东平湖底泥重金属污染评价及释放机理的研究
东平湖是山东省第二大淡水湖泊，也是我国东部地区典型的浅水湖泊。由于南水北调东线工程的实施，东平湖对整个调水工程的调蓄和输水具有重要作用，东平湖水质污染及其治理与调水工程效益的发挥密切相关。湖泊底泥作为环境物质输送的宿体，其重金属的含量与释放是影响东平湖水质的重要因素。本文以东平湖底泥作为研究对象，应用水文学、土壤学、环境生态学的原理，采用现场调查、布点检测、室内分析相结合的方法，分析了底泥及其间隙水中重金属的含量及变化，探讨了pH值、温度及腐殖酸等因素对底泥重金属释放的影响，评价了东平湖表层底泥重金属的污染特征，为东平湖水环境保护与污染治理提供了依据；主要结论如下：
1.东平湖表层底泥中重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)的含量随湖期变化而不同，丰水期的含量高于平水期且差异显著。在入湖口处，靠近岸边的采样点底泥中重金属的含量高于中部。底泥中的重金属含量与底泥的有机质呈正相关，与pH呈负相关，其相关关系显著或极显著。
2.东平湖底泥中间隙水的重金属含量均低于Ⅱ类水质标准，丰水期高于平水期且差异显著。无论是丰水期还是平水期，四种重金属之间均呈显著正相关，其中Cu与Zn的相关系数达到极显著水平。底泥中间隙水的重金属含量与底泥的pH呈负相关；在丰水期，Cu、Zn、Pb的含量与pH的相关关系极显著；在平水期，只有Cu与pH的相关关系达到极显著水平。
3.运用地质累积指数法和潜在生态危害评价法对不同湖期底泥中的重金属进行风险评价，两种方法评价的结论一致。Cd是东平湖底泥中主要的污染物。丰水期Cd的地累积指数最高可达到6级，达到极强的污染程度；Cu、Zn、Pb的地累计指数最高仅为1，污染程度属于无～中；Cd的潜在生态危害指数Er最高可达到1547，达到了极强的生态危害程度，Cu、Zn、Pb的潜在生态危害指数Er均低于20，属于轻微生态危害。平水期Cd的地累积指数最高可达到5级，达到极强的污染程度；Cu、Zn、Pb的地累计指数最高仅为1，污染程度属于无～中；Cd的潜在生态危害指数Er最高可达到1720，达到了极强的生态危害程度，Cu、Zn、Pb的潜在生态危害指数Er均低于20，属于轻微生态危害。四种重金属的污染顺序为Cd＞Cu＞Pb＞Zn。
4.室内模拟条件下，随水体pH增加，底泥中重金属的释放率明显下降。在pH=2时，四种重金属的释放量最大，平水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为90％、87％、83％、57％，丰水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为95％、95％、88％、65％；在pH=8时，平水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为3％、3％、9.5％、3％，丰水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为6％、5％、13％、5％。
随水体温度的升高，底泥中重金属的释放率增大。重金属释放率也与湖期有关，在相同温度条件下，丰水期高于平水期。在水体温度为0℃时，平水期Zn、Cd、Cu、Pb中释放率分别为6％、15％、8％、5％，丰水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为10％、22％、13％、7％；在水体温度为35℃时，平水期Zn、Cd、Cu、Pb分别为68％、80％、78％、53％，丰水期Zn、Cd、Cu、Pb的释放率分别为73％、87％、85％、58％。
5.添加外源富里酸可明显促进底泥中重金属的释放。在5g底泥中加入5ml富里酸时，Cu、Zn、Pb、Cd的释放率分别为73％、18.5％、7.5％和97％；添加量为15ml时，Cu、Zn、Pb、Cd的释放率分别为80％、22％、10％和99％。随富里酸用量的增大，底泥中重金属的释放作用逐渐增强，与不添加富里酸的对照相比，在添加量为15ml时，Cu、Zn、Pb、Cd的释放率分别增加了70、10、7、4个百分点。
胡敏酸用量不同时，四种重金属的释放率差异达到显著水平；四种重金属中，胡敏酸对Cu的释放促进效应最为明显，对Cd的释放效应不显著。
6.向底泥中加入等量的腐殖酸，不同pH，对重金属的促进作用不同。随着pH的升高，重金属的释放率逐渐减少。外加富里酸，pH为4～8时，Cu、Zn、Pb、Cd的释放率范围分别为80％～51％、22％～15.5％、10％～3％、99％～88％；外加胡敏酸，pH为4～8时，Cu、Zn、Pb、Cd的释放率范围分别为72％～48％、19.5％～13.5％、8.5％～3％、98.5％～86.5％。
湖泊底泥;重金属污染;污染评价;淡水湖泊;水环境保护
山东农业大学
硕士
植物营养学
史衍玺
2006
中文
X524
58
2007-06-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）