【摘要】：人工濕地是一種新型生態(tài)污水處理技術(shù),目前已逐漸用于處理酸性礦山廢水(Acid Mine Drainage,AMD)。AMD進(jìn)入濕地處理系統(tǒng)后,大量的重金屬被沉積物富集。當(dāng)外源污染被控制后,積蓄在沉積物中的重金屬又能重新釋放并對上覆水水質(zhì)產(chǎn)生直接影響,進(jìn)而危害濕地生態(tài)系統(tǒng),對水源安全、人體健康構(gòu)成潛在威脅。因此,研究沉積物中重金屬含量和形態(tài)分布特征以及在不同外因條件下重金屬的環(huán)境行為具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以AMD-濕地處理體系的沉積物為研究對象,分析了沉積物的理化特性,Fe、Mn含量及分布特征;通過篩分實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)探討了沉積物的粒徑組成特點(diǎn)及Fe、Mn元素在不同粒徑沉積物中的分布情況,并通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)研究了環(huán)境因素(pH、凋落物、低分子量有機(jī)酸)對沉積物中Fe、Mn元素的賦存形態(tài)及環(huán)境穩(wěn)定性的影響,以期為濕地沉積物重金屬的防治提供參考依據(jù)。本文的主要結(jié)論如下:(1)AMD-濕地處理體系沉積物的pH值為7.73,電導(dǎo)率(EC)值為1098.5μs/cm,有機(jī)質(zhì)含量為40.56 g/kg,其礦物組成以石英、針鐵礦和尖晶石為主。沉積物中Fe、Mn含量分別為3.71×10~5 mg/kg、8.01×10~3 mg/kg,二者含量均明顯超出了貴州表生沉積物背景值。沉積物中Fe以殘?jiān)鼞B(tài)為主要存在形式,但對環(huán)境存在較大的潛在危害性;Mn元素則以弱酸提取態(tài)為主要存在形式,對生態(tài)環(huán)境有直接危害。(2)AMD-濕地處理體系沉積物顆粒主要集中在75μm和450μm的粒徑范圍。各粒徑沉積物中,pH值隨粒徑的減小而增大,有機(jī)質(zhì)則隨粒徑的減小而降低,最大電導(dǎo)率值為1253μs/cm出現(xiàn)在150~250μm粒徑范圍。不同粒徑沉積物的礦物組成均以石英、針鐵礦和尖晶石為主。Fe、Mn元素均在較小粒徑中的含量較高,各粒徑沉積物中,Fe元素主要都以穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)形式存在(95.7%左右),對生態(tài)環(huán)境的危害很小;Mn元素主要以弱酸提取態(tài)形式存在,且所占比例隨粒徑的增大而增加,在450μm的粒徑中弱酸提取態(tài)Mn所占比例高達(dá)65.4%,對生態(tài)環(huán)境的危害性較大。(3)不同pH條件(1.5~7.5)下,沉積物上覆水的pH值隨浸泡液初始pH值的升高而逐漸增大,而上覆水的EC值則逐漸減小。酸性條件下會(huì)促進(jìn)沉積物中Fe、Mn元素的釋放和硫酸鹽類物質(zhì)及有機(jī)質(zhì)的溶解,導(dǎo)致上覆水中Fe、Mn和SO_4~(2-)濃度增加,沉積物中有機(jī)質(zhì)含量減小。經(jīng)不同pH條件處理后,沉積物的主要礦物組成無明顯變化;同時(shí),經(jīng)低pH條件處理后的沉積物中,Fe的可還原態(tài)及總的非穩(wěn)定態(tài)所占比例增大,Mn的弱酸提取態(tài)所占比例減小,可還原態(tài)所占比例增加,但總的非穩(wěn)定態(tài)所占比例增大,導(dǎo)致沉積物中Fe、Mn元素對環(huán)境的危害性增強(qiáng),具有的潛在環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增大。(4)凋落物的分解,會(huì)導(dǎo)致上覆水pH值降低,EC值增大,同時(shí)還會(huì)促進(jìn)沉積物中Fe、Mn的釋放,并對上覆水中SO_4~(2-)離子的濃度產(chǎn)生影響。凋落物分解后,沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量明顯增大,且樣品的主要礦物成分為石英、針鐵礦和石膏。沉積物中Fe、Mn元素的弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)含量在凋落物分解后產(chǎn)生了變化,但其總的非穩(wěn)定態(tài)所占比例均隨凋落物添加量的增加而增大,從而增大了其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。(5)在AMD-濕地處理體系中,節(jié)節(jié)草分泌的有機(jī)酸對沉積物中的Fe、Mn元素具有強(qiáng)烈的活化作用。通過室內(nèi)模擬發(fā)現(xiàn),有機(jī)酸的添加,會(huì)降低上覆水的pH值,促進(jìn)沉積物中Fe、Mn的釋放,但釋放能力受有機(jī)酸自身性質(zhì)及濃度的影響;同時(shí),有機(jī)酸的添加還能一定程度地抑制硫酸鹽的溶解釋放,明顯增大沉積物中有機(jī)質(zhì)的含量。經(jīng)有機(jī)酸處理后,沉積物樣品的主要礦物成分以石英、針鐵礦和菱錳礦為主。低分子量有機(jī)酸處理對沉積物中的Fe、Mn具有強(qiáng)烈的活化作用,可增加Fe、Mn元素的弱酸提取態(tài),降低二者的可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài),導(dǎo)致其環(huán)境危害性明顯增大。
【圖文】：

凋 落 物分 解 對沉 積 物中 Fe、Mn 的賦 存 形態(tài) 及 環(huán)境 穩(wěn) 定性影響pH 對沉積物中 Fe、Mn 的賦存形態(tài)及環(huán)境穩(wěn)定性影響有機(jī)酸對沉積物 中Fe、Mn賦存形態(tài)及環(huán)境穩(wěn)定性影響積物徑對e、Mn賦存態(tài)及境穩(wěn)性影D-濕地處理體系中沉積物 Fe、Mn 的賦存形態(tài)及穩(wěn)定性影響因素AMD-濕地處理體系中沉積物的理化性質(zhì)及礦物學(xué)特征D-濕地處理體系沉積物中 Fe、Mn 的賦存形態(tài)及環(huán)境穩(wěn)定性特征

conditions.Fe 在沉積物樣品中主要存在于 B4 殘?jiān)鼞B(tài)（高達(dá) 90%以上），，F(xiàn)e 的四個(gè)形態(tài)含量順序?yàn)椋築4殘?jiān)鼞B(tài)＞B2可還原態(tài)＞B1弱酸提取態(tài)＞B3可氧化態(tài)（圖5.6a）。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 羅有發(fā);吳永貴;付天嶺;吳東墨;蒙慶君;周佳佳;;外源有機(jī)酸添加對風(fēng)化煤矸石污染釋放及重金屬有效性的影響[J];地球與環(huán)境;2015年06期

2 劉冰星;于瑞蓮;胡恭任;張麗玲;;泉州灣河口紅樹林濕地重金屬的分布與遷移[J];生態(tài)學(xué)雜志;2015年04期

3 曹勛;韓睿明;章婷曦;王國祥;魏宏農(nóng);馬月;冀峰;馬杰;;冬季水生植物分解過程及其對水質(zhì)的影響研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2015年02期

4 張燕青;黃滿紅;戚芳方;杜勇立;;煤矸石中金屬和酸根離子的淋溶特性[J];環(huán)境化學(xué);2014年03期

5 張晶;濮勵(lì)杰;朱明;許艷;;如東縣不同年限灘涂圍墾區(qū)土壤pH與養(yǎng)分相關(guān)性研究[J];長江流域資源與環(huán)境;2014年02期

6 李娟英;陳潔蕓;曹宏宇;何培民;;pH對污水污泥中污染物浸出的影響[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2013年12期

7 張菊;鄧煥廣;吳愛琴;陳詩越;王東啟;;東平湖菹草腐爛分解及其對水環(huán)境的影響[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2013年09期

8 張超瑩;鄭西來;陳蕾;陳然;魏楊;;水庫沉積物中鐵、錳季節(jié)性釋放的實(shí)驗(yàn)研究[J];水資源保護(hù);2013年03期

9 劉慶;謝文軍;游俊娥;趙西梅;陸兆華;;濕地沉積物重金屬環(huán)境化學(xué)行為研究進(jìn)展[J];土壤;2013年01期

10 唐金艷;曹培培;徐馳;劉茂松;;水生植物腐爛分解對水質(zhì)的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2013年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 朱先芳;密云水庫沉積物中腐殖酸特征及其與重金屬吸附作用研究[D];首都師范大學(xué);2013年

2 易文利;有機(jī)質(zhì)對磷素在沉積物—水—沉水植物間遷移轉(zhuǎn)化的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2008年

3 盧豪良;紅樹林濕地低分子量有機(jī)酸及其對重金屬生物有效性影響的研究[D];廈門大學(xué);2007年

4 楊永強(qiáng);珠江口及近海沉積物中重金屬元素的分布、賦存形態(tài)及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[D];中國科學(xué)院研究生院（廣州地球化學(xué)研究所）;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 嚴(yán)蓮英;阿哈水庫疏浚底泥在園藝植物種植上的應(yīng)用研究[D];貴州大學(xué);2017年

2 何沅潔;三峽庫區(qū)消落帶優(yōu)勢植物根系低分子量有機(jī)酸對土壤鉛影響的模擬研究[D];西南大學(xué);2017年

3 李永立;中國東部近海表層沉積物金屬元素賦存形態(tài)及粒級(jí)效應(yīng)研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

4 劉花;東昌湖沉積物有機(jī)質(zhì)對磷吸附解吸行為的影響研究[D];中國海洋大學(xué);2013年

5 張斌斌;渭河關(guān)中段河床沉積物中重金屬賦存形態(tài)分析[D];長安大學(xué);2012年

6 劉永麗;小清河濟(jì)南段底泥沉積物中重金屬形態(tài)分析及分布研究[D];山東大學(xué);2012年

7 俞振飛;沉水植物衰亡對上覆水和沉積物之間磷含量再分配的影響[D];南京師范大學(xué);2012年

8 葛成鳳;銅、鎘及磷在海洋沉積物上的吸附/解吸行為研究[D];中國海洋大學(xué);2012年

9 郭娟;東洞庭湖沉積物中重金屬吸附與釋放規(guī)律研究[D];長沙理工大學(xué);2011年

10 熊林芳;南黃�！獤|海北部懸浮體與表層沉積物有機(jī)碳分布特征[D];國家海洋局第一海洋研究所;2010年

本文編號(hào)：2691747