白马湖底泥重金属检测及潜在生态风险评估
重金属主要是指铜、锌、镉、铅、汞等生物毒性显著的金属。这些重金属在水体中不能被降解，且能与水中的其他有害物质结合成毒性更大的有机物。本文对白马湖湖区中三个断面（浔河口断面，洪金断面，李庄断面）进行了多次采样，并依据原子吸收光谱法，通过消解样品，检测消解液等实验步骤最终测定白马湖底泥中铜、锌、铅、镉四种重金属元素的含量。测得四种重金属含量由高到低分别为锌>铜>铅>镉。参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)可得，铅得含量大致与标准相同，而铜、锌、镉都有不同程度地超过标准。根据测得的实验数据，利用单因子指数法、地积累指数法、潜在生态风险指数法三种污染评价方法对白马湖底泥重金属潜在生态风险进行评价。研究得铜、铅、锌的生态风险系数均较低，属于轻微生态风险。镉的生态风险系数较高，属于很强生态风险元素，需要引起足够的重视。关键词底泥；重金属；生态风险评估
目 录
1 绪论 1
1.1 选题研究背景及意义 1
1.2 研究思路 2
1.3 研究内容 3
2 国内外研究现状 3
2.1 国内外底泥重金属检测方法 3
2.2 国内外底泥重金属污染评价方法 5
3 实验准备 7
3.1 采样与预处理 7
3.2 消解与重金属检测 8
3.3 潜在生态风险评估 9
4 结果与讨论 10
4.1 检测结果 10
4.2 白马湖底泥重金属潜在生态风险评估 14
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 绪论
1.1 选题研究背景及意义
改革开放以来，工业化的发展致使湖泊底泥重金属含量不断升高，极大的影响了湖泊的正常功能。然而，湖泊沉积物中的重金属污染具有持久性，潜伏性，不可逆性等特点。并且，重金属污染长期累积起来对湖泊水质以及水体中的生物造成的危害更大。日积月累下，河流沉积物重金属污染日益严重，甚至会影响地表水和地下水以及空气质量，而且突然中的微生物室无法降解这些重金属的，最后会导致水生生物生存困难，植物通过食物链继续积累，最终转移到人类体内，严重危害人体健康[1]。因此，分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
析、评估重金属在白马湖表层沉积物中的污染情况，掌握白马湖水生态环境状况，提高湖区水质，控制周边工业污染，确保地方经济可持续发展和人民群众生活健康都具有重大意义。
白马湖位于淮安市东南部，做为南水北调的过境湖泊和淮安市第二水源地，对水质要求较高，底泥中重金属等污染物质，在特定的化学条件下很有可能再次释放出来，成为影响白马湖水环境质量的内源因素，因此白马湖湖区底泥现状调查十分重要[2]。浔河口断面，洪金断面、李庄断面，三个断面大致将湖泊分为北部、中部、南部三个湖区。本文将在以上三个断面采样并进行重金属检测，主要针对铜、锌、铅、镉四种重金属进行检测分析。
大量学者研究湖泊重金属污染时都会重视湖泊底泥中的重金属污染，重金属在水体中的最大特点是不能被生物降解，只能发生各种形态的相互转化和再分散、富集、迁移。某些金属可在微生物作用下转化为毒性更强的重金属化合物[3]，如甲基汞，在进入生态系统后，经生物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体内富集，引起生态系统中各级生物的不良反应，甚至危害包括人体在内的各种生命体的健康与生存[4]。在水体中重金属迁移的主要载体以悬浮物和沉淀物为主。水体中相当一部分铅不能被沉积物所固定，再分散迁移的机会很多[5]。
本文通过对三个采样点采的样品进行检测分析，进一步研究白马湖底泥重金属的污染水平。很多学者对白马湖河道，河口及附近沿岸地区沉积物的环境变化已经进行了大量调查。在自然条件下，沉积物中重金属的浓度反映了相关河流集水区的重金属在岩石中的含量。周边河流流入白马湖湖区，其中携带的重金属大部分成为白马湖底部沉积物的一部分，增加了白马湖底部沉积物的重金属含量。由于这些沉积物是河流系统的一个组成部分，长期以来可能受到湖区周围广大地区与工厂的影响，因此非常适合选做研究的地点。
1.2 研究思路
进行采样与实验前阅读大量相关文献，全面了解本课题的研究背景，研究方法、研究内容、研究目的。掌握本课题需要做的实验，以及实验涉及到的实验方法和仪器操作方法。然后进一步了解白马湖的相关背景信息，从地图上观察白马湖湖区及周边来确定取样点。将研究思路绘制成流程图，以便将思路直观地反映出来。
进行实验
结果分析与讨论
图11 研究思路流程图
1.3 研究内容
本文针对白马湖三个采样点（浔河口断面，洪金断面，李庄断面）进行采样与检测分析。使用多种强酸消解样品得到消解液，并依据火焰原子吸收法测定其中铜、锌、铅、镉的含量，使用的仪器为原子吸收仪。
白马湖为淮安市集中饮用水源地，参照《土壤环境质量标准》（GB156181995），应采用Ⅰ级标准。根据白马湖底泥中重金属超标状况，分析白马湖底泥重金属污染现状。
对白马湖底泥重金属的潜在生态风险指数进行评估。本文选用了以下三种常用的评估法对白马湖底泥重金属潜在生态风险进行评估：单因子指数法、地积累指数法、潜在生态系数法。通过这三种评估方法，全面评估白马湖底泥重金属潜在生态风险的程度，掌握白马湖水生态环境状况。
2 国内外研究现状
2.1 国内外底泥重金属检测方法
消解方法
目前，国内外常用的消解方法一般有三种，即湿式消解法，微波消解法和干灰化法。
a.湿式消解法
为了测定沉积物的重金属含量，通常使用一种强酸或多种强酸的组合来消解。在沉积物消解程序中涉及使用氢氟酸，氢氟酸在大多数情况下与强酸结合使用，例如，王水，但是，在国外许多实验室中，氢氟酸一向是不受欢迎的。虽然使用高压反应釜进行消解可以减少使用HF酸的缺点，但该方法仍然相当费力[6]。由于这个原因，许多实验室都使用其他方法，包括强酸。虽然尚不清楚HF酸可以用什么化学试剂所取代，但是，使用不同的强酸消解并不总是能够溶解等量的金属。沉积物消解过程中的多样性导致提取的重金属量不同。在这方面，沉积物的多样性是指各矿物中重金属的含量差异。消解过程中的多样性是指其在沉淀物中溶解的重金属含量的能力大小。鉴于这些考虑，建议从不同来源研究沉积物中重金属的消解过程。选择与氢氟酸法最小差异的提取方法是可能性之一。另一种可能性是根据沉积物中金属矿物的破坏程度进行分化[7]。然而，这种方法涉及在消解程序之前和之后对沉淀物进行深入的矿物学分析。根据我们目前的知识，用于测定沉积物中重金属含量的最佳消解方法是HF酸与强酸组合消化。如果不能很好地掌握氢氟酸的使用方法，从实验室技术角度来看，王水是一种合理的替代方案。消解液重金属检测即通过原子吸收光谱仪等仪器确定消解液中重金属的含量[8]。
目 录
1 绪论 1
1.1 选题研究背景及意义 1
1.2 研究思路 2
1.3 研究内容 3
2 国内外研究现状 3
2.1 国内外底泥重金属检测方法 3
2.2 国内外底泥重金属污染评价方法 5
3 实验准备 7
3.1 采样与预处理 7
3.2 消解与重金属检测 8
3.3 潜在生态风险评估 9
4 结果与讨论 10
4.1 检测结果 10
4.2 白马湖底泥重金属潜在生态风险评估 14
结 论 17
致 谢 18
参考文献 19
1 绪论
1.1 选题研究背景及意义
改革开放以来，工业化的发展致使湖泊底泥重金属含量不断升高，极大的影响了湖泊的正常功能。然而，湖泊沉积物中的重金属污染具有持久性，潜伏性，不可逆性等特点。并且，重金属污染长期累积起来对湖泊水质以及水体中的生物造成的危害更大。日积月累下，河流沉积物重金属污染日益严重，甚至会影响地表水和地下水以及空气质量，而且突然中的微生物室无法降解这些重金属的，最后会导致水生生物生存困难，植物通过食物链继续积累，最终转移到人类体内，严重危害人体健康[1]。因此，分 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
析、评估重金属在白马湖表层沉积物中的污染情况，掌握白马湖水生态环境状况，提高湖区水质，控制周边工业污染，确保地方经济可持续发展和人民群众生活健康都具有重大意义。
白马湖位于淮安市东南部，做为南水北调的过境湖泊和淮安市第二水源地，对水质要求较高，底泥中重金属等污染物质，在特定的化学条件下很有可能再次释放出来，成为影响白马湖水环境质量的内源因素，因此白马湖湖区底泥现状调查十分重要[2]。浔河口断面，洪金断面、李庄断面，三个断面大致将湖泊分为北部、中部、南部三个湖区。本文将在以上三个断面采样并进行重金属检测，主要针对铜、锌、铅、镉四种重金属进行检测分析。
大量学者研究湖泊重金属污染时都会重视湖泊底泥中的重金属污染，重金属在水体中的最大特点是不能被生物降解，只能发生各种形态的相互转化和再分散、富集、迁移。某些金属可在微生物作用下转化为毒性更强的重金属化合物[3]，如甲基汞，在进入生态系统后，经生物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物体内富集，引起生态系统中各级生物的不良反应，甚至危害包括人体在内的各种生命体的健康与生存[4]。在水体中重金属迁移的主要载体以悬浮物和沉淀物为主。水体中相当一部分铅不能被沉积物所固定，再分散迁移的机会很多[5]。
本文通过对三个采样点采的样品进行检测分析，进一步研究白马湖底泥重金属的污染水平。很多学者对白马湖河道，河口及附近沿岸地区沉积物的环境变化已经进行了大量调查。在自然条件下，沉积物中重金属的浓度反映了相关河流集水区的重金属在岩石中的含量。周边河流流入白马湖湖区，其中携带的重金属大部分成为白马湖底部沉积物的一部分，增加了白马湖底部沉积物的重金属含量。由于这些沉积物是河流系统的一个组成部分，长期以来可能受到湖区周围广大地区与工厂的影响，因此非常适合选做研究的地点。
1.2 研究思路
进行采样与实验前阅读大量相关文献，全面了解本课题的研究背景，研究方法、研究内容、研究目的。掌握本课题需要做的实验，以及实验涉及到的实验方法和仪器操作方法。然后进一步了解白马湖的相关背景信息，从地图上观察白马湖湖区及周边来确定取样点。将研究思路绘制成流程图，以便将思路直观地反映出来。
进行实验
结果分析与讨论
图11 研究思路流程图
1.3 研究内容
本文针对白马湖三个采样点（浔河口断面，洪金断面，李庄断面）进行采样与检测分析。使用多种强酸消解样品得到消解液，并依据火焰原子吸收法测定其中铜、锌、铅、镉的含量，使用的仪器为原子吸收仪。
白马湖为淮安市集中饮用水源地，参照《土壤环境质量标准》（GB156181995），应采用Ⅰ级标准。根据白马湖底泥中重金属超标状况，分析白马湖底泥重金属污染现状。
对白马湖底泥重金属的潜在生态风险指数进行评估。本文选用了以下三种常用的评估法对白马湖底泥重金属潜在生态风险进行评估：单因子指数法、地积累指数法、潜在生态系数法。通过这三种评估方法，全面评估白马湖底泥重金属潜在生态风险的程度，掌握白马湖水生态环境状况。
2 国内外研究现状
2.1 国内外底泥重金属检测方法
消解方法
目前，国内外常用的消解方法一般有三种，即湿式消解法，微波消解法和干灰化法。
a.湿式消解法
为了测定沉积物的重金属含量，通常使用一种强酸或多种强酸的组合来消解。在沉积物消解程序中涉及使用氢氟酸，氢氟酸在大多数情况下与强酸结合使用，例如，王水，但是，在国外许多实验室中，氢氟酸一向是不受欢迎的。虽然使用高压反应釜进行消解可以减少使用HF酸的缺点，但该方法仍然相当费力[6]。由于这个原因，许多实验室都使用其他方法，包括强酸。虽然尚不清楚HF酸可以用什么化学试剂所取代，但是，使用不同的强酸消解并不总是能够溶解等量的金属。沉积物消解过程中的多样性导致提取的重金属量不同。在这方面，沉积物的多样性是指各矿物中重金属的含量差异。消解过程中的多样性是指其在沉淀物中溶解的重金属含量的能力大小。鉴于这些考虑，建议从不同来源研究沉积物中重金属的消解过程。选择与氢氟酸法最小差异的提取方法是可能性之一。另一种可能性是根据沉积物中金属矿物的破坏程度进行分化[7]。然而，这种方法涉及在消解程序之前和之后对沉淀物进行深入的矿物学分析。根据我们目前的知识，用于测定沉积物中重金属含量的最佳消解方法是HF酸与强酸组合消化。如果不能很好地掌握氢氟酸的使用方法，从实验室技术角度来看，王水是一种合理的替代方案。消解液重金属检测即通过原子吸收光谱仪等仪器确定消解液中重金属的含量[8]。
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