梁灘河羅家壩橋斷面底泥重金屬Pb和Zn的吸附解吸規(guī)律研究及風險評價.pdf

1、重金屬進入水體后能與多種陰離子和有機高分子等發(fā)生絡合、螯合作用,形成吸附性較強的配位絡合物和螯合物固定在底泥中,在水體環(huán)境發(fā)生變化時,底泥顆粒表面積累的重金屬等易釋放到水體中,對水體環(huán)境造成二次污染。重金屬不能被生物降解,潛伏期長,會對人體和生物直接或間接造成危害。本研究主要在梁灘河羅家壩大橋斷面布設采樣點,以該點的底泥為對象,研究底泥對重金屬Pb和Zn的吸附解吸規(guī)律、吸附解吸動力學特性及在吸附解吸過程中的Pb和Zn形態(tài)變化,了解重金屬

2、元素污染狀況及生態(tài)風險特征。
　　首先對該采樣點底泥進行了理化性質(zhì)測定,得到:底泥pH為6.86(土水比為1:2.5),略成酸性;主要含有Pb、Cr、Zn、As、Ba和Mn,而Cu、Cd和Hg的含量低于檢出限,其中Cr、Pb、Zn和Mn的含量均高出土壤背景值;有機質(zhì)含量為3.71％;陽離子交換量為256.33mol/kg;重金屬Pb和Zn的殘渣態(tài)占比例均在70%以上,其次為有機結(jié)合態(tài),碳酸鹽結(jié)合態(tài)的含量最少。
　　經(jīng)過等溫吸

3、附解吸實驗,得到:底泥對重金屬Pb和Zn的等溫吸附均在低初始濃度范圍內(nèi)吸附量隨著溶液平衡濃度的增大成劇烈增加趨勢,而在高初始濃度范圍內(nèi),吸附量隨著溶液平衡濃度的增加變化較為緩慢;底泥對Pb的吸附能力大于對Zn的吸附能力;Freundlich方程可以更好的描述底泥對鉛和鋅的等溫吸附情況,而Langmuir方程則不適宜描述鉛和鋅在底泥中的等溫吸附行為;底泥對重金屬Pb和Zn的解吸量均隨著其吸附量的增加而增大,當吸附量較小時解吸量也較小且變化

4、緩慢,當吸附量升高時解吸量迅速增加。底泥樣品對Pb的解吸率均小于對Zn的解吸率。
　　等溫吸附解吸動力學實驗則表明:底泥對重金屬Pb和Zn的等溫吸附動力學曲線趨勢大致相同。吸附量在短時間內(nèi)迅速上升,隨著時間的延長上升速度逐漸減緩。Elovich方程、雙常數(shù)方程、一級動力學方程和拋物線方程均可以用來擬合底泥對重金屬Pb和Zn的等溫吸附動力學特性,且Elovich方程為最優(yōu)擬合方程;底泥中重金屬Pb和Zn的等溫解吸量隨時間變化的情況趨

5、于一致,在短時間內(nèi)解吸量均隨著時間的增加而迅速增大,到一定時間后解吸量隨時間變化不大認為解吸到達平衡。
　　底泥中重金屬Pb和Zn在吸附前后的形態(tài)變化分析表明:陽離子交換機理不是底泥吸附重金屬Pb和Zn的主要機制;底泥所吸附Pb和Zn很難轉(zhuǎn)變?yōu)闅堅鼞B(tài);Pb較容易與底泥中的碳酸鹽形成沉淀或共沉淀,也易與鐵錳氧化物結(jié)合;而Zn則易與底泥中的有機物進行結(jié)合。
　　采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價得知,梁灘河羅家壩大橋斷面底泥中Hg、Cd

6、、As和Cr為輕度污染,Pb和Zn為中度污染;各重金屬潛在生態(tài)風險因子較小,基本無潛在的生態(tài)風險。通過地質(zhì)累積指數(shù)評價表明該處底泥受Pb的污染最嚴重,為偏中度污染,其次Zn輕度污染,而Hg、Cd、As、Cu和Cr可認為無污染。采用污染負荷指數(shù)進行評價得知底泥受As、Pb、Cr和Zn污染情況為中等污染程度。而健康風險評價得到結(jié)論為:七種重金屬經(jīng)皮膚攝入的非致癌風險指數(shù)均小于1,其中Pb產(chǎn)生的非致癌風險最大,其次為Cr;七種重金屬對成人和兒