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《西南大学》 2007年
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贵州草海汞形态分布特征研究

钱晓莉  
【摘要】: 汞是有毒、人体非必需元素。不同价态的无机汞进入湖泊水体以后,会在湖水、湖泊沉积物和生物体的内部及各介质间发生一系列的迁移转化,在微生物活动或光化学作用下,无机汞可被转化为毒性更强的甲基汞,并通过水生食物链富集在高营养级的大型生物体内。近年来,随着全球环境的不断恶化以及人们对汞毒性的深入认识,湖泊环境中汞污染问题以及汞的甲基化问体,已经越来越受到人们的关注和重视。 通常,天然湖水中汞含量极低,约为10~(-9)甚至10~(-12)的痕量级,准确测定水体中不同形态的汞含量一直是全球汞的生物地球化学循环研究领域的难点问题。目前国内同行普遍使用的测汞仪绝对检出限仅为ng级,这对天然水体痕量汞的形态分析来说,一些形态的汞很可能检测不出,此外,在样品的预富集过程中取样量大,为采样工作带来不便。本研究运用课题组已建立的具有国内外领先水平的“天然水体中痕量不同形态汞的分析方法”,为研究工作提供了技术保证。 作为研究区域的草海位于贵州省西北部的威宁县,是贵州省最大的淡水湖泊之一,自形成以来发生多次湖进湖退,生态系统十分脆弱,并且人类活动影响十分严重。流域周围存在大量土法炼锌活动,而不同矿石在冶炼过程中向大气排放气态单质汞,单质汞可以随大气环流进行长距离输送并通过干湿沉降进入水生生态系统,因此,土法炼锌可能加剧草海汞污染。为摸清目前草海汞污染的情况,本论文于枯水期(2005年10月)和丰水期(2006年6月)分别进行样品采集。样品包括湖泊表层水体、分层水体、沉积物样品和大气雨水。测定内容有水样中总汞、溶解态汞、颗粒态汞、活性汞和总甲基汞、溶解态甲基汞及颗粒态甲基汞含量;沉积物孔隙水溶解态汞和溶解态甲基汞含量;沉积物剖面总汞、甲基汞和有机质含量。分析方法有:用两次金汞齐-冷原子荧光光谱法测定了水样总汞含量、蒸馏-乙基化GC-CVAFS法测定了天然水体甲基汞含量、王水水浴消解-冷原子荧光法测定沉积物总汞含量、萃取-乙基化GC-CVAFS法测定了沉积物甲基汞含量、重铬酸钾法测定沉积物有机质含量等。文章对不同形态汞进行相关性分析,探讨了有机质对汞甲基化的影响,并对湖水/沉积物界面汞的扩散通量进行估算。取得以下成果: 1.目前,草海水体总汞含量高于欧洲和北美一些未受污染的水体,表明已经存在一定程度的汞污染。表层水体各形态汞平均含量和范围分别为:总汞平均含量为5.3 ng.L~(-1),变化范围为1.7~9.0ng.L~(-1);溶解态汞为3.9ng.L~(-1),0.80~6.7 ng.L~(-1);颗粒态汞为1.4ng.L~(-1),0.40~3.1ng.L~(-1);活性汞为0.58 ng.L~(-1),0.06~1.4 ng.L~(-1);总甲基汞为0.25 ng.L~(-1),0.11~0.67ng.L~(-1);溶解态甲基汞为0.23 ng.L~(-1),0.07~0.48 ng.L~(-1);颗粒态甲基汞为0.05 ng.L~(-1),0.02~0.26 ng.L~(-1)。降雨量的变化是草海水体总汞、总甲基汞出现季节性变化的主要因素。 2.草海水体溶解态汞、颗粒态汞与总汞均有良好的相关性,表明草海水体溶解态汞与颗粒态汞具有相对稳定的特性;活性汞与溶解态汞之间不具有相关性,表明草海溶解态汞中并未含有大量的活性汞,活性汞不易向甲基化形态转变;溶解态汞与DOC没有统计学上的相关性,表明过高的DOC与溶解态汞发生配合作用;这几方面的共同作用降低了草海水体中可被生物吸收的可利用汞的浓度,进而降低了甲基汞的形成,从而可降低对水生系统的潜在危害。 3.草海沉积物汞含量远高于背景水平:总汞含量变化范围762.7 ng.g~(-1)~1014.7 ng.g~(-1),平均值876.2ng.g~(-1),远高于其它未受污染的湖泊沉积物总汞含量(10~35 ng.g~(-1)),表明沉积物已经受到污染。两个采样点总汞无明显的空间差异和季节变化;沉积物甲基汞变化范围为0.11~3.9ng.g~(-1),平均含量为1.1ng.g~(-1),存在明显的季节性变化,为丰水期>枯水期;沉积物甲基汞占总汞比例(0.03‰)远小于江河(1~1.5%)、海洋环境(0.5%),也低于同一背景区的红枫湖(5.1%)、阿哈湖(0.91%),主要受丰富的有机质和水生植物影响所致。 4.草海沉积物孔隙水中汞的平均浓度与变化范围分别为:总汞17.3 ng.L~(-1),8.6~39.6 ng.L~(-1);甲基汞1.8 ng.L~(-1),0.11~4.9 ng.L~(-1),总汞与甲基汞含量均出现季节性变化,均为丰水期>枯水期。孔隙水总汞在剖面上无明显的浓度梯度变化,但分布差异较大,峰值均在10cm内,有时在底部也出现次峰值,很大程度与沉积物有机质和S~(2-)浓度有关。孔隙水中甲基汞浓度与沉积物甲基汞含量呈极显著相关(丰水期,r=0.589~(**),n=39,p<0.01;枯水期,r=0.489~(**),n=40,p<0.01),证明沉积物孔隙水与沉积物可能受同样的甲基化机制控制。孔隙水中汞的扩散通量小于同背景区的阿哈湖、红枫湖,主要与丰富的有机质和良好的氧化条件有关。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X524

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