河流沉積物中重金屬和農(nóng)藥的復(fù)合污染機(jī)理模型研究.pdf

1、重金屬和農(nóng)藥是水環(huán)境中較為常見的污染物，具有使用廣泛、毒性大、排放量大、影響區(qū)域廣的特點(diǎn)。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，重金屬和有機(jī)農(nóng)藥在環(huán)境中的排放量、蓄積量越來越大。本文研究的銅和鎘是兩類不同性質(zhì)的典型重金屬污染物，近年來我國發(fā)生的重金屬污染的公共事件很多與它們有關(guān)。隨著農(nóng)藥的施用，殘留的農(nóng)藥可以隨著降雨進(jìn)入河流、湖泊等水體，污染地表水，尤其是在我國東北地區(qū)。作為該區(qū)域廣泛應(yīng)用的除草劑和殺蟲劑，阿特拉津和馬拉硫磷的污染情況十分普遍，

2、這兩類污染物對環(huán)境和人類健康的危害日益凸顯。它們在環(huán)境中共存而產(chǎn)生復(fù)合效應(yīng)，可以大大改變某一或某些污染物的生理活性或毒性，對人類健康和水生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。沉積物作為水環(huán)境中眾多污染物的源和匯，對水環(huán)境中污染物的釋放和遷移行為起著關(guān)鍵性作用。沉積物中的復(fù)合污染過程通常受到諸多因素的影響，包括外界影響因素（如環(huán)境條件）及內(nèi)部因素（吸附質(zhì)如沉積物組分、吸附劑如共存污染物）。各種影響因素對復(fù)合污染的影響是一個綜合作用的過程，各因素間也可能存

3、在相互制約、相互影響的關(guān)系。因此，研究重金屬和有機(jī)污染物在沉積物上的復(fù)合吸附機(jī)理，明確作用于復(fù)合污染過程的各影響因素的貢獻(xiàn)及相互關(guān)系，對受重金屬、農(nóng)藥復(fù)合污染的河流進(jìn)行環(huán)境修復(fù)有重要的理論指導(dǎo)意義。
　　本文選擇鎘、銅作為重金屬污染物的代表，阿特拉津和馬拉硫磷為典型農(nóng)藥的代表，以重金屬存在條件下農(nóng)藥在水-沉積物體系中的復(fù)合污染機(jī)理為主要研究內(nèi)容，著重考察不同類型影響因素對復(fù)合污染過程的作用及各因素間的關(guān)系，主要研究內(nèi)容和成果包括:

4、(1)采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多元非線性回歸等統(tǒng)計(jì)分析方法，應(yīng)用中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)手段，研究多種重金屬和農(nóng)藥在河流沉積物及其主要組分中的吸附規(guī)律及復(fù)合污染特征，建立污染物的吸附過程模型，明確重金屬與農(nóng)藥的交互作用對各自吸附過程的影響，探索復(fù)合污染機(jī)理。所建BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型經(jīng)驗(yàn)證具有較好的預(yù)測能力和準(zhǔn)確度，回歸模型均通過顯著性檢驗(yàn)和擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，利用所建模型不僅可以預(yù)測污染物的吸附規(guī)律，還能進(jìn)一步明確沉積物組分、共存污染物間的交互作

5、用及對吸附過程的相對貢獻(xiàn);(2)考察不同環(huán)境因子（包括溫度、pH值、離子強(qiáng)度、曝氣強(qiáng)度等）對農(nóng)藥和重金屬復(fù)合污染的影響作用，并分別應(yīng)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，多元非線性回歸等方法，借助析因?qū)嶒?yàn)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)手段，建立描述環(huán)境因子與污染物吸附量之間相互關(guān)系的模型。所建模型同樣滿足各類準(zhǔn)確度檢驗(yàn)，且通過預(yù)測可得出環(huán)境因子間的交互作用類型及對污染物吸附量的貢獻(xiàn);(3)將區(qū)間規(guī)劃方法引入吸附過程模型中，假設(shè)分別以沉積物組分含量以及環(huán)境因子為考察對象的案例

6、，建立基于不確定性條件下的吸附過程優(yōu)化模型，確定沉積物主要組分以及環(huán)境因子與復(fù)合污染物吸附量之間的關(guān)系，通過優(yōu)化得出兩種案例中阿特拉津在沉積物上的最大吸附量范圍，并對其產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價，得出阿特拉津?qū)λh(huán)境中水生生物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)并不顯著;(4)綜合考慮復(fù)合污染的幾類影響因素對復(fù)合污染過程的作用，建立可以反映各因素間相互作用的結(jié)構(gòu)方程模型，并比較因素影響作用的大小。綜合模型建立后，可同時考察復(fù)合污染過程中，外部因素（環(huán)境因子）和內(nèi)部因