众所周知,沉积物是水环境中重金属等污染物的源和汇。重金属在水环境中的迁移转化、最终归宿及二次污染等问题与沉积物的粒径、比表面、CEC及碳酸盐、铁锰氧化物、有机质等活性组分的含量有密切关系。因此,只有详细研究沉积物的粒度分布特征及不同粒级组分中重金属的形态特征,探寻沉积物的粒度对重金属的吸附、释放和形态分布的影响,并结合各粒级组分的基本理化性质,才能正确地阐释重金属在水环境中的迁移转化规律,全面客观地评价沉积物中重金属的潜在危害性。 鉴于黄河包头段作为黄河流域沿岸重金属污染的典型区段和代表区段,本文在对干、支流沉积物进行粒级提取的基础上,首次开展了不同粒级沉积物中重金属的形态分析实验研究,探讨了沉积物重金属形态的粒度效应特征,以及沉积物的粒径、比表面、CEC及碳酸盐、铁锰氧化物和有机质的含量等物理化性质与粒度效应的关系,同时还研究了不同粒级组分对重金属的吸附、释放特性。以期为黄河水-沉积物系统中重金属迁移转化机制研究及其污染程度的评价提供科学依据,同时也为评价水-沉积物系统中重金属的生态风险性提供借鉴。本研究获得如下主要结论: 1 铁锰氧化物结合态是黄河干流各粒级沉积物中Cu、Pb和Zn等重金属元素非稳定态的主导形态;有机质结合态和铁锰氧化物结合态则分别为支流各粒级沉积物中Cu及Pb、Zn的主导形态。 此外,因不同粒级沉积物质量分数的差异导致了不同粒级沉积物对重金属形态分布的实际贡献率不同。在评价重金属的潜在危害时,既要考虑重金属的形态含量和分布,又应考虑各粒级颗粒物质量分数的影响,才可能做出无偏见的评价。 2 粒度效应是沉积物粒度起主控作用下的与有机质、碳酸盐、铁锰氧化物等活性组分综合作用的结果;黄河包头段沉积物中Cu、Pb、Zn等3种重金属元素的各形态含量和总量均表现出随粒级增大而逐渐降低的明显粒度效应特征,揭示了沉积物对元素总量和各提取态影响的高度一致的“粒度控制律”;碳酸盐和铁氧化物的含量是影响黄河包头段沉积物中重金属