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2008年阳宗海发生砷污染事件后,对整个流域的生态环境以及居民生活用水和农业用水带来威胁。2009年9月~2011年11月期间采用水面喷洒絮凝剂的吸附沉淀法除砷,水体中的砷随絮凝剂大量沉积到底泥中,了解沉积物中砷的稳定性是评价使用絮凝剂治理大型湖水砷污染环境工程是否存在二次污染的生态风险的依据,而这些砷的迁移转化特性并不清楚,砷在湖泊水体和沉积物中分布的季节性特征尚不清楚。 本研究通过多次采集阳宗海湖水、上覆水以及沉积物样品测定总砷含量,用Tessier连续提取法分析了不同深度的沉积物中砷的结合相态,并用潜在生态风险指数法、地累积指数法评价了2012年~2013年期间,沉积物中砷的污染分布状况和稳定性,旨在了解水体中砷在不同季节的分布特征以及沉积物中砷随时间变化的分布特征,探讨用絮凝剂治理湖泊砷污染是否存在二次污染的风险。主要结论如下: (1)阳宗海湖泊发生季节性水体热分层现象,夏季水温分层明显,冬季水温不分层。夏季水温分层导致水体中砷分布不均匀,随着水深由表层水到深层水,总砷浓度逐渐升高,因此,在日常监测中,夏季湖泊水体砷浓度监测仅对表水层0.5m深处采样测定会导致湖水砷浓度的低估,建议夏季日常监测在不同深度的水层垂线采样测定并计算水体砷浓度。夏季总砷在水平方向分布也不均匀,表现为南部高,北部次之,中部最低,其平均浓度分别为62.55、55.47、48.18μg/L,这与污染源的分布和水体动力学有关;冬季不存在水温分层,不同水深的总砷分布均匀,且南北中部的水平浓度差也消失,其平均浓度分别为67.51、68.17、68.75μg/L。冬季属于枯水季节,总砷浓度明显高于夏季。 (2)2012年8月阳宗海表层沉积物砷含量范围为7.27~75.40mg/kg,平均值为18.18mg/kg。且阳宗海表层沉积物砷在水平空间不均匀分布,表现为南部近岸边最高,其次是北部的近岸边,中间大部分区域含量低,垂直方向上表现为均匀的分布,随着沉积物深度的增加砷含量略有降低,与我们预期想象不同的是:在絮凝剂喷洒结束9个月后,沉积物表层没有积累着大量的砷。 (3)2012年8月后,几次测定的数据显示:当前阳宗海的沉积物——水界面现阶段以吸附反应为主,释放较少。上覆水砷浓度在夏季点与点之间的差异极大(范围为5.11~328.12μg/L,平均值为109.18μg/L)且平均浓度远高于水体中砷的浓度,但是随着时间推移到了冬季,点与点之间的差异变小(范围为35.17~69.31μg/L,平均值为55.57μg/L)。阳宗海沉积物中砷含量与上覆水砷浓度在夏季出现显著负相关,是一个在水温分层导致湖底严重厌氧条件下形成的短暂的相关关系,随着时间的推移,到了冬季这种相关性就消失。 (4)2012年8月~2013年11月期间,地累积污染级别大部分为0级,潜在生态危害为Ⅰ级,沉积物砷污染程度相对较低,潜在生态危害风险小,阳宗海表层沉积物南部和北部呈中度污染,其余区域无明显污染,且生态危害风险都较低,当前沉积物的砷含量不会给周边环境带来威胁。 (5)从砷的结合相态上看,阳宗海沉积物中砷的稳定性较高,较难溶出。各层沉积物中五种不同形态砷的含量呈现:残渣态>>铁锰氧化态>有机结合态>碳酸盐结合态>离子交换态。随着沉积物深度的增加,各形态砷含量和比例变化很小;最活泼的可交换态在0~2cm至28~30cm各层沉积物中含量和比例都很低,分别为0.02~0.06mg/kg、0.12%~0.43%;而稳定性高的残渣态砷含量及比例均较高,分别为14.12~18.38mg/kg、93.47%~97.30%。因此,目前沉积物中砷很稳定,不易溶出形成二次污染。