锰矿影响下小江河的重金属污染以及水生植物的响应

作     者：吴冬仪 

作者单位：贵州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张朝晖

授予年度：2024年

学科分类：07[理学] 08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：锰矿 河流重金属 水生植物 富集 监测 

摘      要：锰行业的迅速发展,同时也对周围的生态环境造成了破坏。对锰矿区水、沉积物、生物金属含量的调查,可为该区域重金属污染治理和河流管理提供参考。松桃河是中国锰三角地区污染最为严重的河流,部分支流重金属超标严重,存在一定的生态风险。本文以松桃河支流——小江河为研究地点,采集水样、沉积物和当地优势水生植物水棉（Spirogyra）、刚毛藻（Cladophora）和黑藻（Hydrilla verticillate）进行重金属（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb）的含量测定。采用污染负荷指数法（）、地累积指数法(20)))、潜在生态风险指数法（IPER）等方法分析河流重金属污染状况,探究当地优势水生植物水棉、刚毛藻和黑藻)重金属富集、监测效果,分析水生植物生理生化指标变化特征。具体结果如下: （1）各样点水样中,Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb 7种重金属含量均未超过《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值,且7种重金属含量的大小依次为:MnZnCrPbCuNiCd。以贵州省A层土壤元素背景值为参考,在小江河沉积物重金属中,Mn含量超标,且只有Mn元素变异系数达到中等变异水平(15%≤（1≤35%）,其他元素均为低等变异(（1ZnCrNiPbCuCd。 （2）利用多种方法对河流重金属污染水平进行评估,结果表明,研究区域沉积环境中重金属污染依次为:MnCdZnCuNiPbCr。根据地累积指数法(20)))和潜在生态危害指数法（IPER）结果分析,小江河沉积物重金属污染存在轻微生态风险,其中Mn污染最为严重,为偏中度到中度污染,Cd的潜在风险最大,污染贡献率为:44%,因此,Mn和Cd是小江河流域需重点关注的污染物。 （3）沉积物中7种重金属的平均含量均大于水样中重金属的含量,水样和沉积物重金属主成分分析于聚类分析一致,水和沉积物重金属具有共同来源,其中Pb-Mn-Cu-Cr来自于锰矿开采活动,而Ni-Zn-Cd来源于锰矿开采、周边农田以及公路污染等。 （4）三种植物中含量最大的重金属均为Mn,其中水棉和黑藻均超过普通植物Mn含量的正常范围（20-500mg/kg）;含量最小的元素均为Cd。三种水生植物重金属含量具有差异,黑藻的重金属含量略高于水棉和刚毛藻。对重金属的富集能力也存在差异,其中黑藻对Cr、Mn、Cd、Pb的富集能力较好,刚毛藻对Ni、Cu、Zn的富集效果较好。综上,三种水生植物中,黑藻对小江河沉积物重金属的富集效果最好。 （5）水生植物与沉积物的重金属相关性分析结果说明,植物对金属元素的累积存在协同效应。根据线性分析结果,刚毛藻与沉积物重金属的拟合效果更好。 （6）在多种重金属影响下,三种水生植物的叶绿素含量、CAT活性、POD活性和SOD活性均受到促进或抑制,总体上,重金属胁迫对水生植物的生理指标有负面影响。