果园土壤重金属污染调查与评价_以重庆市金果园为例_百度文库
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果园土壤重金属污染调查与评价_以重庆市金果园为例|果​园​土​壤​重​金​属​污​染​调​查​与​评​价​_​以​重​庆​市​金​果​园​为​例
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土壤中重金属有效态的联合测定及其植物修复研究
【摘要】：近年来，随着经济的发展和农业生产的现代化，采矿、冶炼、电镀及金属加工、化工等工业“三废”的排放以及污灌、农药化肥等的不合理施用，使得土壤重金属污染日益严重，从而使得土壤生态环境质量遭到严重的破坏。当重金属进入食物链后，将会直接危及人类的健康。因而土壤重金属污染是目前全球性关注的环境问题之一。在20世纪70年代初，科学家已经证实了重金属在土壤中的生物毒性不仅与其总量有关，在很大程度上是取决于它们在土壤中的化学形态，尤其是它们的生物有效态。有关重金属有效态的测定方法常用化学提取法，该法所用的常规浸提剂多为一种或两种元素的浸提，费工费时、效率低、成本高，还没有对多个元素共同浸提的通用浸提剂，不利于土壤的高效检测。而用于研究土壤养分的ASI法、M3法可以浸提测定土壤中的多种元素，其是否适用于土壤重金属有效态的联合测定，有待于研究。关于土壤中重金属的去除问题，在20世纪80年代发展起来的植物修复技术，以其成本低廉、原位修复等特点成为治理土壤污染的重要途径。因此，对土壤中重金属有效态的联合测定及其植物修复效果的研究，具有重要的理论意义和实践意义。
本文所用的污染土壤均采用人工模拟的方法添加重金属。文章首先分别选用ASI法和M3法对我国北方四种主要农田土壤（褐土、潮土、棕壤和黑土）有效态Cd、Cr、Pb和Ni进行了测定研究，将其测定的结果与其他方法进行了差异性、相关性及浸提率的分析比较；同时采用Tessier连续提取法研究了临汾郊区农田土壤中，EDTA添加前后对土壤Cd的吸附特征的影响，从而了解土壤Cd的迁移规律；也在已模拟Cd污染的土壤（临汾郊区农田土壤）中进行盆栽试验，研究土壤中EDTA添加前后对植物净化土壤Cd污染的效果，以探讨螯合剂在植物去除土壤重金属中的作用和可行性。本论文的主要研究结果与结论如下：
（1）ASI法、M3法在国家《土壤环境质量标准》的土壤重金属全量含量范围内，可以测定土壤有效态重金属Cd、Cr、Pb和Ni，且呈线性极显著相关；ASI法、M3法与其它方法有效Cd、Cr、Pb和Ni有较好的相关性，与DTPA法呈极显著相关，与NaNO3法除有效Pb外，呈极显著和显著相关，除褐土和潮土的有效Pb外，ASI法与HCl法的测定呈极显著相关，M3法与HCl法呈极显著和显著相关，其中M3法的有效态Cd、Cr、Pb和Ni的测定值均为最大；ASI法、M3法对四种土壤有效Cd、Cr、Pb和Ni的浸出比率，因土壤类型不同，有效重金属含量所占比率不同，但利用M3法测定的有效态Cd、Cr、Pb和Ni的浸出比率是最大的。
（2）ASI法、M3法适合我国北方褐土、潮土、棕壤和黑土四种土壤有效态重金属Cd、Cr、Pb和Ni的联合测定，所得的结果与实际污染土壤有相似性，具有操作简单、浸提多元素和浸提时间短的优点，有必要对有效重金属提取方法进行评估，筛选出适合多种有效态重金属元素联合测定的方法，并建立相应的土壤有效态重金属风险评估机制。
（3）EDTA添加前，土壤Cd主要以碳酸盐结合态的形式存在，交换态和铁锰氧化物结合态所占的比例居中，有机结合态和残渣态所占的比例最小；3种浸提剂浸提出的土壤Cd含量在各个Cd形态中的大小不尽一致。EDTA添加后，交换态Cd含量呈上升趋势，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态呈下降的趋势，其它两种形态变化的不明显；3种浸提剂浸出的交换态Cd含量呈上升趋势。
（4）EDTA添加前，土壤Cd浓度的增加对植物地上部生物量影响较小，植物吸收Cd量相对于超积累植物而言较低，未达到作为超积累植物的标准。植物吸收Cd量与土壤有效态Cd含量呈极显著正相关（p＜0.01）；随着土壤Cd浓度的增加，植物吸收土壤中Fe元素的含量最大，Zn、Mn的含量基本不变，而Cu在一定条件下有降低的趋势。而随着添加Cd、EDTA浓度的增大，植物地上部生物量低于对照和其他处理，植物吸收Cd含量呈上升的趋势，但仍未达到超积累植物吸收Cd量的标准，因此该植物品种具有一定的净化土壤Cd污染的潜力；土壤中Zn、Fe含量随EDTA浓度增加的幅度较大，但Cu、Mn、Cd的含量变化较小。
【关键词】：
【学位授予单位】：山西师范大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：X53【目录】：
摘要3-5Abstract5-131 绪论13-27 1.1 研究的目的和意义13-14 1.2 土壤重金属污染的研究现状14-16 1.3 土壤重金属有效态的研究与应用16-20 1.4 土壤重金属分级的研究及其应用20-22 1.5 重金属污染土壤的植物修复研究进展22-25 1.6 本论文的主要研究内容25-272 基于 ASI 法土壤有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 测定研究27-37 2.1 引言27 2.2 材料与方法27-30
2.2.1 供试土壤27-28
2.2.2 驯化土壤28-29
2.2.3 测定方法29
2.2.4 试剂与仪器29-30
2.2.5 数据统计分析30 2.3 结果与分析30-33
2.3.1 ASI 法有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 的测定值分析30-31
2.3.2 ASI 法与其他方法的测定值比较31-32
2.3.3 有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 的浸出比率分析32-33 2.4 讨论与小结33-373 M3 法土壤有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 测定的研究37-47 3.1 引言37-38 3.2 材料与方法38-40
3.2.1 供试土壤38
3.2.2 驯化土壤38-39
3.2.3 测定方法39
3.2.4 试剂与仪器39-40
3.2.5 数据统计分析40 3.3 结果与分析40-44
3.3.1 M3 法有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 的测定值分析40-41
3.3.2 M3 法与其他方法的测定值比较41-43
3.3.3 有效态 Cd、Cr、Pb 和 Ni 的浸出比率分析43-44 3.4 讨论与小结44-474 褐土中重金属 Cd 的吸附特征研究47-61 4.1 引言47-48 4.2 材料与方法48-52
4.2.1 供试土壤48
4.2.2 驯化土壤48-49
4.2.3 测定方法49-50
4.2.4 试剂与仪器50-52
4.2.5 数据统计分析52 4.3 结果与分析52-57
4.3.1 自然驯化土壤中重金属 Cd 的吸附形态特征52-56
4.3.2 添加 EDTA 后对土壤 Cd 吸附特征的影响56-57 4.4 讨论与小结57-615 添加 EDTA 对植物修复 Cd 污染土壤的效果研究61-73 5.1 引言61-62 5.2 材料与方法62-65
5.2.1 供试土壤62
5.2.2 驯化土壤62
5.2.3 盆栽试验62-63
5.2.4 测定方法63-64
5.2.5 试剂与仪器64
5.2.6 数据统计分析64-65 5.3 结果与分析65-70
5.3.1 自然驯化土壤上不同的 Cd 浓度对植物的影响65-68
5.3.2 添加 EDTA 后不同的 Cd 浓度对植物的影响68-70 5.4 讨论与小结70-736 结论与展望73-75 6.1 结论73 6.2 展望73-757 存在的问题75-77致谢77-79参考文献79-89攻读学位期间发表论文89
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京公网安备74号云南大红山铜矿周围河流和土壤中Cu等重金属元素分布特征研究--《首都师范大学》2009年硕士论文
云南大红山铜矿周围河流和土壤中Cu等重金属元素分布特征研究
【摘要】：
铜是现代工业中非常重要的一种金属原料。近几年来,在高铜价的刺激下,国内掀起新一轮的铜矿开采、冶炼产业的发展和扩张浪潮。矿产资源的开发既给人类社会带来了巨大的经济利益也带来了环境问题。重金属是伴随矿山开发而广泛存在的一类污染物质。由于其在环境中作用持久、易为生物富集放大以及毒害性强等特点,历来备受关注。大红山铜矿是一个国内少有的大型富铜矿山,其储量较大、品位较高以及投资效益较好。当前正处于大红山铜矿企业的快速发展期,产铜规模不断扩大。给当地经济发展做出贡献的同时,给周围环境带来的压力和生态问题也开始令人堪忧。目前对该地区环境现状的基础研究严重滞后,尤其是铜矿发展给周边生态环境带来的重金属污染等问题还有待研究。
本文以大红山铜矿周围河水、沉积物及土壤为研究对象。系统开展了Cu、Cr、Cd、Pb、Zn和Ni6种重金属在矿区周围河流和土壤中的分布(包括重金属总量与形态分布)特征、重金属在河流水-沉积物两相中迁移累积特征研究,归纳矿区周围重金属的污染规律,评价铜矿周围环境中重金属含量现状及其周围生态环境的潜在危害风险,找出矿区周围环境的生态敏感点。为大红山铜矿的环境保护提供科学支持。主要研究结论如下:
1大红山铜矿区周围河流重金属含量较为突出的是Cu和Cd。水相中,老厂河的Cu、曼干河和浑龙河水的Cu和Cr,肥外河的Pb和Zn,戛洒江水相中Cr较高,均达国家Ⅱ类水标准;Cd和Pb在各水体水相中均达Ⅰ类水标准。底泥中,浑龙河Cu元素含量值最高,老厂河中Cd、Ni最高,戛洒江中Cr含量最高,肥外河Zn元素含量最高,曼干河各金属含量均较高。底泥样点中Cu元素的污染比较严重,达三类样点最多,其次为二类;Cd和Ni大部分达到国家一类土壤标准,少部分达二类;污染程度最轻的是Cr、Pb和Zn,基本没有构成污染。
2河流水相中几种元素分布规律为:Cu、Cr、Cd、Pb、Zn和Ni呈现出从紧邻矿区的曼干河到最终纳污的下游河流戛洒江中浓度明显降低的趋势;在沿途的老厂河中表现为个体Cu浓度高,浑龙河中个体Cd浓度高,肥外河中个体Pb和Zn高的特征。充分说明了铜矿周围地表水中重金属含量变化受到污染源矿山的干扰和控制,随着离矿区的距离增大,金属元素迁移能力减弱、水体自净能力适度恢复,水相中重金属浓度降低。同时也说明除大红山铜矿外,各河流周边零星的矿业开采及隐蔽排污等因素导致该地区地表水体中重金属含量和元素的空间分布呈现差异性。
3研究表明,老厂河和肥外河是浑龙河重金属污染的主要贡献河流。初步估算,老厂河水载带的Cu和Cr,肥外河水载带的Cd、Pb、Zn和Ni是浑龙河中重金属的主要贡献元素贡献量分别为:0.67 t/a、0.71 t/a、0.66 t/a、3.85 t/a和0.18 t/a,严重影响着浑龙河的水质状况。而浑龙河水的Zn、Cr和Cu水溶态迁移量对戛洒江中重金属含量贡献较大,分别为:2.32 t/a、0.91 t/a和0.53 t/a。
4矿区周围土壤中重金属分布特征为:离矿区最近的曼干河、老厂河岸土壤中分别为Cu、Cd的含量显著较高;肥外河岸边果园内土壤中Cr、Ni含量较高;戛洒岸边的菜园土壤中的Pb含量明显较高;浑龙河河床内水田土壤中重金属含量较低。不同的土地利用造成的重金属污染程度为:矿业生产果园种植蔬菜种植水田耕作。
5重金属形态研究表明:铜矿周围河流底泥和土壤中重金属形态分布较为相似。主要以残渣态存在,有效态中:Cr和Cd可交换态比例较大,Pb主要以铁锰氧化物态存在,Zn在底泥中主要以铁锰氧化物态存在,在土壤中主要以碳酸盐态存在;Cu则主要以有机态存在;Ni形态分布相对比较稳定
6根据植物检测法和潜在生态污染指数法对矿区周围河流沉积物和土壤中重金属污染的初步评价表明:矿区周围河流沉积物和土壤中重金属对植物均有一定的毒性。各金属的潜在生态危害性不同,目前矿区周围生态环境安全威胁最大的污染元素为Cd和Cu,主要区域有老厂河、曼干河和浑龙河;肥外河和戛洒江主要受到Cd和Pb的潜在威胁。应引起高度重视。
7大红山铜矿周围存在的环境敏感点有:曼干河中游段,老厂河下游段河岸,老厂河、曼干河交汇处,浑龙河段。说明了重金属污染、环境敏感与矿业开采分布格局表现出一定的相应关系。
【关键词】：
【学位授予单位】：首都师范大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：X53【目录】：
ABSTRACT6-12
第一章 引言12-16
1.1 研究背景12
1.2 重金属污染概述12-14
1.2.1 重金属污染现状及特征12-13
1.2.2 矿山重金属污染13-14
1.3 研究的目的和意义14
1.4 研究内容14-16
第二章 研究综述16-22
2.1 国内外研究进展16-20
2.1.1 水体重金属污染的研究进展16
2.1.2 水系沉积物重金属污染的研究进展16-17
2.1.3 重金属形态分析概述17-18
2.1.4 重金属形态与生物毒性18
2.1.5 重金属形态分析方法18-20
2.2 水-沉积物重金属污染评价方法研究概述20-22
第三章 样品的采集与试验方法22-29
3.1 研究区概况22-24
3.1.1 环境概况22
3.1.2 气候气象条件22
3.1.3 土壤及植被类型22-23
3.1.4 水系、水文状况23
3.1.5 地质地貌23-24
3.1.6 研究区工程概况24
3.1.7 铜矿生产原料分析24
3.2 采样点的布置与样品采集24-26
3.2.1 采样点的布置24-25
3.2.2 样品采集25-26
3.3 试验试剂与仪器26
3.3.1 试验试剂26
3.3.2 试验仪器26
3.3.3 试验质量控制26
3.4 样品处理26-27
3.4.1 水样前处理26
3.4.2 沉积物与土壤样品前处理26-27
3.4.3 沉积物和土壤样品中重金属总量分析消解27
3.4.4 重金属形态提取27
3.5 样品分析27-28
3.5.1 重金属元素测定27-28
3.6 沉积物、土壤样品毒理学试验28-29
3.6.1 试验材料28
3.6.2 大麦根伸长试验方法28-29
第四章 铜矿周围河流中重金属分布特征29-47
4.1 矿区周围河流纳污情况及水质分析29-30
4.2 河流水相中重金属含量分析30-37
4.2.1 水相中重金属总量30-34
4.2.2 水相中溶解态重金属含量34-36
4.2.3 矿区上游支流对戛洒江的重金属污染贡献估算36
4.2.4 小结36-37
4.3 沉积物中重金属含量分析37-42
4.3.1 沉积物中重金属含量分布特征38-39
4.3.2 沉积物中重金属含量分布及出现频次分析39-41
4.3.3 与国内部分水体底泥重金属含量相比较41-42
4.3.4 小结42
4.4 重金属的迁移和累积特征分析42-47
4.4.1 水相-沉积物中重金属含量分布关系42-45
4.4.2 河流中沉积物中重金属的富集能力分析45
4.4.3 小结45-47
第五章 铜矿周围土壤中重金属分布特征47-52
5.1 矿区周围土壤分布类型47
5.2 矿区周围土壤中重金属含量分布特征47-49
5.3 土壤中重金属浓度含量分布及出现频次分析49-50
5.4 小结50-52
第六章 底泥和土壤中重金属形态分布特征52-60
6.1 底泥中重金属的形态分布特征52-56
6.2 土壤中重金属的形态分布特征56-58
6.3 小结58-60
第七章 矿区周围环境中重金属的潜在生态风险评价60-66
7.1 重金属生物有效性评价方法60-61
7.2 潜在生态危害指数法(RI)61-63
7.3 大麦根伸长抑制试验63-65
7.4 矿区周围生态敏感点65
7.5 小结65-66
第八章 结论66-69
⒈ 铜矿周围河流水-沉积物体系中重金属含量的分布特征66
⒉ 铜矿周围河流中重金属元素的迁移和累积特征分析66-67
⒊ 铜矿周围土壤中重金属含量分布特征67
⒋ 铜矿周围河流沉积物和土壤中重金属形态分布特征67-68
⒌ 铜矿周围河流沉积物和土壤中重金属污染评价结果68-69
参考文献69-76
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