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环境科学研究 2015年第4期28卷 568-574页

作者：王剑尹炜强小燕朱惇史志华华中农业大学资源与环境学院湖北武汉430070 长江水资源保护科学研究所湖北武汉430051

为研究丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属污染状况,通过野外调查,采集169个土壤样品,分析了土壤中7种重金属(Cr、Cd、Pb、Ni、Zn、Cu、As)的污染特征和空间分布,并采用Igeo(地质累积指数)法对土壤重金属进行生态危害评价.结果表明:w(... 详细信息

为研究丹江口水库新增淹没区农田土壤重金属污染状况,通过野外调查,采集169个土壤样品,分析了土壤中7种重金属(Cr、Cd、Pb、Ni、Zn、Cu、As)的污染特征和空间分布,并采用Igeo(地质累积指数)法对土壤重金属进行生态危害评价.结果表明:w(Cr)低于河南省土壤环境背景值,w(Cd)、w(Pb)、w(Ni)、w(Cu)、w(As)、w(Zn)均高于河南省土壤环境背景值,其中,w(Cr)比河南省土壤环境背景值低18.90 mg/kg,w(Zn)比河南省土壤环境背景值高11.21 mg/kg,w(Cd)则为河南省土壤环境背景值的16倍.空间分析表明,河南省淅川县、湖北省丹江口市附近的库区以及河南省九重镇、盛湾镇库周的土壤重金属质量分数较高,而其余区域较低;Igeo法评价结果表明,Cd是丹江口水库新增淹没区主要的污染元素,Cr、Pb、Ni、Zn、Cu、As则处于无污染水平.

关键词：丹江口水库土壤重金属新增淹没区生态风险评价

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丹江口库区新增淹没区农田土壤重金属风险评估

丹江口库区新增淹没区农田土壤重金属风险评估

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作者：强小燕华中农业大学

学位级别：硕士

土壤重金属污染具有隐蔽性、不易降解,可以通过多种途径直接或间接的危害人体健康,已经成为环境科学研究的重要问题。丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地和数千万人最大的饮用水源区,确保水库有安全的水质不仅关系着整个项目成功... 详细信息

土壤重金属污染具有隐蔽性、不易降解,可以通过多种途径直接或间接的危害人体健康,已经成为环境科学研究的重要问题。丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地和数千万人最大的饮用水源区,确保水库有安全的水质不仅关系着整个项目成功还关系着无数人的生命健康。随着丹江口大坝的加高,将新增淹没区农田30余万亩成为新的水库底质,累积在农田土壤中的重金属在适宜条件下会释放到水体中将会使水库水质受到影响甚至危害人体健康。因此,为了维护丹江口水库生态环境,有必要对水库库区农田土壤重金属污染程度及空间分布特征进行研究,并进行生态风险评估。通过实地调查,在丹江口水库淹没区共采集土壤样品165个,分析了土壤中6种重金属(Zn、As、Pb、Cr、Cd、Cu)的污染特性和空间分布规律以及相关性,并使用地累积指数法和潜在生态危害指数法对土壤重金属进行生态危害评价,研究结果表明:(1)六种重金属元素中,w(Cr)、w(As)低于全国土壤环境背景值,重金属元素的其他四种质量分数均高于全国土壤环境背景值,其中,w(Zn)、w(Pb)与背景值相差不大,w(Cr)比背景值低11.20 mg/kg,w(Cu)比背景值高18.60 mg/kg,而w(Cd)为景值的13.04倍。6种重金属的变异系数范围为0.34-1.17,其中w(As)的变异系数为1.17,达到高度变异,其余重金属均达到中等程度变异。(2)采用反距离权值法,研究了土壤重金属的空间分布,结果表明:整个丹江口库区的w(Cr)、w(Pb)、w(Cu)、w(Zn)的空间分布呈现一定的相似性,表现出较强的空间变异性,其中在人口密度大、人类活动强度大的地区,如淅川县、丹江口市、河南九重镇附近的库区重金属含量较高,这与丹江口库区污染源分布相一致,这些区域工厂较多,潜在污染源也相应较多,此外,这些地区农业生产强度大,农业生产活动中使用的农药、化肥等也可能是土壤重金属的重要污染来源;w(Cd)在整个区域的分布的空间变异不明显,整个区域的含量都很高;w(As)的空间分布与其他重金属含量不同,在水库西北部的支流,即淅川的滔河乡、老城镇、盛湾镇等区域含量较高,在这些乡镇的人类活动比较活跃,如污水灌溉、农药肥料施用等都可能是导致As含量较高的主要原因。(3)相关分析的结果表明,p H与As、Cr、Pb存在极显著的相关关系(p区新增淹没区农田土壤重金属的污染程度大小顺序为:Cd>Cu>Pb>Cr>As>Zn。Cd达到严重污染等级,另外5种重金属的污染程度处于无污染或轻度污染等级。(5)使用潜在生态危害指数法对土壤重金属进行潜在生态危害评价,结果表明:丹江口库区新增淹没区农田土壤重金属潜在生态风险指数RI高达3155.58,处于极强风险水平;6种重金属的潜在生态风险系数大小为Cd>Cu>As>Pb>Cr>Zn,其中Cd为393.18,已达到极强生态风险,其他的5种重金属都属于轻微的生态风险。

关键词：丹江口水库新增淹没区土壤重金属风险评价

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丹江口水库新增淹没区土壤重金属分布特征及其对库湾水质的影响

丹江口水库新增淹没区土壤重金属分布特征及其对库湾水质的影响

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作者：韩培培华中农业大学

学位级别：硕士

丹江口水库大坝加高后形成的新增淹没区面积为205km,淹水后其土壤中重金属可经土水界面迁移交换进入水体,影响水质安全。本文以丹江口水库新增淹没区土壤重金属和水体中重金属为研究对象,基于水文、气象、土地利用、土壤、研究区重金属... 详细信息

丹江口水库大坝加高后形成的新增淹没区面积为205km,淹水后其土壤中重金属可经土水界面迁移交换进入水体,影响水质安全。本文以丹江口水库新增淹没区土壤重金属和水体中重金属为研究对象,基于水文、气象、土地利用、土壤、研究区重金属含量等基础数据,结合3S理论与技术、综合运用生态风险评价、统计学等研究方法,对重金属展开分布特征分析和风险评价,深入分析重金属污染状况,并解析其来源,旨在为丹江口水库的水质安全和风险控制提供理论支撑。本论文取得的主要成果有:（1）结合富集因子法和多元统计分析方法研究了新增淹没区土壤中重金属的分布特征、富集水平和污染来源,结果表明:新增淹没区土壤中重金属Cd平均含量高于库区土壤背景值,而Cr平均含量均低于环境背景值,As、Cu、Pb、Ni和Zn含量与库区背景值相差不大;在空间上,丹江库区的Ni、Pb、Cd、Mn、As、Cr和Zn平均含量比汉江库区对应的重金属平均含量高。根据富集因子评价显示,Cd是整个新增淹没区主要的污染元素,受人为活动的影响较大且富集严重,此外,As存在潜在风险。多元统计分析结果综合表明新增淹没区土壤中重金属主要来源于自然因素和人为因素两种途径:人为因素对Ni、Cr、Zn、Pb和Cu的影响较小,其主要来源于自然因素;重金属As和Cd污染问题较为突出,受人为影响较大,两种元素主要受农业用地的生产活动和工业及生活垃圾的影响。（2）结合水质指数法和多元统计分析方法对蓄水后库湾水体中重金属进行了分布特征分析,探讨了风险评价和来源解析,结果如下:库湾水体重金属的含量和空间变异在雨季和枯季间存在差异。雨季,Pb的潜在风险较大,其次为As;Cd的变异系数大于1,属于高度变异。枯季,Pb存在潜在风险;As和Pb的变异系数均大于1,属于高度变异。风险评价结果表明雨季库湾水质状况较差,对库湾水体构成潜在风险的是难处理的毒性指标Pb;枯季的库湾水质综合指数为17.6,水质表现为优。因此,丹江口水库新增淹没区库湾水质在枯季要优于雨季。多元统计分析—相关分析、聚类分析和因子分析结果综合表明库湾水体8种重金属来源可概括为自然因素、人为因素（面源污染和点源污染）。其中,雨季As和Pb受人为因素扰动的影响较大,As主要源于面源污染;Pb是面源与点源污染的综合影响;Zn、Cr、Cd、Ni、Mn和Cu主要源于自然源;枯季Pb、Cd受人为因素扰动的影响较大,主要源于点源污染;而Cu、Cr、As、Zn、Ni和Mn主要为自然源输入。（3）本文通过多元统计分析探讨了丹江口水库大坝加高后,新增淹没区土壤中重金属对库湾水体重金属含量的影响,结果表明:两者之间不存在显著相关性,随着水体环境的变化新增淹没区土壤中重金属等污染物的迁移转化,给库湾水体带来的潜在危害较小,而水温、微生物活性等水环境因子则是库湾水体重金属含量变化的主要影响因素。

关键词：丹江口水库新增淹没区库湾重金属分布特征

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Ca改性生物炭对土壤磷赋存形态影响及稳定化机制

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环境科学 2024年第2期45卷 983-991页

作者：张超翟付杰单保庆中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果... 详细信息

针对湖库周边农田淹没后土壤磷释放风险控制的问题,采用共热解法制备Ca改性生物炭(Ca-BC),通过X射线光电子能谱分析(XPS)、X射线多晶粉末衍射分析(XRD)、吸附实验和模拟培养实验等,进行Ca-BC对土壤磷赋存形态影响和稳定化机制研究.结果表明,Ca-BC吸附磷的过程符合Langmuir(R^(2)=0.940)和一级吸附动力学模型(R^(2)=0.961),表明该吸附过程为化学作用主导的单层吸附,最大吸附量达到267.93 mg·g^(-1).模拟培养实验表明,当Ca-BC添加量为1%时,土壤中较活跃性的交换态磷形态从7.42%下降至4.59%.XRD结果表明,Ca-BC吸附磷后出现Ca_(3)(PO_(4))_(2)和Ca_(5)(PO_(4))_(3)(OH)吸收峰,证明磷酸盐在生物炭表面形成较稳定的晶体沉淀.XPS分析表明,生物炭表面羰基官能团参与磷固定过程,提高了生物炭对磷的吸附能力.总体来讲,CaBC添加量大于1%时,对磷的释放有较好的固定能力,具备对土壤磷释放控制的潜在应用价值.

关键词：改性生物炭土壤新增淹没区磷酸盐赋存形态

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南水北调来水后土壤污染物溶出对密云水库水质的影响

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中国水利水电科学研究院学报 2019年第5期17卷 371-378,385页

作者：班静雅马巍万晓红高博裴倩楠中国水利水电科学研究院北京100038 郑州大学水利与环境学院河南郑州450001

南水北调工程来水入密云水库使得库区水位大幅上升,库区周边大面积土壤将被永久淹没。本文基于密云水库水流条件和入库污染物的迁移扩散规律,构建了适合库区水流水质特征的平面二维水动力与水质模型,结合土壤浸泡溶出试验得出的土壤污... 详细信息

南水北调工程来水入密云水库使得库区水位大幅上升,库区周边大面积土壤将被永久淹没。本文基于密云水库水流条件和入库污染物的迁移扩散规律,构建了适合库区水流水质特征的平面二维水动力与水质模型,结合土壤浸泡溶出试验得出的土壤污染物释放规律,开展了南水北调来水后考虑新增淹没区土壤溶出和不考虑土壤溶出两种情景下的水质模拟,分析了南水北调工程来水后新增淹没区土壤TP、TN和CODMn溶出对库区水质的影响。模拟结果表明,在考虑最不利情景下,新增淹没区土壤释放对密云水库库区水质的影响范围小、程度低、持续时间短,对库区水质的影响非常微弱。

关键词：密云水库南水北调新增淹没区土壤溶出二维水质模型

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