巢湖沉積物孔隙結(jié)構(gòu)研究與重金屬污染評(píng)價(jià).pdf

1、20世紀(jì)80年代以來(lái)，巢湖流域水環(huán)境質(zhì)量惡化，水環(huán)境的重要組成部分沉積物成為重金屬等污染物的蓄積庫(kù)。在環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，沉積物中污染物會(huì)通過(guò)擴(kuò)散、沉積物再懸浮、生物擾動(dòng)等途徑再次進(jìn)入上覆水體中形成內(nèi)源污染。污染物在沉積物中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程受到沉積物微觀物理結(jié)構(gòu)的影響，揭示沉積物的真實(shí)三維微孔結(jié)構(gòu)，對(duì)于認(rèn)識(shí)污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程以及評(píng)價(jià)內(nèi)源污染風(fēng)險(xiǎn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本研究驗(yàn)證和改進(jìn)了一套包含樣品制備方法、數(shù)據(jù)獲取方法、圖像解譯方法、

2、參數(shù)計(jì)算方法的未成巖沉積物三維物理結(jié)構(gòu)研究方法，在巢湖進(jìn)行了應(yīng)用，并結(jié)合巢湖沉積物粒徑和重金屬（鎳、銅、鋅、鉛、鉻和鎘）空間分布特征的分析，探討了巢湖沉積物物理孔隙結(jié)構(gòu)與化學(xué)污染物（重金屬）的相關(guān)性。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)在物理結(jié)構(gòu)方面，巢湖沉積物的粒徑組分含量總體上差別不大，基本由黏土與粉砂組成，但沉積條件及物質(zhì)來(lái)源的不同導(dǎo)致巢湖不同湖區(qū)粒度參數(shù)和孔隙結(jié)構(gòu)存在顯著差異。東部湖區(qū)表層沉積物（1-2 cm內(nèi)）孔隙連通程度高于

3、中部和西部湖區(qū)，東部湖區(qū)孔隙度為0.75，連通體積占總體積67.47％，中部湖區(qū)僅為0.28。沉積物孔隙曲率在2.83-9.31之間，在不同方向上存在顯著差異，西部湖區(qū)沉積物在Z方向上的曲率較大，中部和東部湖區(qū)沉積物在X和Y方向上的曲率相對(duì)較大。此外，孤立孔體積、連通性等孔隙參數(shù)也有所差別。在垂直剖面上，沉積物孔隙度隨深度增加而減小，0-10 cm內(nèi)變化不大，在0.51-0.44之間，10 cm后變化幅度明顯增大，17-18 cm深度的

4、孔隙度降為0.01，說(shuō)明沉積物與上覆水物質(zhì)的交換主要集中在沉積物上層。S/V（孤立孔面積與體積之比）在剖面上的變化幅度較小，明顯低于表層沉積物在不同湖區(qū)上的變化。孤立孔數(shù)量、體積與表面積隨深度增加均呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，某些深度上出現(xiàn)的異常可能是受到當(dāng)時(shí)底棲動(dòng)物活動(dòng)以及沉積條件改變的影響。
　　(2)在污染物（重金屬）分布上，巢湖表層沉積物的6種重金屬中除Ni和Cr外，其他4種（Cu、Zn、Pb和Cd）都不同程度超過(guò)背景值，平均含量分

5、別為背景值的1.40、2.09、1.37和4.46倍。在空間分布上，重金屬污染程度總體呈現(xiàn)出東西部湖區(qū)高，中部湖區(qū)低的特點(diǎn)。西部湖區(qū)重金屬的潛在生態(tài)危害為中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其他區(qū)域RI（綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）值均低于150，為低潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，短期內(nèi)不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生威脅。沉積柱垂直剖面數(shù)據(jù)顯示，巢湖沉積物重金屬含量整體上隨時(shí)間的推移而有所升高，重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈增加趨勢(shì)，在表層沉積物(0-5 cm)中含量最高。6種重金屬在沉積物中富集系數(shù)大小

6、關(guān)系為:Cd＞Zn＞Cu≈Pb＞Cr＞Ni。Cd的富集系數(shù)在2.47～7.71之間，說(shuō)明人為輸入已經(jīng)成為沉積物Cd的主要來(lái)源;Ni、Cr未發(fā)生富集（富集系數(shù)小于1.5），為自然來(lái)源;元素Cu、Pb、Zn富集主要集中在西部湖區(qū)。結(jié)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，防止Cd、Zn和Pb進(jìn)一步累積是治理巢湖重金屬污染的重要目標(biāo)。
　　(3)巢湖沉積物物理孔隙結(jié)構(gòu)與化學(xué)污染物（重金屬）的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，沉積物有機(jī)質(zhì)含量與孔隙度極顯著正相關(guān)，與曲率極顯著負(fù)