于橋水庫(kù)上游子流域水體重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
本文關(guān)鍵詞:于橋水庫(kù)上游子流域水體重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:于橋水庫(kù)作為天津工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和人民生活飲用水的水源地,成為了引灤入津工程重要的調(diào)蓄水庫(kù)。但近幾年,由于流域及庫(kù)區(qū)周邊區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,加劇了庫(kù)區(qū)的點(diǎn)源、面源污染,重金屬污染源通過(guò)降水-徑流過(guò)程、水土流失以及引灤來(lái)水等途徑進(jìn)入庫(kù)區(qū),大大的增加了庫(kù)區(qū)污染負(fù)荷,造成水庫(kù)水質(zhì)嚴(yán)重惡化。因此,重金屬污染源的潛在性危害給天津市唯一的大型水源地于橋水庫(kù)的水質(zhì)問(wèn)題造成了嚴(yán)重的危害。作為重金屬的容納介質(zhì)—水體和土壤,由于吸收了向環(huán)境中排入的大量重金屬元素,使得重金屬污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重,如不及時(shí)施加控制并改善,會(huì)給人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的威脅和傷害。同時(shí),土地利用/覆被變化(LUCC)也引起了國(guó)際上的普遍關(guān)注。本文的研究側(cè)重于子流域內(nèi)進(jìn)行區(qū)域性的研究,針對(duì)水體和土壤兩種環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行分析對(duì)比,對(duì)于橋水庫(kù)的保護(hù)有重要的意義。本研究對(duì)水體中沉積物、上覆水、懸浮物以及土壤中重金屬含量特征這四項(xiàng)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì),同時(shí),采用多元相關(guān)性分析法分析沉積物中重金屬污染來(lái)源,再運(yùn)用潛在生態(tài)危害指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法對(duì)于橋水庫(kù)上游三條支流重金屬的污染程度進(jìn)行分析評(píng)價(jià),最終得到沉積物中的重金屬污染狀況。1、上覆水和懸浮顆粒物的統(tǒng)計(jì)特征于橋水庫(kù)三條子流域內(nèi)上覆水水質(zhì)比較好,其中6種重金屬(Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn)含量均低于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)I類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),上覆水沒(méi)有受到污染,不會(huì)造成慢性毒性效應(yīng);淋河流域內(nèi)Pb和Zn兩種重金屬的平均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),Cd、As、Cu和Cr等4種重金屬的平均值超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(水田)。沙河流域內(nèi)只有重金屬Zn的平均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),其余五種重金屬均值都超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量。三條河流中黎河和淋河的污染程度相對(duì)較輕,而沙河受污染程度相對(duì)較重。三條支流各子流域懸浮物重金屬?gòu)纳嫌蔚较掠纬尸F(xiàn)下降的趨勢(shì),下游的富集程度低于上游。2、沉積物重金屬統(tǒng)計(jì)特征:對(duì)33個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),33個(gè)采樣點(diǎn)中Cd含量變化范圍為0.04-1.29mg·kg-1,有18個(gè)超過(guò)土壤背景值,占總數(shù)的54.5%,平均值為0.29mg·kg-1,超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2.0mg·kg-1。As含量變化范圍為15.62-116.9mg·kg-1,全部超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),已達(dá)100%,平均值為30.39 mg·kg-1,其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)15 mg·kg-1。Pb含量變化范圍為9.27-139.1 mg·kg-1,有10個(gè)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),占總數(shù)的30%,平均值為33.49mg·kg-1,低于土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg·kg-1。Cu含量變化范圍為16.14-118.84mg·kg-1,有27個(gè)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),占總數(shù)的82%,平均值為58.20mg·kg-1,其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg·kg-1。Cr含量變化范圍為43.10-254.63 mg·kg-1,33個(gè)采樣點(diǎn)中有14個(gè)采樣點(diǎn)Cr超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),占總數(shù)的42%,平均值為90.16mg·kg-1,其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)90mg·kg-1。Zn含量變化范圍為2.03-184.33 mg·kg-1,有12個(gè)超過(guò)土壤背景值,占總數(shù)的36%,平均值為94.8mg·kg-1,低于土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)100mg·kg-10。Ni含量變化范圍為24.85-96.62mg·kg-1,有26個(gè)采樣點(diǎn)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),占總數(shù)的79%,平均值為56.10mg·kg-1,超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)40mg·kg-1。三條支流采樣點(diǎn)中重金屬Pb和Zn的均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),重金屬Cd、As、Cu、 Cr和Ni均值超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。三條河流中,7種重金屬的變異系數(shù)大小順序是沙河黎河淋河,7種重金屬的變異系數(shù)大小順序是CdPbCuAsCrNiZn,變化范圍在33%~91%之間,沉積物整體空間變異性較弱,離散性強(qiáng),說(shuō)明河流沉積物中重金屬含量已經(jīng)受到人類(lèi)活動(dòng)的影響。3、土壤重金屬統(tǒng)計(jì)特征:研究區(qū)土壤Cd、As、Pb、Cu、Cr和Zn這幾種重金屬元素的平均值除重金屬元素Cd,其余的平均值均已超過(guò)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),未超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但是除Cu以外的重金屬元素的極大值均已超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。除Cd外,其余均超過(guò)河北省土壤背景值,As、Pb、Cu、Cr和Zn的平均含量分別是背景值的2.14、3.30、2.44、2.30和1.40倍,Cd、As、Pb、Cr和Zn則為高度變異。說(shuō)明土壤重金屬空間分布不均勻,離散性較強(qiáng),重金屬有一定的累積,需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。4、沉積物重金屬來(lái)源分析:利用Pearson相關(guān)性分析方法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)土地利用類(lèi)型面積比例與重金屬兩者之間進(jìn)行分析,表明河流沉積物中Cd的來(lái)源主要是人為來(lái)源,As、Pb的來(lái)源復(fù)雜,以天然來(lái)源為主,有人類(lèi)活動(dòng)干擾,Zn主要為天然來(lái)源,Cu的來(lái)源是天然來(lái)源和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果,Ni和Cr的來(lái)源主要是人為源,因此可判定七種重金屬污染不屬于面源污染,屬于點(diǎn)源污染。對(duì)沉積物中33個(gè)重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,采用相關(guān)性判斷各個(gè)重金屬之間的相關(guān)性,利用聚類(lèi)分析和主成分分析判斷其來(lái)源,結(jié)果近似一致。7種重金屬可以辨識(shí)3個(gè)主成分,第一類(lèi)(Pb和Zn)污染程度較弱,受自然背景值影響;第二主成分Cd、As和Pb屬于人類(lèi)活動(dòng)的工礦業(yè)采冶造成,污染程度較強(qiáng);第三主成分As、Cu主要是自然來(lái)源和人為活動(dòng)所造成。5、水體沉積物重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果:地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,Cd有14個(gè)樣號(hào)處于污染狀態(tài),其中24號(hào)樣點(diǎn)處于中強(qiáng)污染狀態(tài);As有13處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài),其中10、21、27、32號(hào)樣點(diǎn)處于中等的污染狀態(tài);Pb有7處處于污染狀態(tài),其中10號(hào)樣點(diǎn)處于中等污染狀態(tài);Cu有19處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài),其中21號(hào)和27號(hào)樣點(diǎn)處于中污染狀態(tài);Cr有9處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài);Zn有3處處于輕污染狀態(tài);Ni有14處處于輕污染狀態(tài)。說(shuō)明沉積物部分樣點(diǎn)已然受到重金屬Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn、Ni的影響。潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,33個(gè)采樣點(diǎn)中七種單項(xiàng)重金屬污染因子的平均數(shù)除重金屬Cd處于中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),其余重金屬都處于輕微風(fēng)險(xiǎn)程度,于橋水庫(kù)上游支流個(gè)樣點(diǎn)大部分處于輕微生態(tài)危害等級(jí),而在33個(gè)采樣點(diǎn)中沉積物中,Cd重金屬呈很強(qiáng)危害占2個(gè),呈較強(qiáng)危害占6個(gè),呈中等危害占11個(gè),其余均處于輕微生態(tài)危害等級(jí)。綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)表明,樣點(diǎn)10、18、20、24、33號(hào)樣點(diǎn)屬于較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),其中重金屬元素Cd在各樣點(diǎn)的潛在生態(tài)危害中貢獻(xiàn)的程度最大,其次是As、Cu、Ni。三條河流重金屬污染沙河中生態(tài)危害高于淋河和黎河。
【關(guān)鍵詞】:于橋水庫(kù) 重金屬污染 多元相關(guān)性 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】:天津師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類(lèi)號(hào)】:X524;X826
【目錄】:
- 摘要4-7
- Abstract7-13
- 第一章 緒論13-23
- 1.1 水體、土壤重金屬研究現(xiàn)狀13-15
- 1.2 土壤、水體中重金屬污染來(lái)源及其危害15-18
- 1.2.1 土壤重金屬來(lái)源15-17
- 1.2.2 水體重金屬來(lái)源17
- 1.2.3 重金屬污染的危害17-18
- 1.3 重金屬污染的評(píng)估方法18-20
- 1.3.1 地積累指數(shù)法18-19
- 1.3.2 Hakanson的潛在生態(tài)危害指數(shù)法19-20
- 1.4 本文研究的內(nèi)容、創(chuàng)新點(diǎn)及技術(shù)路線20-23
- 1.4.1 本文研究的目的、內(nèi)容20-21
- 1.4.2 本文研究的創(chuàng)新點(diǎn)21
- 1.4.3 本文研究的技術(shù)路線21-23
- 第二章 研究區(qū)概況及采樣分析23-28
- 2.1 研究區(qū)概況23-26
- 2.1.1 于橋水庫(kù)概況23
- 2.1.2 流域氣候23-24
- 2.1.3 地形地貌24
- 2.1.4 水系情況24-25
- 2.1.5 經(jīng)濟(jì)發(fā)展25-26
- 2.2 采樣點(diǎn)采集及分析方法26-28
- 2.2.1 樣品的采集26-27
- 2.2.2 樣品的預(yù)處理及分析27
- 2.2.3 樣品理化性質(zhì)、重金屬的測(cè)定方法27-28
- 2.3 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器28
- 第三章 于橋水庫(kù)三條支流河流水體重金屬污染特征28-36
- 3.1 支流河流上覆水重金屬含量及分布特征28-29
- 3.2 支流河流懸浮顆粒物中重金屬含量及分布特征29-31
- 3.3 支流河流表層沉積物中重金屬含量及分布特征31-36
- 3.4 支流周邊±壤重金屬含量的描述性統(tǒng)計(jì)36
- 第四章 于橋水庫(kù)上游三條支流沉積物重金屬來(lái)源分析36-43
- 4.1 支流沉積物重金屬含量與子流域內(nèi)土地利用方式的關(guān)系37-40
- 4.2 支流水體沉積物重金屬來(lái)源分析結(jié)果40-43
- 4.3 小結(jié)43
- 第五章 水體沉積物重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)43-48
- 5.1 地累積指數(shù)法43-45
- 5.2 潛在生態(tài)危害指數(shù)法45-48
- 5.3 小結(jié)48
- 第六章 結(jié)論48-51
- 參考文獻(xiàn)51-55
- 致謝55
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10 鄭吳柯;于橋水庫(kù)浮游植物群落結(jié)構(gòu)及其與水質(zhì)因子的關(guān)系[D];天津科技大學(xué);2014年
本文關(guān)鍵詞:于橋水庫(kù)上游子流域水體重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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