ea s s 铭s m 蚰to f h 翰v y 托t a bp o l l u u o ni nj i a u n g 磁v 盯 e v 山a t et h eh e a v ym e t a l sp 0 u u 曲ni n 也ew a t e r0 fj i a l i l 喀r i v e rb yo - i 舢u t i i n d 旺蛆d h e a l t l lr i s ka 踣e s s m e n tm c t h o d s ，t h ep o n u t i n gd e 乎优o fm e r c u r ) ra n da 璐即i ci nw a t 盱a 他：l 壮t p 0 u u t i 衄姐dc l e 姐，陀s p e c t i v e i t sf 0 吼dt h a tt h ec 眦i n o g e n i cr i s kl e v e l0 f 缸m i n l yc o n c c n 觚t e d i nt h e1 0 - 5 a - 1 ，b yc a l c i l l a d n gt l l eh e a l 也r i s k s 铡龉e db ym ec 砌n o g e 璐i n 蛐gw a t e r0 ft h e j i a l i n gr i v e r n en o n 嘲r c i d o g e n i cr i s kl e v c l0 fh gi nd 咖k i n gw a t e ro ft h ej 讪n gr i v 口i s1 矿a 1 ， 也i ss h o 、st h a tt h eh e a l t hr i s kc a u s e db yn o n c a r c i i l o g e n i cc h e m i c a l 跚b s t 姐c e s 但g ) i sf a rl e 鼹t h 姐 c a r c i l l o g e n sc h e i n i c a ls u b s t 锄c 鼯w ef o u n d 也ep o t i 姐t i a lr i s l c sc 卸s e db ya sh i g h e rt h 姐h gb y e a 如gf i s h ，b u tb o t ho ft l l er i s l c sa r cn o ts i 驴蚯c 姐tb ye v a l u a t i n gt h ep o t e n t i a lh e a l t hr i s k sf o r 他 f i s h e so ft h ey a n g t c o m p 痂gt h cr i s kc h 柚g eb e 铆nb e f o r e 粗dm e rs l u i 0 fn 眦eg o i ：g e s d 锄，t h er c s l l l t ss h 0 1 wt h a tt h e r ci sn os i g n i i c a n tc h 姐g e k e yw o r d s ：h v ym e t a i s ；j i a k g 】5 t i v e r ；d i s t r i b u t i o ；a s s e s m e n t 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者： 孟轧 签字日期：。0 1 d 寥年月 上日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 、i，o 学位论文作者签名：喜弛导师签名：一一笏写飞， 。 签字日期：p 以年、! = 月上日签字日期：忉坼r 月日 西南大学硕士学位论文文献综述 第一章文献综述 一、水体重金属概述 1 1 重金属及水体重金属污染 重金属元素没有统一的定义关于什么是重金属，目前有下列几种说法【l 】：( 1 ) 比重大于 5 9 ，c 一( 或大于4 9 ，i 咖3 ) 的金属元素；( 2 ) 周期表中原子序数大于2 0 的金属元素：( 3 ) 有毒 金属元素。研究中通常所说的重金属包括必需金属和非必需金属，必需金属是有机体进行正 常生理活动所不可缺少的，但当浓度超过某一阀值水平时就会对有机体产生毒害作用，如： 铜、铁、硒、锌、镁、钴、锰、铝、镍等元素。而非必需金属则不参与有机体的代谢活动， 组织内含有较低浓度，就能对有机体产生较高的毒性，如：镉、汞、银、铅、金元素以及类 金属元素砷等。目前最引起人们关注的重金属元素是汞、砷、镉、铅、铬等生物毒性显著的 元素，本研究主要研究汞、砷这两种有毒金属元素。 汞，俗称水银，一种高毒性生物的非必需元素，是常温下唯一呈液态的金属元素。在自 然界，主要存在金属汞、无机汞和有机汞化合物，大部分汞与硫结合成硫化汞( h g s ) ，亦称“辰 砂”或“朱砂”。随着化石燃料燃烧、金属冶炼等人为过程不断向大气释放大量的汞，经大气扩 散而形成全球性的污染物。2 0 世纪8 0 年代末，人们发现全球大气汞浓度逐年增加，环境汞污 染加剧，汞已被公认为“全球性污染物”再次受到人们关注【2 】。目前，我国汞的消耗量逐年增加， 但加工的生产工艺普遍较为落后，汞流失、污染严重，形势不容乐观，因此，我国把汞列为“第 一类污染物”【3 】。水体中汞的主要形态是非常复杂的。大部分汞结合于悬浮颗粒物上，水溶性 汞含量很少，底泥中汞存在各种形态且相互转化。作为一种自然存在的元素，汞不能被分解 或降解成无毒物质，它危害着人类的健康。汞可以通过呼吸道、消化道和皮肤侵入人体，使 人体中某些酶失去活性引起中毒。汞中毒损伤中枢神经系统，轻者口腔炎、易怒、情绪不稳 定，重者诱发肝炎和血尿，造成精神紊乱、四肢瘫痪、甚至成为白痴。1 9 5 3 年发生在日本的“水 误病”便是典型汞中毒的例子。 砷，俗称砒霜，不是人体的必需元素。三价砷有较强的毒性；而五价砷毒性较弱，只有 在体内还原为三价砷离子的时候，才能产生毒性作用。有机砷除砷化氢衍生物外，一般毒性 都较弱。单质砷因为不溶于水，进入人体内几乎不被吸收就排出，所以无害。砷的氧化物、 盐类及有机化合物具有不同的毒性，其毒性大小取决于砷在体内蓄积的程度。砷化物是主要 的有毒物质，可通过呼吸道、食物或皮肤接触进入人体。砷中毒可使细胞正常代谢发生障碍， 导致细胞死亡。代谢障碍首先危害神经细胞，可引起神经衰弱和多发性神经炎等。同时，砷 进入血液循环后直接作用于毛细血管壁，使其通透性增强，麻痹毛细血管，造成组织营养障 碍，产生急性和慢性砷中毒。慢性砷中毒还伴随着砷的致癌、致畸、致突变作用。 水体是江、河、湖、海、地下水、冰川等的总称，是被水覆盖地段的自然综合体。它不 西南大学硕士学位论文文献综述 仅包括水，还包括水中溶解物质、悬浮物、底质、水生生物等。所谓水体污染是指由于人类 活动排放的污染物进入水体，其数量超过了水体的自净能力，使水和底质的理化特性和水环 境中的生物特性、组成等发生改变，从而影响水的使用价值，造成水质恶化，危害人体健康 或破坏生态环境的现象。在众多的污染物中，重金属由于其在环境中的持久性、生物地球化 学可循环性以及潜在的生态威胁而倍受人类关注。水体重金属污染主要是指含大量重金属的 污染物排人河流、湖泊以及海洋，造成了水质的日益恶化，以及带来的一系列严重后果 1 1 1 重金属污染的来源 水环境中重金属有各种各样的来源，主要包括天然来源和人为来源两类。天然来源指通 过生物地球化学循环自然产生，包括地壳岩石风化、水动力作用、陆地径流、大气沉降等方 式让重金属进入水环境中，构成水环境中重金属的环境本底值。环境本底值对于判断环境污 染程度和评定环境质量的优劣具有重要意义人为来源指通过人类活动让重金属进入水环境， 包括工业( 采矿、冶炼、电镀、化工等) 废水、家庭污水、农业( 灌溉，肥料等) 废水、垃 圾沥出液等来源m 。污染水体的重金属主要有h g 、c d 、p b 、c r 、z n 、c u 、c 0 等，以h g 的 毒性最大，c d 次之，c r 、z n 、c u 也有相当的毒性【6 】。 1 1 2 重金属污染的特点 虽然许多重金属元素在生命活动中是有用的和必需的，但当重金属在生物体内积累值超 过一定的阈限，将危害或影响生物的生命活动。不少重金属，当量值为p p b 数量级时它能对 物质代谢起着催化作用，而当达到p p 恤数量级时常可以观察到有害无益的作用网。尽管目前 我们减少了污染源释放有害物质的速度，但在土壤和沉积物中仍然存在大量过去遗留下的污 染物。这些化学物质并非被永久地清除了，而在气候和土地利用发生变化时，能被重新活化。 因而，重金属是具有潜在危害的重要污染物。 水体中的重金属以各种形态分布在水相、底质及生物体中，表现出不同的环境地球化学 行为和毒性特征，其毒性危害与污染特点在于：天然水中，只要有微量浓度即可产生毒性 效应，其毒性和稳定性取决于其存在形态，而且随水环境条件而改变。微生物不仅不能降 解重金属，相反地，某些重金属在微生物的作用下可转化为毒性更强的金属有机化合物。 大多数重金属污染物，大部分结合在悬浮物上，随水流迁移或经絮凝沉降而进入底部沉积物。 其后，还可能再悬浮或沿底部向前推移，从而可能造成二次污染。生物体从环境中摄取的 重金属，可经过食物链的生物放大作用逐级在较高的生物体内成百上千倍地富集。重金属 可通过多种途径( 食物、饮水、呼吸、皮肤接触、遗传、母乳等) 进入人体，不易排出，逐 渐积累，从而导致急、慢性疾病或产生致癌、致畸、致突变的潜在危害，当大剂量摄入时还 可能产生急性中毒 1 1 3 重金属污染的危害 2 西南大学硕士学位论文 文献综述 自从工业革命以来，人们面临的环境问题愈发严重，虽然对从自然环境中除去污染物已 经做了很大努力，但未能抵消废弃物数量不断增长以及人口骤增所造成的环境进一步恶化， 其结果是湖泊、河流以及近岸海水受到污染，自然生态平衡遭到严重干扰，有时甚至被完全 破坏重金属是构成地壳的元素，在自然界的分布非常广泛，多存在于各种矿物和岩石中， 遍布于生物和非生物环境要素之中。由于重金属其特有的性质，被人类广泛应用于生产和生 活，使重金属在自然界的流通量不断增加，破坏了原有的生物地球化学循环，致使局部地区 或区域的重金属含量超过了其环境容量。工业废水和城市生活污水污染及矿山和冶金工业的 重金属污染使河流、湖泊水质急剧下降，水生生物多样性减少，物种灭绝，给生态环境和人 类健康带来了巨大危害。如2 0 世纪5 0 年代在日本水俣湾周围发生的“水俣病”汞中毒事件；1 9 4 7 年在日本富山县神通川发生的“痛痛病铺中毒事件；我国2 0 世纪7 0 8 0 年代，在第二松花江 沿岸由于汞污染造成的少量渔民甲基汞慢性中毒事件等。重金属污染由于具有这种隐蔽性、 长期性和不可逆性等特点，因而引起国内外环境科学工作者的广泛关注，目前，世界各国无 不把重金属列为水质监测和评价的重要指标。 1 2 水环境中重金属研究进展 由于城市化、工业化进程的加快加剧了人类生存环境的危机，几乎所有的河流、湖泊和 海洋都遭受了不同程度的重金属污染。天然水体是受重金属污染的主要生态系统之一，其危 害程度比较严重，受重金属污染后的水体沉积物被喻为“定时炸弹”。重金属进入天然水体后可 通过沉淀作用、吸附作用、络合与鳌合作用和氧化还原作用在水体中迁移转化，或被生物吸 收后随食物链积累与放大。虽然汇入江河的重金属浓度较小，江河本身也有一定的自净能力， 但长年累月大量含重金属的废水流入江河，仍会导致江河表层沉积物长期吸附、积累重金属， 重金属随沉积物表层腐殖质漂流、扩散，由此造成表层沉积物重金属的污染；其次，重金属 进入水生生物生态系统后随食物链在体内富集，逐级放大，当其超出水生生物的耐受性时造 成中毒死亡，死亡的水生生物随水流漂流、沉落，又将对水生生态环境产生二次污染，造成 生态系统的恶性循环。水体中的重金属还可通过直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜和粮食、 受污染的水生生物等途径进入人体，威胁着城市人群的健康。因此，加强对水体中重金属污 染的监测与防治尤为重要。 近二十多年来，我国学者对水环境中的重金属进行了系统的研究。相继开展了近海、近 海潮间带、海口湾、河流、沿岸河口、湖水、水库、冰川、海岛等水体的研究，其中包括湘 江、蓟运河、第二松花江、金沙江、长江( 口) 、黄河( 口) 、淮河、海河、珠江、鸭绿江、 太湖、巢湖、墨水湖、鄱阳湖、滇池、渤海湾、胶州湾、三峡库区、官厅水库等水体的重金 属污染研究工作。研究对象涉及水、悬浮物、沉积物、孔隙水、水生生物中的重金属，研究 内容主要是关于重金属的污染源、污染程度、污染历史、重金属在水体中的形态和行为、在 生物体内的积累、重金属的环境容量和污染控制等方面。国外学者也开展了一系列河流、湖 3 西南大学硕士学位论文文献综述 泊重金属污染的研究工作，其中包括奥得河、莱茵河、默兹河、斯凯尔特河、威悉河、易北 河、杰克逊河口、匈牙利西部的巴拉顿湖、死海、切萨皮克海湾、洛杉矶湾、日耳曼湾等水 体，在重金属的迁移转化及其影响因素、形态与毒性、污染来源及在各种生物体中的富集等 方面做了大量详细的研究。 1 2 1 重金属在水体多相介质中的分布 在天然水环境中，重金属不仅仅单独存在在水相中，还存在于固相介质与生物相中。重 金属在水体中的大多数化学反应，都有水相与其它固相介质或生物相的共同参与。水相与固 相介质、生物相之间的相互作用，共同构成水环境体系中重金属的地球化学物质循环，影响 着重金属迁移转化过程。 1 2 1 1 水相中的重金属 研究水相中重金属的分布特征，是了解水体污染状况的有效途径，可反映水体中污染物 质的来源，显示重金属沿途沉积的状况，预示水质的潜在危害。通过研究水相中重金属的横 向变化( 时间季节变化) 、纵向和垂向分布状况，可用于识别污染的重点区域，辨析可能的 污染来源，探讨影响重金属分布的因素等。 h o n gl i n g l l y c n 等即】在1 9 9 9 2 2 年对匈牙利西部的巴拉顿湖( i 丑l 【eb a l a t 衄) 水相、 悬浮物、沉积物、生物中的1 8 种重金属分布以及主要来源进行了分析，并对溶解态金属、颗 粒态微量金属、浮游动物、蚌类以及底泥中微量金属之间的相关性、分配比和生物累积进行 了研究。测定结果显示在湖水的北部和西部，尤其在扎拉河的流入区和游艇海港区域几乎所 有的相中金属浓度都非常高。由于湖水很浅，暴风雨会显著的改变金属在溶解态和颗粒态间 的分配。扎拉河的硒s b a l a t o n 保护系统对保持悬浮颗粒物( s p m ：7 2 保持力) 和与之相关联 的金属起到了有效的作用。湖水中表层沉积物中的金属浓度显示出很高的可变性。天气情况 ( 雨雪天气) 会明显的影响溶解态和颗粒态金属的分布。各相中各种金属的相关性程度是不 同的：颗粒态金属的浓度和悬浮物的浓度是呈相反关系；底泥中颗粒态的金属b a 、c a 、s r 及 m g 具有相关性，有着共同的污染来源。溶解态和颗粒态微量金属之间的分配比通常是较低的， 除了c u 和n i 是均匀的分布以外，微量金属( z n 、c o 、c d 、p b ) 大部分是以颗粒态形式存在的， 约占总金属含量的7 0 。j v 慰o s a 均n a 等【1 0 】研究了美国与墨西哥边境里奥格兰德( r i og r 姐d e ) 生态系统中水和沉积物的重金属( c r 、c u 、c d 、n i 、p b 、窈及触) 含量，同时测定了一系列 会影响金属分配的水质物理参数( 如温度、流速、电导率) 和化学参数( p h 、溶解氧、硝酸 盐、碱度、硬度) 。发现水中重金属含量低于沉积物中的含量，并且水中z n 、p b 浓度还超过e p a 淡水水质标准。傅瑞标等【1 l 】测试了长江口南槽水体中各重金属浓度，发现水相中h 血、z n 、c u 、 越、f e 的浓度在枯水期明显大于洪水期，而悬浮物中各金属的浓度随季节变化不明显：表层 悬浮物中各重金属浓度大多比底层高，水相中各重金属浓度则是底层比表层高。近1 0 多年来， 水体中c u 、p b 、c d 的浓度变化不大，但z n 的浓度有明显的增大：f e 、舢、 缸、c u 等重金属 4 西南大学硕士学位论文文献综述 之间具有良好的相关性，说明其化学行为具有相似性。水体中各重金属的分布受到稀释、离 子交换、吸附和凝聚的影响。王莉红等【1 2 】通过对西湖为期一年的定点采样和分析，较系统地 进行了该湖水中铜、锰、锌和镉的溶解态、颗粒态的地理分布、月变化动态、水平方向的动 态交换和相互转化过程的探讨，从而揭示铜、锰、锌和镉在西湖水中不同相态的分布和迁移 转化特征。结果显示西湖水中c u 、压、m n 、c d 的总量次序为：h 缸 z n c l i c d ；c i i 、z n 、 c d 约有5 0 以溶解态存在于水中，易被水生生物吸收和利用。约有2 0 在溶解态中，而大 部分锰以铁锰氧化物等结合态存在。镉主要以硫化物或有机物等形态存在。随水温变化，铜、 锰元素含量变化较显著，厶3 月锰含量最低、铜含量最高；6 _ 9 月铜含量最低、锰含量最高， 锌、镉含量呈波动变化。从入水断面到出水断面，铜、锌、镉、锰均由溶解态向颗粒态转移， 且锰的转移强度最大。张晓华、肖邦定等【1 3 l 在1 9 9 6 1 9 9 7 年春、夏、秋、冬四季采集了三峡 库区香溪河原水、沉积物、鱼类和植物样品，分析这些样品中的c a 、m g 、舡、p b 、c d 、c r 、 c ! l i 、h g 和z n 元素的含量。研究结果显示，香溪河局部地区因小金矿开发引起的h g 污染十分严 重。洪水期( 7 月) 原水中的p b 、c d 、c r 、c l l 浓度大于枯水期( 1 月) ，沉积物中p b 、c d 浓度 在7 月最低，1 0 月浓度达到全年最高点。原水中p b 、c d 、c r 、c l l 重金属浓度均低于国家i 类地 面水环境质量标准。韦蔓新、何本茂【1 4 l 通过对钦州湾近2 0 年来6 次航行采集的水样中微量重金 属c u 、p b 、z n 、c d 、h g 的分析研究，结果发现，该湾5 种重金属元素含量具有不同的变化特 点，但却具有相似的平面分布特征，高值区多出现于湾中部及外湾海域，内湾海域反而含量 较低。这种分布特征的形成，主要来自陆源输入、沉积物向上覆水释放输入、生物体循环转 化过程输入及沉积类型和沉积环境的影响，而该湾较强的陆源径流和潮海流等水动力过程在 其中起了重要影响作用。王小庆【1 5 1 ，蒋萏芳【垌，郑乐平等测定了淀山湖上覆水体和沉积物孔 隙水中p b 、c u 、c r 、c d 、f e 和的浓度及e h 分布，分析了孔隙水中重金属的扩散通量。结果 表明，上覆水体中及沉积物孔隙水中重金属元素浓度由高到低的顺序：夏季为f e 缸 c 帕1 ) p b c d ，冬季为m n f c c 妖c l u p b c d 。各种重金属元素在孔隙水中的浓度比上覆水体中的 浓度高得多，且在孔隙水中随深度均呈现典型的峰型分布。但随季节的变化，峰值发生位移， 这主要与沉积物的氧化还原电位e h 、温度等因素有关。表层沉积物孔隙水中p b 、c d 、c r 、c u 的浓度稍大于它们在上覆水中的浓度，沉积物中的重金属可能按照浓度梯度经孔隙水从沉积 物向上覆水中扩散而最终影响上覆水的水质。重金属元素的浓度在沉积物水界面处变化明显， 存在着吸附沉淀和解吸扩散的动态平衡。霍文毅，陈静生1 1 7 针算了我国部分河流天然物理化 学条件下重金属在水相颗粒物相间的分配系数，不同水体中重金属在水体颗粒物水相间的分 配系数从大到小为：海洋 河流，其中，对于河流，又有长江 黄河。长江水系重金属水固分 配系数大于黄河反映了颗粒物粒度组成的差异，而长江口重金属水固分配系数大于长江武汉 段则反映了离子强度的影响。影响重金属在天然水体颗粒物水相间分配系数的主要因素有： 颗粒物粒度组成、水体p h 值、离子总量等，其中颗粒物粒度可能是最重要的影响因素。在此 基础上，运用平衡分配法根据实测天然分配系数尝试提出了长江、黄河沉积物某些重金属的 5 西南大学硕士学位论文文献综述 质量基准。 1 2 1 2 沉降物中的重金属 河流沉降物包括河流水体悬浮物及河床表层沉积物，是水环境的重要组成部分。它来自 以下几个方面：岩石圈的大陆地块长期风化、淋溶、机械和化学破坏，水圈的絮凝、沉淀、 吸附、水土流失和河床受冲刷、侵蚀作用而产生的泥砂和砂砾，生物圈的动植物残骸，工矿 企业排放的废水、废渣、废气中产生的各种颗粒物等。河流水体悬浮物与河床表层沉积物之 间通过不断发生的悬浮、沉降、再悬浮、再沉降而相互转化，因而其在组成上具有一定的相 似性。河流沉降物对排入水中的污染物，特别是金属类污染物有着强烈的吸附作用，是控制 水中金属元素迁移、转化和水体自净的主要因素。悬浮物是水体污染物迁移的主要载体沉 积物则成为污染物的主要储存场所，沉降物中的金属含量往往比水中高出许多倍，有时可达 几个数量级。当水体p h 、e h 等条件发生变化时，沉积物将会释放吸附的污染物，对水环境产 生二次污染。在水沉积物系统中，重金属的赋存形态很大程度上决定了重金属的环境行为和 生物效应，重金属的潜在危害程度则取决于水沉积物系统中生物有效态重金属含量，沉积物 的生物毒性与其孔隙水中的有毒金属活性成正比。 从沉积物中重金属的含量水平可以判断研究区受污染的程度，追踪其污染源，了解其扩 散范围。研究沉积物重金属在柱状样不同层位的含量分布，可了解所研究区域重金属的污染 历史。把柱状样重金属含量与未污染区背景值进行对照，可反映出不同历史阶段人类活动对 所研究区域重金属的输送量的变化情况。通过沉积物中重金属元素形态组成的分析，不仅可 以有效地识别重金属的人为污染状况，而且能够对重金属潜在的生态风险作出科学评价。因 此，沉降物的监测研究对揭示水环境的污染效应与水体净化规律有着极其重要的意义，使我 们能较全面地了解水环境的污染状况。g a v i nb 洫h 等【埔】对澳大利亚的杰克逊河口( j a c k n e s t u a r y ) 港口底泥中八种重金属来源进行了分析讨论，底泥中金属c i l 、c d 、c o 、p b 、n i 和压 从河口的上面河段到河口的河嘴区域大多数金属的浓度呈明显的降低趋势，在河口的支流底 泥的重金属浓度从支流的源头到中游也是迅速的减小。城市中心地区的污水排放是河口底泥 中重金属污染的一个主要来源，另外一个可能的重要来源是开垦改造地区的沥出液，除此之 外大气污染也对底泥的重金属含量起到一定的影响。a v 脚e i r a s 等【1 9 】对西班牙加利西亚省 的b u r 0 河流表层底泥中重金属c d 、c r 、c u 、n i 和p b 的分布、迁移和共同行为进行了分析。根 据各种化学形态的金属含量的相关性分析得出了重金属p b 和c u 来源主要是城市污水的排放， 而重金属c r 和n i 贝0 是来自于电镀和镀锌工业的发展，这几种金属的迁移率大小是： c d p b c u n i c r 。y o 眦- j 0 0a 丑a ，d 0 n a l dh k a m p b e b 刚在1 9 9 6 年6 月到2 0 0 1 年1 0 月间分别 对底克索玛湖码头区域水中溶解态金属含量和沉积物中总态金属含量进行了测定。结果发现 码头水中浓度最高的金属为n a 和c a ，其次为m g 和k 。湖水中c u 浓度的增加似乎与船上为防止 污垢所使用的油漆有关，因为c u 是该油漆的基础成分，在某些特定的区域c u 浓度的提高似乎 与当地船只修理活动的人为来源有关。沉积物中的金属浓度比水中金属浓度大很多，并且这 6 西南大学硕士学位论文文献综述 几个金属元素在水中与沉积物中的行为有正相关性。五种重金属中，c u 的生物利用度最大。 m a r i s a v i n s 【2 1 垮测定了流入拉脱维亚沿线主要的和共同的小水路( 3 1 个取样点) 中水和沉积 物中总的重金属浓度及它们在沉积物中的物种形态，并计算了从拉脱维亚进入波罗的海的金 属负荷。结果发现仅仅在大河的下游发现金属浓度的增加，在该地方周围有已知的工业污染 源拉脱维亚不同地区河流中金属浓度和负荷的差异与自然的地球化学过程有关，金属的形 态分析显示占优势的金属形态是残渣态和有机结合态，金属残渣态和碳酸盐结合态仅仅在 r h i 仃a l j 也区河流中占优势，可交换态金属浓度在有污染源情况下增加。cg i o s ；b 豳网等在1 9 9 4 2 0 0 0 年研究了塞纳河( s e i i l er i v 盯) 干流和主要支流的洪泛区沉积物( f d ) 中c d 、c u 、l i g 、 p b 和z n 时间和空间变化。结果发现整个塞纳河流域f d 中金属c d 、c u 、h g 、p b 、z n 含量都比 背景值高，且随着人口密度的增加，下游痕量金属的浓度也增加，并在河口处达到最大值。 但最近7 年内，f d 中金属含量有所下降，这与缩减的污水排放有关。朱圣清，臧小平等口塘过 对长江干流2 1 个主要城市江段沉降物的分析与研究，发现长江干流沉降物中悬浮物含量普遍 高于沉积物，其近岸水域已受到不同程度污染，2 1 个沿江城市中攀枝花、宜昌、南京、武汉、 上海、重庆等6 个城市污染较重。沉降物中污染元素含量水平与分布有下述特征：悬浮物中 元素含量水平普遍高于沉积物；悬浮物中污染元素含量高的，其沉积物中该元素含量亦高， 悬浮物中污染元素含量低的，其沉积物中该元素含量亦低。这是由于悬浮物以细小颗粒为主， 沉积物以粗颗粒为主，两者污染元素含量水平亦存在较大差别；另外长江中泓沉积物与悬浮 物在污染元素含量水平上有极为密切的内在联系，在一定水力条件下，沉积物与悬浮物可以 相互转换。与中泓沉降物相比，近岸水域还表现出它的特殊性：各污染元素含量分布范围 宽，最大值与最小值相差较大：各污染元素含量从上游到下游总体呈下降趋势，这与泥沙 粒径从上到下沿程变细的趋势及城市污染有关。刘文新刚，黄小平瞵】，李向东等对深圳湾沉 积物柱样中的重金属污染累积以及重金属在不同相间( 沉积物、上覆水和悬浮颗粒物) 的分 布特征进行了研究，结果显示了深圳湾沉积物中重金属的浓度虽然相对较低，但是p b 、c i l 、 z i l 等已经明显受到人类污染源的影响( 利用f e 与重金属的相关性，可区分重金属的自然来源 和人为来源，自然来源的重金属往往与f e 有良好的相关性) 。表层沉积物中重金属浓度呈上 升趋势，尤其是z n ，湾内沉积物中窈、c d 、c o 、n i 的可交换态比例明显高于湾外，体现了沿 岸污染径流输入的影响。悬浮颗粒物与表层沉积物中金属浓度的良好相关性体现了相间物质 交换和再分配的结果，从湾内向湾外，铜、镍、锌的浓度梯度在异相间表现出相似的空间变 化模式。朱广伟等闭对京杭大运河杭州段沉积物剖面中重金属的垂向分布，整河段沉积物重 金属污染程度和潜在生态风险及重金属的存在形态进行了分析讨论。结果表明，经过长期综 合治理，运河杭州段沉积物中重金属的污染程度明显下降，新近沉积物重金属含量明显低于 6 0 锄深度以下的重金属含量，但沉积物整体污染水平仍较高，c d 是运河杭州段沉积物中生态 危害潜力最大的元素，形态分析表明沉积物中重金属的活性为c d z n c u p b 。杨宏伟等田】对 黄河( 清水河段) 水体中重金属p b 、n i 、c u 、n 、f c 、z n 、c o 、c d 在不同粒径沉积物上的 7 西南大学硕士学位论文文献综述 分布特征以及存在的化学形态进行了分析，得出了黄河( 清水河段) 沉积物中可交换态重金 属的聚集能力为：c l n i q l p b 、z n 、f e 、c o 、m n 。碳酸盐结合态所占比例较长江高，这与 黄河沉积物中碳酸盐的含量较高有关。该形态的重金属聚集能力为：c d 盈i 炳m n p b f e 、 n i c o 。f e 小缸氧化物态为有效态的主体，但8 种重金属在啪氧化物部分的比例相对其他河 流较低，这与黄河泥沙含量高，净化能力强，未受污染有关。其聚集能力： p b z n f e c o c l l c d n i 。表层沉积物中重金属元素有机态的比例悬殊较大，因为z n 和 c u 与有机质韵结合能力强，存在于生物体中的z n 和c u 是有机态z n 和c u 的潜在来源，所以该形 态比例较高，其余的与有机质结合能力差异较大，因而导致表层沉积物中重金属有机态比例 高低分化现象。此外，黄河泥沙含量高，颗粒有机碳的含量仅0 2 左右，河水中泥沙含量的增