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《西南农业大学》 2005年
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三峡水库消落区土壤汞释放特征研究

张金洋  
【摘要】:近十几年来,大坝蓄水导致的鱼体汞积累的增加已经引起了国际上的重视。三峡大坝是举世瞩目的巨大工程,它的修建所带来的汞污染问题也一直是人们关注和研究的热点。根据已有的研究和预测,三峡水库汞污染来源主要是土壤的高汞背景和汞矿开发及高汞燃煤引起,预测蓄水后库区干流及40条主要支流水域汞的活化效应将增强0.35~1.5倍,鱼体汞含量将是现在的鱼汞含量的1.4~2.5倍。淹水后消落区大面积的土壤被淹没,而且长期处于周期性的干湿交替条件下,这对汞在土壤、水和大气环境中的迁移转化有很大影响,但目前对淹水后土壤汞的释放规律和机理尚不明确。本文针对现有研究的不足,采集三峡水库消落区主要类型的土壤,进行吸附—解吸试验,研究不同土壤对汞的吸附—解吸特征;通过模拟淹水试验,探讨淹水阶段,不同类型及不同污染程度土壤汞向水体及大气的释放规律及与环境因子的关系,以及风干阶段土壤表面汞释放的特征及影响因子。研究结果显示: 5种土壤的等温吸附过程均可用Temkin方程、Langmuir方程和Freundlich方程拟合,其中,Langmuir方程效果最好。最大吸附量的顺序为:紫色潮土中性紫色土黄壤灰棕潮土酸性紫色土,对Hg~(2+)的吸附作用力顺序为:黄壤酸性紫色土中性紫色土紫色潮土灰棕潮土。解吸过程用Langmuir方程和Freundlich方程拟合较好,Freundlich方程不适合描述中性紫色土的等温解吸过程;最大解吸量顺序为:灰棕潮土紫色潮土中性紫色土酸性紫色土黄壤。土壤汞的吸附动力学过程用双常数方程和Elovich方程拟合较好,其次是抛物线方程,一级反应动力学方程拟合最差。吸附速率顺序为:灰棕潮土紫色潮土中性紫色土黄壤酸性紫色土。解吸动力学规律与吸附过程相类似。 淹水后上覆水的汞浓度都有两个峰值,而且同种土壤汞含量越高上覆水的汞浓度越大。第一个峰点达到平衡的时间较快,第二个峰点相对要迟一些。整个过程中,汞的最大释放量是酸性紫色土最大,黄壤最小。在本试验测定的因子中,只有潮土的Fe~(2+)和Mn~(2+)与上覆水汞浓度有较好的相关性,其它均不明显。但土壤碱度的溶出平衡时间与上覆水汞浓度的变化基本一致,而且,除黄壤外,其它随土壤酸度增大,土壤汞向水中的释放量也增加。 淹水后,水/气和土/气界面汞释放量均随土壤汞含量的增加而增大,土壤汞含量越高达到平衡的时间也越长。在淹水阶段,当土壤汞含量较低时,潮土最先达到释放平衡,其次是紫色土,黄壤最慢,但土壤汞含量高时(T_3处理)中性紫色土和黄壤平衡较快;从最大释放量来看,酸性紫色土释放量最大,其次是灰棕潮土,黄壤最小。在风干阶段,土/气界面间汞释放量随土壤含水率的减少不断升高。紫色潮土室内和室外模拟的对比显示,淹水阶段室内不同处理间汞释放通量差异比室外大,而风干阶段室外的差异比室内明显,因此,土壤汞含量对土/气界面汞释放通量的影响比水/气界面释放通量的影响大。汞释放受环境因子的影响,在水/气界面汞释放阶段,汞释放量与太阳辐射量呈的正相关,而在土/气界面汞释放阶段相关性不
【学位授予单位】:西南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X524

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