安徽省典型区域重金属污染现状与评价-陈晨.docx

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1、单位代码 ： 10359 分类号 ： X82G-2 学 号 ： 201011181073 密 级： 冬 /e*名子大彳 Hefei University of Technology 硕士学位论文 MASTER DEGREE THESIS 论文题目： 学位类别： 学科专业： (工程领域 ) 作者姓名： 安徽省典型区域重金属污染现状与评价 学历硕士 环境科学 陈晨 导师姓名： 汪家权教授 郑志侠高工 完成时间 2013年 04月 安徽省典型区域重金属污染现状与评价 Heavy metal pollution state and evaluation of typical area of Anhui

2、 Province 作者姓名 陈 晨 学位类型 学历硕士 学科、专业 环境科学 研宄方向 环境规划与管理 导师及职称 汪家权教授郑志侠高工 2013年 4月 合 肥 工 业 大 学 本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业 大学硕士学位论文质量要求。 答辩委员会签名： （ 工作单位、职称 ) 主席 : 委员： 导师 : 安徽大学 合肥工业大学 合肥工业大学 合肥工业大学 合肥工业大学 合肥工业大学 教授 教授 教授 教授 教授 教授 安徽省环境科学研究院高工 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师指导下进行大量的研宄工作后所取得的研究成果。除了 文中特别加以标注和致谢的地方外，论

3、文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包 括为获得 合肥工业大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 学对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明，在此向他们表示谢意。 学位论文作者签字： 签字日期：年十月 2 1 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 合肥工业大学 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 合肥工业大学 可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。 (保密的学位论文在解密后适用本授权书

4、 ） 学位论文作者签名： 签字曰期 ： 年 屮 月 巧 曰 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字曰期 ： 年 f月 2曰 电话： 邮编： 摘要 本文以铜陵和颖东区两个村子为研宄对象，通过野外调查，采集土壤、蔬菜、沉 积物以及水体样品，采用 ICP-MS测定沉积物、土壤和农作物中 6种重金属元素 Cr、 Cd、 As、 Pb、 Cu以及 Zn， 测定了水体总的 Cr含量。对铜陵新桥河流域土壤中重金属 元素的相关性进行分析，并进行了评价。对颖东地区农田土壤重金属污染状况和农作 物中重金属含量，评价了重金属污染程度，并采用统计方法进一步分析了土壤和农作 物重金属含量之间

5、的相关关系，以期为防止蔬菜重金属污染提供参考依据。得到如下 结论： 1铜陵新桥河流域周边地区土壤中，除了 Cr以外，其他元素均超过了铜陵土壤背 景值，重金属污染程度的顺序为 CdCuAsZn, 土壤重金属污染物以 Cd和 Cu为主。 2铜陵新桥河流域周边土壤中重金属相关性显著， Cd与 As、 Pb、 Zn， Pb与 Zn之 间有显著相关性， Cu与 Cd、 As、 Pb， Cu与 Zn之间也有较大的相关性，土壤重金属污 染主要是因为人类活动，附近有凤凰山铜矿和新桥硫铁矿，说明采矿活动是造成铜陵 新桥河流域附近土壤受重金属污染的主要原因。 3阜阳颍东区农田土壤重金属单因子污染指数均小于 UY村

6、和 X村农田土壤综合 污染指数小于 0.7, 土壤污染程度为安全等级，污染水平为清洁。养殖场附近土壤则 处于警戒水平。研宄区农田土壤总体未受到污染，适合种植蔬菜。 4不同种植物对重金属的富集率不同，同种植物对不同金属的富集效率也不同。 乌菜和菠菜对 Cd的富集系数很大。所有蔬菜的 Cr含量均超标， As、 Cu和 Zn元素的 含量均低于蔬菜中重金属食品卫生限量标准。从蔬菜综合污染指数可以看出，颖东区 蔬菜重金属污染程度顺序为：小葱 菠菜 萝卜 大白菜 蒜苗 小白菜 乌菜 青 菜。 5蔬菜中重金属与土壤中重金属之间呈正相关，采用目标危险系数 （ THQ)的方法 对颖东区居民食用蔬菜的健康风险进行

7、了评价，显示累计 THQ小于 1，对人体健康风 险不大。 关键词：重金属土壤蔬菜相关性污染评价 Abstract This work mainly investigates the heavy metal pollution conditions in both Tongling city and Yingdong district of Fuyang city. The samples from soil, vegetable and water of these areas have been collected and determined to acquire the concentr

8、ation of 6 different heavy metals which includes Cr、 Cd、 As、 Pb、 Cu and Zn by ICP-MS method. The samples collected from the soil near the XinQiao river of Tongling city has been measured and evaluated. We can better evaluate the pollution level by analyzing the heavy metal content of both the plant

9、soil and farm crops in Yingdong district. Statistical method has been applied to analyze and obtain the relationship between the concentration of heavy metal in soil and the concentration of heavy metal in crops. As a result, we can provide some helpful reference to prevent heavy metal pollutions on

10、 crops. The results obtained came to the following conclusions: 1. The concentrations of heavy metals in Xinqiao stream soil exceed the soil background values in Tongling except the concentration of Cr, the degree of pollution follows this order: CdCuAsZn. Heavy metal contaminations are mainly from

11、Cd and Cu. 2. Correlation analysis indicates that there are highly positive correlation between Cd and As、 Pb、 Zn, Pb and Zn. The correlation between Cu and Cd、 Cu and As、 Cu and Pb, Cu and Zn are also positive correlation. The main reason of soil heavy metal pollution is human activities, such as m

12、ining in Fenghuangshan Cooper Mine and Xinqiao Pyrite Mine. It indicates that mining is the cause that the soil undergoes heavy metal pollution near the XinQiao River in Tongling city. 3. The heavy metal pollution index of Yingdong farmland soil is less than 1. The comprehensive pollution index of Y

13、 village and X village is both less than 0.7, which indicated that pollution degree is safe and pollution level was still clean. However, the soil near the farm is in alert level. The soil in the study area in the mass is not contaminated, and it is suitable for the cultivation of vegetables. 4. The

14、 enrichment ratio of heavy metal is different because of different species of plants. Different vegetables have different bioaccumulation abilities of the same heavy metal. On the contrary, tah tsai and spinach have high bioaccumulation abilities of the cadmium. Chromium concentration in all kinds o

15、f vegetables has exceeded the standard level. The content of As、 Cu and Zn was still lower than hygienic standard of vegetables. From comprehensive pollution index of vegetable, we can conclude that the heavy metal contamination level of vegetable is in order of: onion Spinach radish Chinese cabbage

16、 garlic cabbage tah tsai vegetables. 5. Heavy metals between soil and vegetables were correlated with each other using Pearson correlative analysis, Target Hazard Quotient (THQ) has been applied to evaluate the health risk of local resident in Yingdong district. The result shows that accumulated THQ

17、 is still less than 1， which indicates that Yingdongs vegetables are not harmful to local population. Key words： heavy metal, soil, vegetable, correlation, pollution assessment 致谢 三年读研时光一晃而过，值此论文完成之际，我衷心的感谢我的导师汪家权教授 和郑志侠高工。在选题，资料收集，论文实施以及撰写过程中，导师都花费了大量的 时间和精力并提出了很多宝贵的修改意见。在三年的学习和研宄工作中，导师渊博的 学识、严谨务实的

18、治学精神将使我 受益终身。在环科院近两年的实习中，郑志侠高工 在学习上给予了很多的帮助，让我学会了独立。在此向我的导师致以崇高的敬意和衷 心的感谢。 感谢实习期间，唐晓菲工程师对我的实验给予耐心的帮助，感谢翟亚男在学习和 生活上给予的帮忙，感谢褚华男在学习上给予的帮忙，感谢王蕾蕾师姐、吴文在实验 中的帮助，以及代素红、胡洁对论文的帮助。 还有我的室友陈婧、丁芳芳，当生活上遇到困难，是你们的关怀让我感到温暖。 感谢陈曦，李若愚，钱鑫的鼓励和帮助。 特别感谢我的家人，他们始终如一的关怀。鼓励和默默的付出，是我得以顺利完 成学业 。 最后，谨向所有给予我关心、帮助、鼓励和支持的老师、同学及亲朋好友表

19、示诚 挚的谢意和由衷的祝福。 目录 第 1章绪论 . 1 1.1魅属污染 . 1 1.1.1魅属污染概述 . 1 1.1.2魅属的来源 . 1 1.2典型重金属的地球化学性质及环境效应 . 2 1.2.1镉的环境化学性质及环境效应 . 3 1.2.2铬的环境化学性质及环境效应 . 3 1.2.3砷的环境化学性质及环境效应 . 4 1.2.4铅的环境化学性质及环境效应 . 5 1.2.5铜的环境化学性质及环境效应 . 5 1.2.5锌的环境化学性质及环境效应 . 6 1.3重金属污染研究现状 . 7 1.4研究内容和课题来源 . 7 1.4.1课题来源 . 7 1.4.2研究内容 . 8 1.4

20、.3研究目的和意义 . 8 1.4.4技术路线 . 9 第二章研舰基本概况 . 10 2.1典型石广业城市铜陵地刚兄 . 10 2.1.1自然环境状况及地质概况 . 10 2.1.2地形地貌 . 10 2.1.3矿产资源 . 10 2.1.4新桥河流域 . 10 3.2淮河流域典型城市阜阳地区概况 . 11 3.2.1自然环境状况 . 11 3.2.2社会经济概况 . 11 3.3监测试点村概况 . 12 第三章样品的采集及测定分析 . 13 3.1样品的采集 . 13 3.1.1 土壤、农作物样品的采集 . 13 3.1.2水样、沉积物的采集 . 15 3.2水体六价铬的测定 . 16 3.

21、2.1材料与试剂 . 16 3.2.2实验方法 . 16 3.2.3计算公式 . 16 3.3水中总铬的测定 . 17 3.3.1材料与试剂 . 17 3.3.2 方法 . 17 3.3.3计算公式 . 17 3.4 ICP-MS同时测定样品中镉、铬、砷、铅、铜和锌 . 17 3.4.1 ICP-MS分析性能试验 . 18 3.4.2 ICP-MS测定土壤、沉积物和蔬菜样品 . 22 3.5本章小结 . 23 第四章铜陵新桥河土壤污染评价 . 24 4.1铜陵新桥河流域土壤重金属含量分析 . 24 4.1.1测定结果 . 24 4.2新桥河流域土壤重金属评价 . 25 4.2.1评价标准的确定

22、 . 25 4.2.2 土壤污染现状评价方法 . 26 4.3新桥河流域土壤评价结果与分析 . 31 4.3.1单因子污染指数评价和内梅罗评价结果 . 31 4.3.2 土壤重金属生态风险评价结果 . 31 4.4本章小结 . 32 第五章淮河流域颖东地区农业重金属污染研宄 . 33 5.1颖东地区土壤 -蔬菜系统重金属特征 . 33 5.1.1采样区土壤的重金属含量 . 33 5.1.2各元素相关规律 . 33 5.1.3颖东区农田土重金属污染评价 . 34 5.2农作物对土壤中重金属的富集特点 . 35 5.3蔬菜富集系数 . 36 5.4蔬菜质量评价 . 38 5.5蔬菜中重金属的健康风险评价 . 40 5.3.1蔬菜中重金属对人体的潜在暴露量 . 40 5.3.2蔬菜中重金属对人体健康风险的评价 . 40 5.6沉积物中重金属的含量 . 41 5.7 Cr在沉积物 -地表水 -地下水中的转移 . 42 5.8本章小结 . 43 第六章结论和建议 . 45 6.1结论 . 45