论文部分内容阅读
高原深水湖泊阳宗海在发生突发性砷污染之后,采用吸附一沉淀方法(喷洒絮凝剂)对水体进行净化治理,湖水中砷浓度从最高时0.128mg/L下降到目前0.05mg/L左右。从短期来看,治理措施无疑取得了良好的治理效果;但是从长期来看,通过沉淀作用从水体中进入沉积物中的砷是否会再次释放返回水体而形成二次污染,尚不得而知。而且,这种人为加速沉积条件下湖泊沉积物中砷的形态分布及迁移转化途径尚不清楚。因此,本研究以阳宗海沉积物中砷的为研究对象,通过现场监测、样品采集和测定、实验室模拟等方法,研究人工干预条件下阳宗海沉积物中砷的形态分布及迁移转化规律,为防治沉积物中砷二次污染及生态风险评估提供科学依据。本研究不仅具有理论意义,更具有现实意义。 本研究内容主要包括以下几个方面: (1)阳宗海的地球化学环境特征研究; (2)沉积物中砷的价态及结合相态分布特征研究; (3)沉积物中砷溶出及控制因素的模拟试验研究: ①阳宗海沉积物中砷的稳定性试验; ②沉积物扰动对砷溶出的影响试验; ③pH改变对沉积物砷溶出的影响试验; ④微生物对沉积物中砷溶出的影响试验。 本研究得出以下主要结论: (1)阳宗海水化学类型为重碳酸盐类钙组Ⅱ型水(CcaⅡ),HC03-平均含量为148.43mg/L,Ca2*平均含量为37.06mg/L,多年平均pH为8.6。总磷多年平均浓度为0.027mg/L,属于中度富营养化水体。氮磷比为16.2∶1,属于磷限制型湖泊。 (2)阳宗海夏季存在明显的温度热力学分层现象。pH和DO呈现出与水温分层近似的分层现象和层次结构。夏季水温分层使湖泊底部处于厌氧状态,有利于沉积物中砷的释放。大量释放的砷滞留在湖泊底层上覆水中,形成较高的砷浓度。夏季湖水中砷的浓度随深度增加而增加,接近底层的上覆水中砷浓度达到最高。而冬季由于水温分层现象消失,砷浓度随水深无明显变化。 (3)阳宗海沉积物中砷以残渣态为主,占96.17±1.64%,其余四种形态的砷含1量和比例都很低。表层沉积物中砷以As(Ⅲ)为主。夏季,而受水温分层影响,湖泊上、中部水体中的砷主要以As(Ⅴ)存在;而湖泊底部水层由于处于厌氧环境中,砷主要以As(Ⅲ)为主。 (4)微生物是影响沉积物中砷稳定性的最主要的因子。微生物的存在会促进沉积物中砷的溶出,微生物活性增强能进一步促使沉积物中砷的溶出。微生物作用降低了泥-水界面的pH,在酸性条件下,释放的砷以As(Ⅲ)为主。而在碱性条件下,释放的砷以As(Ⅴ)为主。 (5)在沉积物-上覆水体系中,pH对沉积物中砷的溶出影响极大。当上覆水pH达到10以上时,沉积物中的砷会大量溶出。而当上覆水pH在8以下时,对沉积物中砷溶出的影响则较小。厌氧条件下,当溶解氧在<4mg/L的范围内波动时,不影响沉积物的砷溶出;当DO>4mg/L时,溶解氧的升高会引起沉积物中砷的溶出,二者呈正相关。简而言之,碱性和高DO环境有利于沉积物中砷的溶出1。