论文部分内容阅读
环境中的重金属元素通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等物理化学反应后进入沉积物,形成不同的存在形态并表现出不同的化学活性。所以,环境中重金属元素的总量并不能完全反映某区域重金属污染的状况,重金属元素在特定生态环境中的生物活性、毒理性和特性化学形态更为重要,同时它们在生物体内、周围环境中的迁移转化过程与其在特定环境中的存在形态密切相关。因此,开展铀和重金属元素的形态分析及其在矿区水系沉积物中的迁移性、可给性、生物活性和化学毒理性是治理铀矿重金属污染的重要理论基础。以粤北某铀矿区尾矿库下游的水系沉积物为研究对象,先采用四种不同的提取方法对不同的水系沉积物进行分级提取,综合分析四种化学提取方法的提取效果,发现Tessier五步法和标准BCR法对于U的提取效果平行性较差(相对标准偏差较大且不稳定),提取率偏高(各形态的加和大于全量)。Tessier修正法和BCR改进法具有较好的平行性和提取率,但由于Tessier修正法步骤较多,操作过程中容易引入更多的误差,所以选取BCR改进法作为本论文的研究方法,对沉积物及周边的土壤和植物进行铀和其他几种重金属元素(Cr、Cu、Pb、Zn)的化学形态特征研究。研究发现,铀矿区不同深度、不同粒径水系沉积物中U、Cr、Cu、Pb、Zn的含量分别为：0.845～1.034(0.546±0.258)mg/g、0.189～0.957(0.367±0.174) mg/g、0.022～0.134(0.073±0.032)mg/g、0.098～0.451(0.270±0.129)mg/g、 0.141～0.560(0.374±0.146)mg/g,沉积物中重金属平均含量高低顺序分别是：U>Zn>Cr>Pb>Cu;经过分级提取后,U以弱酸提取态为主要化学形态；Cr以残渣态为主；Cu以可氧化态和残渣态为主；Pb在浅层沉积物(0-10cm、15-20cm)中以可还原态为主,在深层沉积物(25-30cm、35-40cm、45-50cm)中以可氧化态为主；Zn以残渣态为主。同时对沉积物样品进行生物有效性和潜在生态危害评价,评价指标分别为生物富集系数(BCF)、移动元素吸收系数(MAC)和潜在生态危害指数(RI)。五种重金属元素(U、Cr、Cu、Pb、 Zn)的生物富集系数分别是：0.06≤BCFU ≤0.29,0.14≤BCFCr≤0.25,0.23≤BCFCu≤0.25,0.25≤BCFPb≤0.55,0.29≤BCFZn≤0.40；移动元素吸收系数分别是：0.07≤MACU≤0.34,0.02≤MACCr≤0.04,0.07≤MACCu≤0.08,0.04≤MACPb≤0.08,0.02≤MACZn≤0.03,表明生物有效性都不强。五种元素的潜在生态危害指数分别为：130.4≤Ei(U)≤838.0,10.9 ≤Ei(Cr)≤32.6,9.7≤Ei(Cu)≤38.3,16.9≤Ei(Pb)≤38.4,3.9≤Ei(Zn)≤15.7,其中U具有最高的潜在生态危害指数。沉积物样品的潜在生态危害指数为：189.4≤RI≤901.9,所以该沉积物样品对生态环境具有严重的潜在生态危害程度。通过初步研究发现,植物(五节芒,Miscanthus floridulus)根部重金属浓度与浅层沉积物(0-10cm、15-20cm)中的重金属元素浓度在0.01水平上具有极显著相关关系,植物茎部的重金属元素含量与25-30cm沉积物的重金属元素含量成负相关关系,说明植物主要通过根部吸收和转移表层土壤中的重金属。