流域系统以其独有的特点,承载着其范围内工业、农业及居民生活所需的水资源。汾河流域是山西省工业、农业生产发达、人口集中的主要地区,其中工业产值占全省的46%,农业产值占全省的64%。沿岸地区每年从汾河取水24.3亿立方米,占全省水资源利用总量的46%。同时也承载着流域内人口生产、生活废水的排放和输送。年复一年,周而复始的长期污水排放,给河道、滩地、底泥基质、周边土地以及地下水带来哪些影响?生态修复治理的重点是什么?排污河道资源可持续利用和发展路径何在?这些问题都是亟待人们关注和研究的问题。本文依托山西省设立的专题研究项目《河道主要污染物横向积累迁移规律研究》,以汾河干流中游及下游地区为研究对象,以揭示汾河中下游地区河道、滩地、底泥基质、周边土地以及地下水重金属污染程度、迁移规律及分布特征为目标,在进行汾河典型断面野外规模化系统取样、化验的基础上,进行了以汾河典型断面污染物空间分布特征、溶质运移动力学机理、重金属迁移过程研究、污染预测模型及针对性修复措施、汾河重金属污染物远程监测方案为主要内容的分析与研究。研究结论对类似河流因地制宜采取科学、经济的防治、监测措施具有较好的参考价值,同时为流域尺度深入研究水体污染、扩散提供了借鉴。本论文的研究成果包括:1.以汾河中下游干流流经的三处重点城市河段作为研究区域,选取清徐、临汾、运城三地为采样断面,各断面处地表水、(水平距离120m、纵向深度5m范围)河床土壤及各采样区周边5-24km范围内地下水为样品,研究以重金属铅、镉、铬、汞为主的各类污染物含量、分布特征及扩散规律。2.各采样断面土壤均以砂、粉粒为主,每个断面全部样品及采样原点位置底泥平均粘粒含量顺序为:临汾>清徐>运城;土壤容重顺序为:运城>清徐>临汾;土壤含水量顺序为:临汾>清徐>运城。自然条件下,土壤粒径分布是土壤容重、含水量的重要影响因素。3.各断面河床土壤均为富营养化状态;地表水中汞、镉均为重度污染、铬次之,铅污染程度较轻;地下水以汞污染最为普遍和严重,其次为镉、铬,铅污染较轻;河床底泥及滩地土壤中镉含量接近或超过三级“土壤环境质量标准”,为重度污染,铅、汞污染程度较轻,铬含量较低,没有构成污染;沿岸土壤重金属污染物分布规律大致为沿纵向深度与水平距离的增加,呈减小趋势;各重金属地表富集现象不甚明显且各异。4.研究得出通常情况下影响重金属污染物在土壤中迁移的主要因素为土壤粒径分布、土壤容重、水势梯度、水源污染物浓度及水位因素。5.利用软件模拟河流补给沿岸河床土壤污染物横向扩散模型,预测近岸土壤在污水汇入情况下,重金属污染物横向扩散趋势。6.针对土壤重金属镉的污染现状,提出以控制污染源头为主,在重点污染区域采取由耕改建或采取生物修复措施,并提出一种结合土壤污染物传感器的监测系统方案。土壤重金属迁移过程复杂多样,且周期漫长,采样运输、化验阶段误差不可完全避免,因此尚无法完全准确的建立其预测模型,或及时获取大范围样品分析结论。试验方案或模型建立基于均质土壤进行,在实际应用中应多考虑非均质土对污染物扩散的影响,需结合最新检测手段,实测采样区土壤水动力各项参数。