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龙江河镉污染分布及迁移研究

张永祥  
【摘要】:水环境污染是社会经济发展下面临的重大环境问题,水体重金属污染因其对水环境的影响严重,更是防范的重点。2012年1月15日,广西龙江河发生严重的镉(Cd)污染突发事故,约21吨镉被排入龙江河,造成了龙江河水生态环境的严重破坏。本研究以重金属镉为主要研究对象,从龙江河的自身特征和所处的环境条件出发,研究水体特性和外部影响因素对重金属迁移和分布形态的影响;通过实验室试验,研究不同环境条件下、不同应急处理情况下重金属的迁移规律和污染特征;结合龙江河重金属突发事故大量实测数据,构建了龙江河重金属镉污染迁移模型;针对岩溶区河流常规水质监测的不足,提出将生物监测技术应用于龙江河的水质监测,并建立龙江河硅藻生物数据库,并进行可视化展示。论文的主要研究结果如下:1.龙江河水化学成分主要以Ca2+和HCO3-为主,属于碳酸盐钙组Ⅲ型水;龙江河水体在达标状态下,水体中游离态Cd2+百分比大于70%;在污染状态下,水体中游离态Cd2+离子的百分含量超过80%。2.龙江河水体镉污染后,水体中主要以游离态Cd2+离子存在;pH对Cd2+离子形态影响非常明显;泥水比对Cd2+的影响效果显著,吸附过程主要在前30min;水温变化和沉积物粒径对龙江河水体中Cd2+的吸附没有显著影响。3.水体pH值对混凝效果影响显著;当水体pH值8时,镉去除率随着PAC(聚合氯化铝)投加量的增加而增加,但效果不显著,当pH值8时,重金属去除率随着PAC投加量的增加而增加,增幅明显;pH值为7~9的范围时,Cd衰减系数(y)和PAC(x)投加量之间有良好的相关性,其相关方程为:y =-0.0004x2 + 0.0690x-0.2479。4.龙江河水体重金属镉含量随着流速的增大而增大,随着水体pH值升高而降低;沉积物中重金属镉含量规律为丰水期最低,枯水期最高;在平水期和丰水期,沉积物中镉主要影响因子为pH值,枯水期的主要影响因子为pH值和有机质含量。5.龙江河沉积物中镉形态主要以铁锰氧化物结合态为主;重金属镉形态与沉积物中重金属含量有关,并受到水体pH值、沉积物pH值、沉积物中有机质的影响;沉积物中重金属镉不同形态可以相互转化。6.开发了镉污染可视化模型,将模型模拟值和2012年龙江河镉污染事故实测数值相比较,验证了模型的合理性和可行性。7.硅藻相对优势种与重金属之间存在显著正相关;底栖硅藻能很好地反映重金属以及水污染的变化情况。


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