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《南昌大学》 2008年
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鄱阳湖流域底质重金属及杀虫剂类POPs垂直污染分布特征

刘小真  
【摘要】: 鄱阳湖是我国最大的淡水湖,96.8%的流域面积位于江西省境内,具有很强的区域特色。基于采样方法“临水垂直插管法”(Adjacent water vertical spilemethod)的创新及助推式柱状土壤采样器的研制,利用2006年10月底~11月初,鄱阳湖的低水位采集湖区样品。以底质重金属及杀虫剂类POPs(即OCPs)为切入点,开展鄱阳湖流域底质重金属及杀虫剂类POPs垂直污染研究,结合沉积率探讨年度污染特征,并对底质重金属及POPs的迁移规律、相关影响因素以及生态毒性进行了探讨,从而对鄱阳湖重金属及杀虫剂类POPs的污染进行了科学评价。主要得出以下结论: 乐安江中上游底质重金属的污染有明显的区域特色,底质不同深度的检测值相差较大,与德兴铜矿的开采与运转密切相关,有较好的年度分布特征。德兴铜矿大污河底质24cm深度重金属Cu、Mn含量分别为727.201mg/kg、256.663mg/kg;表层Cu、Mn两元素的含量趋于降低,分别为334.714mg/kg、162.091mg/kg;Pb、Cr两元素的含量有上升趋势,表层分别为103.431mg/kg、195.713mg/kg,Ni的含量与深度的关系不大;Pb的含量则逐年上升,由建矿时底质中的48.586mg/kg增加到如今的103.431mg/kg。湾头镇段底泥样品中Pb、Ni、Cr的平均值分别为4.943mg/kg、30.575mg/kg、66.878mg/kg,均在土壤环境质量标准一级标准以内。 鸬鹚镇草根样品Cu元素的含量达到932.571mg/kg,草根对Cu有较强的蓄积作用,对其他元素的蓄积作用不明显。2006年鄱阳湖各河入湖口底质重金属元素的含量与1984年相比,污染明显加重。修水入湖口、赣江主支入湖口、饶河入湖口、湖口(长江)重金属元素的污染综合指数分别为3.829、5.604、6.294、3.619,污染程度均为中度污染。 乐安江中游湾头镇段底泥柱状样品重金属元素Ni、Cr、Zn主要以残渣态(S5)的形式存在,占88.57%~91.60%。Pb的残渣态(S5)也在80%左右。Mn的可交换态(S1)所占比例较高(平均值22.33%);Pb的表层样品碳酸盐结合态(S2)占16.27%;Cd的可交换态(S1)占53.40%,前三种形态(S1~S3)之和占79.50%;Mn、Pb和Cd等3种元素对生态环境的潜在危害较大。抚河故道底质重金属元素也主要以S1~S3形态存在,出于安全考虑,抚河底泥均不能作为农作物的肥料资源加以利用;但可用于城市绿化施肥。 2006年鄱阳湖各河入湖口底质中六六六(HCHs)的残留量为0.163~10.688μg/kg,湖区底质中HCHs的残留量为0~8.988μg/kg,异构体以α-HCH、γ-HCH为主。2006年鄱阳湖各河入湖口底质中六六六残留量仅为1984年的0.10%~7.63%。均符合GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的一级标准(50μg/kg)。鄱阳湖流域DDTs的检测范围为19.707pg/kg~281.610μg/kg,符合GB 15618—1995《土壤环境质量标准》中的二级标准(500μg/kg)。 2006年鄱阳湖各河入湖口底质五氯酚钠(PS)残留量平均值为8.321μg/kg,是1984年鄱阳湖底质PS残留量的2.60%。2006年鄱阳湖各河入湖口及部分湖区底质中检测到HCB的残留量,浓度为0~2.050gg/kg。基于POPs的持久性、生物累积性和生物毒性,出于安全考虑,鄱阳湖洲滩及流域底泥尽可能不要作为绿色食品生产的基地。 以“流域底质原柱外加溶液渗出法”(Effusion method pouring additionalsolution to the original sediment post of drainage basin,EMPAS)探讨鄱阳湖底质重金属污染环境的承载能力,结果表明:①底质对重金属有吸附作用,底质对重金属的吸附作用及吸附速度,因元素不同有所差异。②水是重金属的良好载体,流域中水由于势能的作用由上游流向下游。这时势能的作用大于重力的作用,重金属往底质渗透的深度有限。③模拟实验中,在水的重力及势能的作用下,重金属往底质渗透的深度比实际流域中要大的多。④流域水的流动是较好的降低重金属垂直污染的方式。 南昌市大气颗粒物、建筑扬尘及道路扬尘中重金属元素的含量远高于鄱阳湖流域一般底质的含量,降尘及地表径流已成为流域底质重金属污染的重要来源。鄱阳湖流域各大河流水质重金属的含量趋于降低,尽管部分元素有所波动,但均处于较低水平,达到地面水Ⅰ类水质标准,仍基本上可以满足湖区各种功能的需求。
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