本文關(guān)鍵詞： 重金屬 甘寧蒙省界 介質(zhì) 吸附-解吸 黃河　出處：《中央民族大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人口的快速發(fā)展,黃河的水質(zhì)問題逐漸被關(guān)注。甘肅省、寧夏和內(nèi)蒙古自治區(qū)(簡稱甘寧蒙地區(qū))是典型的干旱或半干旱的農(nóng)業(yè)和工業(yè)發(fā)展地區(qū),同時(shí)也是我國重要的工業(yè)基地,甘寧蒙地區(qū)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展必然使黃河甘寧蒙段重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)增加。本文以黃河與甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古省界交接處具有代表性采樣點(diǎn)的水樣、表層沉積物及當(dāng)?shù)鼐用耦^發(fā)為研究對象,以As、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn等8種重金屬元素含量水平為研究內(nèi)容,以電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)為手段,分析不同介質(zhì)中重金屬元素的含量分布并對其污染狀況進(jìn)行分析、污染評(píng)價(jià),同時(shí)探討了 Cr、Pb等元素在黃河表層沉積物中吸附-解吸的特性,為改善和保護(hù)黃河,解決西北少數(shù)民族地區(qū)公眾和環(huán)境健康問題提供可信數(shù)據(jù)和依據(jù)。結(jié)果表明:(1)過濾水中各元素含量平均值從大到小排序?yàn)?FeMnZnPbCuCrAsCd。8種重金屬元素空間分布規(guī)律相似,均在P3處出現(xiàn)最大值。雖然該地區(qū)只有少數(shù)工廠企業(yè),但該點(diǎn)位于兩個(gè)重要的工業(yè)城市一蘭州和白銀的下游。利用綜水質(zhì)指數(shù)法評(píng)價(jià)和綜合污染指數(shù)法黃河甘寧蒙省界斷面過濾水,P4、P1和P2屬于無污染;P3屬于微污染。出入省通量研究表明在P3采樣點(diǎn)有新的污染源,黃河水體在甘肅段增加大量重金屬污染物。和黃河上游、下游對比,本文所在的黃河甘寧蒙段Cd、Cr、Cu、Zn等元素含量均介于上游與下游之間,上游水質(zhì)明顯優(yōu)于甘寧蒙段及黃河下游。(2)表層沉積物重金屬含量水平結(jié)果揭示,不同個(gè)采樣點(diǎn)之間同種重金屬含量差異不大。以當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸底鳛閰⒈?地累積指數(shù)法(Igeo)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示P2點(diǎn)的Cd為中度污染,P1、P3和P4的Cd及P1-P4的As為偏中度污染,P2點(diǎn)的Zn為輕度污染,其他采樣點(diǎn)的Zn與P1-P4的Cu、Cr、Fe、Pb和Mn均為無污染。潛在生態(tài)危害指數(shù)法(RI)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示各采樣點(diǎn)RI值從大到小排序?yàn)?P2(247.84)P3(216.26)P4(206.05)P1(175.01),表明四個(gè)采樣點(diǎn)黃河表層沉積物中重金屬處于中度生態(tài)危害。沉積物富集系數(shù)法(EF)表明四個(gè)采樣點(diǎn)的Cd和As有較強(qiáng)污染,且是人為因素產(chǎn)生。與文獻(xiàn)對比發(fā)現(xiàn)本研究黃河甘寧蒙省界點(diǎn)沉積物污染最嚴(yán)重的是As元素,約為黃土背景值的5倍,黃河中游的20倍,幾乎超過文中報(bào)道文獻(xiàn)參考值。甘寧蒙段表層沉積物重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià),Zn在P4點(diǎn)表現(xiàn)為輕度污染,其余3個(gè)采樣點(diǎn)均無污染。Cd和As在4個(gè)采樣點(diǎn)污染均相對嚴(yán)重,其中As在P1表現(xiàn)為偏中度污染,在P2、P3和P4表現(xiàn)為輕度污染;Cd在P1表現(xiàn)為輕度污染,在P2、P3和P4表現(xiàn)為偏中度污染。(3)人發(fā)重金屬含量分析結(jié)果顯示在P1-P4采樣點(diǎn)的居民發(fā)樣中Cr含量明顯偏高,這表明甘寧蒙區(qū)域可能普遍存在高水平Cr暴露。Mn和Fe的含量在女性和男性之間存在顯著性差異(pMn=0.001,pFe=0.001)。女性發(fā)樣中Mn和Fe水平明顯高于男性,這可能是不同性別對食物中微量元素?cái)z取的差異導(dǎo)致,從而影響重金屬的吸收和生物利用度。對于不同年齡組,Cr(p=0.021),Zn(p=0.003)和Pb(p=0.035)在不同年齡組呈現(xiàn)顯著性差異。其中,低年齡組發(fā)樣的Pb含量最高,其次是中年組,老年組最低。生物樣本與環(huán)境樣本相關(guān)性分析顯示Mn和Cr在人發(fā)與沉積物中顯著負(fù)相關(guān),在研究區(qū)域,居民與沉積物之間幾乎不存在食物鏈,可能的原因是,居民頭發(fā)和沉積物Mn來源于礦產(chǎn)開采的錳排放。(4)黃河河曲段表層沉積物對Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附-解吸特性研究結(jié)果表明為在較強(qiáng)的酸度下,吸附劑具有較低的吸附效率,當(dāng)pH為6.0時(shí),吸附效率達(dá)到最大。在吸附的初始5min內(nèi),Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附率上升極快,隨著時(shí)間的延長,吸附率變化緩慢,60min基本達(dá)到吸附平衡。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究表明,沉積物對Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型,吸附主要為化學(xué)吸附。吸附等溫線實(shí)驗(yàn)表明Pb(Ⅱ)吸附過程符合Langmuir模型,而Cr(Ⅵ)符合Freundlich吸附模型。熱力學(xué)結(jié)果顯示沉積物對Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附是吸熱過程,且自發(fā)進(jìn)行。吸附態(tài)Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的解吸較慢,在360min左右基本達(dá)到平衡,且Cr(Ⅵ)的解吸量大于Pb(Ⅱ)。兩個(gè)金屬離子的解吸均符合Elovich方程,屬于非均相擴(kuò)散。解吸量隨pH的增大而下降。共存離子的競爭吸附實(shí)驗(yàn)表明,沉積物對Pb(Ⅱ)吸附優(yōu)于Cr(Ⅵ),二元離子共存體系中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)競爭吸附率均低于單離子的吸附率。研究結(jié)果可以為實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度,改善和保護(hù)黃河,解決西北少數(shù)民族地區(qū)公眾和環(huán)境健康問題提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:With the rapid development of the social economy and population , the problem of water quality of the Yellow River has become more and more concerned . In Gansu , Ningxia and Inner Mongolia Autonomous Region , which is a typical arid or semi - arid agricultural and industrial development area , and it is an important industrial base in China . ( 2 ) The content of heavy metals in the surface sediments revealed that the content of heavy metals in the surface sediments of the Yellow River was not large . The results of the assessment showed that the contents of Cd and As in the sediments of the Yellow River were moderately polluted by the background values of the local soil . The results of the evaluation showed that the contents of Cd and As in the sediments of the Yellow River were moderately polluted . The results show that the adsorption process of Pb ( 鈪，

本文編號(hào)：1471993