本文選題：射陽河流域　切入點(diǎn)：重金屬　出處：《南京師范大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：江蘇沿海地區(qū)是長江三角洲的重要組成部分,經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人類活動(dòng)頻繁,近幾十年來,隨著沿海地區(qū)的進(jìn)一步開發(fā),特別是在人類活動(dòng)的參與下,大量工業(yè)和生活污水排放入河道,加快了該地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化,導(dǎo)致環(huán)境污染事件頻發(fā)。重金屬因其具有來源廣,殘毒時(shí)間長,不能被生物降解,可通過食物鏈逐級(jí)傳遞和富集的特點(diǎn),成為目前世界各國最關(guān)注的環(huán)境問題之一。河流沉積物作為環(huán)境中重金屬的匯集地,接納了多途徑入河的金屬元素。因此,科學(xué)判斷沿海地區(qū)入海河流沉積物重金屬來源、污染歷史,認(rèn)識(shí)重金屬污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)過程和機(jī)制,,有助于厘清該地區(qū)重金屬元素污染特征、健康風(fēng)險(xiǎn)與人類活動(dòng)影響,為沿海地區(qū)沿海重金屬污染治理提供科學(xué)依據(jù)。本文選取江蘇沿海地區(qū)重金屬污染最為嚴(yán)重的鹽城市最大的天然河流射陽河作為本文的研究對(duì)象。對(duì)射陽流域表層沉積物、柱狀沉積物進(jìn)行研究,。在確定江蘇海岸帶過去百余年的沉積年代及現(xiàn)代沉積速率(沉積通量)基礎(chǔ)上,試圖借助210Pb同位素示蹤技術(shù),在確定江蘇海岸帶過去百余年的沉積年代及現(xiàn)代沉積速率(沉積通量)基礎(chǔ)上,探明江蘇海岸沉積物中7種重金屬(Cu,Zn, Pb,Ni, Cr,Fe和Mn)的時(shí)空分布情況及其賦存形態(tài)特征;判斷研究探究海域的該流域重金屬來源、并分析污染歷史;評(píng)價(jià)研究區(qū)域的重金屬污染程度狀況與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),以及;運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析其與人為誘導(dǎo)的土地利用/土地覆蓋變化的關(guān)系。對(duì)流域重金屬污染的有效控制和環(huán)境與治理具有重要意義提供支撐。其論文主要研究結(jié)果如下:(1)射陽河流域表層沉積物重金屬空間分布特征射陽河流域表層沉積物7種重金屬富集程度從高至低為:Zn Cu Ni PbCrMnFe。其中,Cd濃度低于檢測(cè)限不予討論,Zn, Cu,Ni,Pb和Cr的平均含量均高于當(dāng)?shù)乇尘爸?呈現(xiàn)不同程度的污染,Cu, Zn在大部分區(qū)域富集程度較高,已達(dá)到極高污染水平,Pb和Cr空間差異較大,以中度污染為主,反映了這幾種重金屬受人為活動(dòng)的影響不同程度的影響。而Fe,Mn呈無污染狀態(tài),受人為影響因素較小,主要來源于地殼和巖石圈的自然風(fēng)化過程。從空間分布來看,這幾種重金屬具有較為類似的空間分布特征,呈現(xiàn)“上游高,下游低;小洋河高,射陽河低”的變化趨勢(shì)。高濃度區(qū)域主要鄰近人類活動(dòng)強(qiáng)烈的城鎮(zhèn)及工業(yè)用地聚集區(qū),工業(yè)廢水,城市生活污水等直接或間接排入水體,沉積物重金屬濃度受人類活動(dòng)影響較為明顯。其余重金屬濃度低值區(qū)域特別是入�？诟浇�,因土地利用類型以農(nóng)用地為主且農(nóng)村居民用戶較為松散,人為輸入相對(duì)較弱。(2)射陽河沉積物重金屬生物活性特征沉積物中重金屬賦存形態(tài)表明,不同重金屬的賦存形態(tài)組成具有一定區(qū)別,同種金屬在不同區(qū)域也存在重金屬形態(tài)分布上的差異性。射陽河沉積物樣品中Cu,Zn,Pb,Cr和Fe主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主,而Ni和Mn以非殘?jiān)鼞B(tài)為主。根據(jù)基于重金屬形態(tài)的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn),重金屬生物可利用性及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與基于重金屬總量的評(píng)價(jià)體系略有不同,Cu,Zn, Pb和Ni這四種重金屬生物活性及遷移性較強(qiáng),生物可利用程度高,潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大。從研究區(qū)域空間分布角度來看,射陽河上游及小洋河河段部分樣點(diǎn)具有較高比例的生物可利用態(tài)和潛在生物可利用態(tài),存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。(3)射陽河流域重金屬的沉積記錄及人類活動(dòng)響應(yīng)根據(jù)CRS計(jì)年模型,從上游至下游三根沉積柱沉積年代分別為:1901年～2014年,1855年～2013年和1864年～2002年,平均沉積速率為0.15 g/cm2·a,0.10 g/cm2·a和0.09 g/cm2·a。由于水動(dòng)力條件及搬運(yùn)距離,由上游至河口位置沉積柱中細(xì)顆粒組分不斷增加且沉積速率不斷遞減。在百年間射陽河流域沉積物重金屬的沉積記錄基本可以分為三個(gè)階段。第一階段從1980到1995年,EFPb隨時(shí)間穩(wěn)步上升。表明該階段人為重金屬輸入增加,與當(dāng)時(shí)流域內(nèi)新建大量工廠,大量使用化石燃料,汽車使用逐步廣泛的事實(shí)相符。第二階段從1996到2000年,EFPb發(fā)生明顯下滑。自然保護(hù)區(qū)建立,政府加大環(huán)境監(jiān)管力度使得射陽河流域沉積物重金屬污染情況得到短暫及時(shí)的緩解。第三階段為2000年以后,EFPb重新開始回升但增長率較第一階段平緩許多,表明人為活動(dòng)雖再次引起沉積物重金屬富集但上升程度較小。這可能與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)日益合理化,污染物處理措施改進(jìn)有關(guān)。(4)射陽河沉積物重金屬來源解析利用多元統(tǒng)計(jì)法對(duì)輸入射陽河流域較為復(fù)雜的重金屬污染進(jìn)行初步源解析。其來源主要包括工業(yè)“三廢”,農(nóng)業(yè)使用的過量農(nóng)藥化肥,汽車尾氣揚(yáng)塵等的人為來源,這部分是沉積物中Cu,Zn和Pb的主要來源;以及以自然風(fēng)化、水土流失為主的自然來源,此為沉積物中Fe和Mn的主要來源。而Cr和Ni的來源較為復(fù)雜,受人為輸入和自然沉降的共同影響。通過與已知來源的主要端元物質(zhì)的Pb穩(wěn)定性同位素構(gòu)成(206Pb/207Pb和208Pb/207Pb)比較進(jìn)一步確定,沉積物中Pb的來源,其結(jié)果表明沉積物中Pb主要來自于煤炭飛灰及金屬冶煉,其中人為貢獻(xiàn)率約為19.23 %。(5)不同土地利用類型對(duì)沉積物重金屬影響剖析研究區(qū)域沉積物重金屬空間自相關(guān)分析顯示流域內(nèi)小洋河區(qū)域存在多種金屬的高高聚集區(qū)域,說明小洋河區(qū)域沉積物重金屬濃度較高,且空間差異性較小,需重點(diǎn)整治。而大部分重金屬在射陽河下游尤其是近河口位置存在低低聚集區(qū)域,說明入海口位置為研究區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量較好,重金屬污染較輕的區(qū)域。根據(jù)GWR模型可知,城鎮(zhèn)用地與Cu、Zn、Pb、Fe和Mn存在具有一個(gè)較為顯著的正相關(guān)。表明城鎮(zhèn)用地是沉積物中重金屬的重要來源。在高度城市化的流域中這種相關(guān)性更為顯著,而在以農(nóng)耕地或者自然風(fēng)貌為主的小流域內(nèi),這種相關(guān)性則較弱,這是由于沉積物重金屬的來源多樣化,使得城鎮(zhèn)人類活動(dòng)與沉積物中金屬造成的污染關(guān)系被弱化。農(nóng)用地與這些流域的沉積物重金屬污染相關(guān)性相對(duì)較低,較高的相關(guān)性僅存在于一些以農(nóng)耕地為主的小流域中。由于農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)沉積物重金屬污染的影響會(huì)由于被較劇烈的城鎮(zhèn)人類活動(dòng)所削減。因?yàn)樵诟叨瘸鞘谢牧饔?與城鎮(zhèn)人類活動(dòng)相比,農(nóng)業(yè)活動(dòng)所產(chǎn)生的影響并不顯著。這種關(guān)系有助于預(yù)測(cè)在城市化程度較低的地區(qū)的沉積物中金屬污染。草林地面積百分比與沉積物中的大多數(shù)重金屬污染(Cu,Zn,Pb,Fe和Mn)具有負(fù)相關(guān)關(guān)系,說明較高的草林面積指示了較好的沉積環(huán)境。高強(qiáng)度的人類活動(dòng),例如工業(yè)生產(chǎn),城市交通,采礦等往往發(fā)生在低草林面積比例的小流域。高比例的草林可以削減流域內(nèi)重金屬的污染,減少人類活動(dòng)的影響。但是同樣的,在城市化度較高的小流域這種關(guān)系會(huì)被削弱,局部R2會(huì)相對(duì)較低。草林地百分比的變化可以解釋大部分低城市化地區(qū)的重金屬污染的空間變化。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X142;X52

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