城市內河沉積物重金屬的分布特性及異位生態(tài)修復研究.pdf

1、重金屬具有生物毒性、持續(xù)性和非生物降解性,是一種危害性極強的污染物。上個世紀,由于工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展,導致環(huán)境中、尤其是水體生態(tài)系統(tǒng)中的重金屬含量激增,沉積物是多種污染物質,包括金屬元素的天然“儲蓄庫”,因而沉積物對水質量的一個重要指標。本文針對北方地區(qū)城市內河沉積物重金屬污染的現(xiàn)象,通過對沉積物中重金屬的含量、分布特性、污染來源及風險評價的研究,通過對污染地區(qū)植被及根際真細菌群落的調查及檢測分析,篩選適于生態(tài)修復的植物品種,同時

2、采用盆栽試驗和分子生物學方法探索了生態(tài)修復的效果及機理,以期為今后重金屬污染內河沉積物的生修復提供參考,并為人類健康和生態(tài)保護提供依據。
　　選擇一條典型的環(huán)工業(yè)區(qū)北方城市內河作為研究對象,通過對河流理化性質及Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Cu、As和Hg的含量的分析,評價了河流重金屬的污染程度,并分析了河流表層沉積物中重金屬的分布規(guī)律及及來源。結果表明所有表層沉積物中重金屬的濃度均高于國家沉積物Ⅰ類標準。表層沉積物重金屬的污染程

3、度依次為:Cd>Zn>Pb>Cu>Ni>Cr>Hg>As;采樣點的重金屬污染程度依次為采樣點F>采樣點D>采樣點C>采樣點B>采樣點A>采樣點E。沉積物中的重金屬主要源自人類活動,包括工業(yè)排放、交通運輸、市政廢水和木器制造業(yè)等,而Hg則主要源于大氣中Hg的沉降。
　　通過對表層沉積物中重金屬的污染及健康風險的評價,表明表層沉積物均受到了重金屬的污染,受檢重金屬中Cd的生態(tài)風險最高,采樣區(qū)域中D采樣點受污染最嚴重,河道表層沉積物中重

4、金屬的潛在生態(tài)風險由高到低依次為:Cd>Hg>Pb>Cu>Ni>As>Zn>Cr;重金屬對兒童和成人造成的健康風程度險依次為:As>Cd>Cr(Ⅵ)>Pb>Hg>Ni>Cr(Ⅲ)>Zn>Cu。
　　根據重金屬賦值形態(tài)的分析結果,重金屬的遷移及生物可利用性依次為:Cd>Pb>Zn>Ni>Cr>Cu>Hg?；诤恿鞯睦砘再|、重金屬的沉降與釋放以及重金屬的分布規(guī)律構建重金屬在河流中的動態(tài)模型。
　　水體重金屬:
　　Vwd

5、Cw/dt=Vs(Cs-Cs')ke+Vw(Ch-Cw)kh-Vw(Cw-Cj)kj+vh(Ch-Cw)-vj(Cw-Cj)-Vw(Cw-Cw')ks。
　　沉積物重金屬:
　　VsdCs/dt=Vw(Cw-Cw')ks+Vs(Chs-Cs)kh'-Vs(Cs-Cjs)kj'-Vs(Cs-Cs')ke+Si。
　　通過對重金屬耐性植物的調查分析,共發(fā)現(xiàn)了分屬7個科的18種優(yōu)勢植物,通過CANOCO軟件,采用余度分析(R

6、DA)的方法按照重金屬的耐受性可以將重金屬耐性植物劃分為4個類群:重度污染耐受型植物、中度污染恢復型植物、恢復型植物和As污染恢復型植物類群,并篩選得到了12種具有重金屬耐性的優(yōu)勢植物。通過進一步檢測分析了這12種優(yōu)勢植物對As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn的修復潛力,結果表明龍葵適于重金屬高度復合污染環(huán)境的Cd修復;酸模和酸模葉蓼分別適于重金屬高度復合污染環(huán)境下Pb和Zn污染修復潛力;酸模和苦荬菜也具有Zn的修復潛力,但是酸模適

7、于污染水平較低沉積物Zn的修復,而大部分優(yōu)勢植物屬于重金屬規(guī)避型植物。通過盆栽試驗進一步研究了酸模、龍葵和酸模葉蓼對沉積物重金屬的修復潛力,結果表明這四種植物均能夠有效提高沉積物中的重金屬的活性及真細菌的總量;沉積物重金屬污染的生物修復應采用植物聯(lián)合修復及合理刈割的管理方式。
　　分別構建了適用于受污染城市內河沉積物的重金屬植物有效性的多元線性回歸預測模型及重金屬植物有效性總權重的離子沖量數學模型,用以預測重金屬復合污染沉積物中重

8、金屬對植物的有效性,總權重的離子沖量模型為:lgwIp=0.888lgwIHM+0.886lgCS-0.098lgOM-1.21lgCEC-2.250lgpH+2.267(R=0.915,F=49.375,n=54,p<0.001)。
　　采用DGGE和16S rDNA克隆文庫技術深入比較分析了優(yōu)勢植物根際圈細菌群落結構與照沉積物的細菌群落結構的差異。過通過序列比對分析,兩個根際圈文庫細菌群落組成較為相似,共鑒定得到81個OTUs