【摘要】：20世紀80年代以來,巢湖流域水環(huán)境質(zhì)量惡化,水環(huán)境的重要組成部分沉積物成為重金屬等污染物的蓄積庫。在環(huán)境條件發(fā)生變化時,沉積物中污染物會通過擴散、沉積物再懸浮、生物擾動等途徑再次進入上覆水體中形成內(nèi)源污染。污染物在沉積物中的遷移轉(zhuǎn)化過程受到沉積物微觀物理結(jié)構(gòu)的影響,揭示沉積物的真實三維微孔結(jié)構(gòu),對于認識污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程以及評價內(nèi)源污染風險具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本研究驗證和改進了一套包含樣品制備方法、數(shù)據(jù)獲取方法、圖像解譯方法、參數(shù)計算方法的未成巖沉積物三維物理結(jié)構(gòu)研究方法,在巢湖進行了應(yīng)用,并結(jié)合巢湖沉積物粒徑和重金屬(鎳、銅、鋅、鉛、鉻和鎘)空間分布特征的分析,探討了巢湖沉積物物理孔隙結(jié)構(gòu)與化學(xué)污染物(重金屬)的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下:(1)在物理結(jié)構(gòu)方面,巢湖沉積物的粒徑組分含量總體上差別不大,基本由黏土與粉砂組成,但沉積條件及物質(zhì)來源的不同導(dǎo)致巢湖不同湖區(qū)粒度參數(shù)和孔隙結(jié)構(gòu)存在顯著差異。東部湖區(qū)表層沉積物(1-2 cm內(nèi))孔隙連通程度高于中部和西部湖區(qū),東部湖區(qū)孔隙度為0.75,連通體積占總體積67.47%,中部湖區(qū)僅為0.28。沉積物孔隙曲率在2.83-9.31之間,在不同方向上存在顯著差異,西部湖區(qū)沉積物在Z方向上的曲率較大,中部和東部湖區(qū)沉積物在X和Y方向上的曲率相對較大。此外,孤立孔體積、連通性等孔隙參數(shù)也有所差別。在垂直剖面上,沉積物孔隙度隨深度增加而減小,0-10 cm內(nèi)變化不大,在0.51-0.44之間,10 cm后變化幅度明顯增大,17-18 cm深度的孔隙度降為0.01,說明沉積物與上覆水物質(zhì)的交換主要集中在沉積物上層。S/V(孤立孔面積與體積之比)在剖面上的變化幅度較小,明顯低于表層沉積物在不同湖區(qū)上的變化。孤立孔數(shù)量、體積與表面積隨深度增加均呈現(xiàn)出減小的趨勢,某些深度上出現(xiàn)的異�？赡苁鞘艿疆敃r底棲動物活動以及沉積條件改變的影響。(2)在污染物(重金屬)分布上,巢湖表層沉積物的6種重金屬中除Ni和Cr外,其他4種(Cu、Zn、Pb和Cd)都不同程度超過背景值,平均含量分別為背景值的1.40、2.09、1.37和4.46倍。在空間分布上,重金屬污染程度總體呈現(xiàn)出東西部湖區(qū)高,中部湖區(qū)低的特點。西部湖區(qū)重金屬的潛在生態(tài)危害為中等生態(tài)風險,其他區(qū)域RI(綜合潛在生態(tài)風險指數(shù))值均低于150,為低潛在生態(tài)風險,短期內(nèi)不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生威脅。沉積柱垂直剖面數(shù)據(jù)顯示,巢湖沉積物重金屬含量整體上隨時間的推移而有所升高,重金屬生態(tài)風險呈增加趨勢,在表層沉積物(0-5 cm)中含量最高。6種重金屬在沉積物中富集系數(shù)大小關(guān)系為:CdZnCu≈PbCrNi。Cd的富集系數(shù)在2.47~7.71之間,說明人為輸入已經(jīng)成為沉積物Cd的主要來源;Ni、Cr未發(fā)生富集(富集系數(shù)小于1.5),為自然來源;元素Cu、Pb、Zn富集主要集中在西部湖區(qū)。結(jié)合生態(tài)風險評價結(jié)果,防止Cd、Zn和Pb進一步累積是治理巢湖重金屬污染的重要目標。(3)巢湖沉積物物理孔隙結(jié)構(gòu)與化學(xué)污染物(重金屬)的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),沉積物有機質(zhì)含量與孔隙度極顯著正相關(guān)(P0.01),與曲率極顯著負相關(guān)(P0.01),說明有機質(zhì)含量的增加會導(dǎo)致沉積物孔隙度增大和曲率降低,有利于促進沉積物與上覆水之間物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化;粒徑不同組分含量對孔隙度、曲率影響不大;沉積物Pb含量與曲率存在顯著正相關(guān)(P0.05),可能是因為沉積物在垂直方向上具有較大的曲率會抑制Pb向上覆水中釋放。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X524;X824

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本文編號：2563217