乌鲁木齐市雪水中重金属污染现状研究-高峰.docx

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1、独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得新疆农业大 学或其他教育单位的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研 宄 生 签 名 ： 时 间 ： 0丨 f年 6 月丨 1 日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解新疆农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：新 疆农业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文 档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手

2、段保存、汇编学位论文，允许论 文被查阅和借阅。本人授权新疆农业大学将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。 (保密的学位论文在解密后应遵守此协议 ） 研宄生签名： I 导师签名： 时间：） |什年 6月 W曰 时间： 26/ 年 PbMnCuNiCd 富集系数与来源分析。乌鲁木齐市雪水中六种重金属元素， Mn、 Ni平均富集系数 小于 10,因此可认为主要来源为自然源。其余四种元素 Zn、 Cu、 Pb、 Cd平均富集系数 均大于 10小于 500,属于中度富集，因此可以认为除了自然来源外还受到人为因素污染 的影响。 雪水与土壤、 TSP中

3、重金属含量比较。乌鲁木齐市雪水和 TSP中六种重金属浓度含 量高低排序一致，为： ZnPbMtfCuNiCd;而土壤中六种重金属浓度含量高低排序 为 ZnMnPbCuNiCd。 六种重金属中 Zn的含量最高，其中 TSP中 Zn含量为 278.66ng/L; Cd的含量最低，其中土壤中 Cd含量为 0.73ng/L。 关键词：乌鲁木齐；雪水；土壤； TSP;重金属； The Research on Heavy Metal Pollution in Snow in Urumqi Abstract Urumqi as the capital of the xinjiang autonomous r

4、egion, is the political economic and cultural center. With the development of social and economy, The problem of environmental follution is becoming more and more attention of the people. Heavy metal pollution is closely related to our life. This study give priority to with snow and little of soil a

5、nd TSP, Through detection of heavy metal content in them, provide reference to solve heavy metal pollution in urumqi. Form collect snow soil and TSP in different sampling points and different functional areas. By using flame atomic absorption spectrometry and graphite fiimace atomic absorption spect

6、rometry o measure the Cd、 Pb、 Cu、 Ni、 Zn and Mn contents. By using Excel2003 and SingPlotlO.O to analysis of the the source of heavy metal and the distribution of heavy metals, and evaluation of heavy metal pollution with relevant standards. Make a preliminary exploration to after work. Six kinds of

7、 heavy metal content in the snow in urumqi. The range of Cd is 0.84 15.74ug/L; the range of Zn is 47.54 547.48g/L; the range of Pd is 25.75 385.43ug/L; the range of Mn is 19.19 271.42ug/L; the range of Cu is 11.07 189.32ug/L; the range of Ni is 3.75 86.94ug/L* There are differences in six kinds of h

8、eavy metal element content， the order of heavy metals element content from high to low is: ZnPbMnCuNiCd* Enrichment factor and source analysis. Average enrichment coefficient of Mn, Ni is Less than 10, main source can be thought of as natural source. Average enrichment coefficient of Zn, Cu? Pb, Cd

9、is between 10 and 500, belong to moderate concentration, can be thought besides natural sources is also affected by the man-made pollution. Heavy metal content in snow campare with soil and TSP. The order of 6 kind of heavy metal content in snow is same as in TSP. The order is ZnPbMnCuNiCd, the orde

10、r of 6 kind of heavy metal content in soil is ZnMnPbCuNiCd. The content of Zn is highest in 6 kind of heavy metal. The content of Zn in TSP is 278.66ig/L? the content of Cd is minimum, concentration in the soil is 0.73fig/L. Key words: Urumqi; snow; soil; TSP; heavy metal. 第 1 章引言 1.1研究问题提出 . 1 1.2主

11、要研宄内容 . 1 第 2章文献综述 . . 2 2.1重金属污染问题 . 2 2.2重金属污染来源 . 2 2.3重金属的危害 . 3 2.4国内外对不同自然介质中重金属的研究 . 5 2.5研究目的和内容 . 7 第 3章研究区域概况与实验方法 . 9 3.1研究区域概况 . 9 3.2材料与实验方法 . 10 第 4章实验结果与分析 . 16 4.1雪水中重金属污染现状与评价 . 16 4.2雪水中重金属富集系数 . 25 4.3不同地区雪水与雨水中重金属含量比较研究 . 27 4.4雪水与土壤、 TSP中重金属含量比较研究 . 28 4.5讨论 . 31 第 5章结论与展望 . 32

12、5.1结论 . 32 5.2展望 . 33 参考文献 . 35 WL . 39 作者简介 . 40 第 1 章引言 1.1研究问题的提出 近年来，伴随着经济的高速发展，城市化、工业化的进程得到有力推动，但同时环 境污染问题日趋严重，越来越受到人们的强烈关注。我们周围的生活环境中，无论是在 大气、雨雪、土壤和水体中都存在着大量有毒有害物质，直接影响着人们的身体健康， 尤其是重金属污染问题显得格外突出。重金属可以直接通过呼吸被人体所吸收，也可以 通过大气、雨雪、土壤、水体、动植物间的转移逐渐富集在人体，产生不良影响，引起 病变，破坏人体健康。重金属污染问题对于现代人，特别是城市居民己成为无法避免的

13、 污染问题。为此，研究不同自然介质中的重金属含量，以及相互之间的比较，乃至最终 全面掌握转移机制，不论在人们健康层面还是社会的科学发展等方面都有着实际长远的 意义。 1.2主要研究内容 本文研究区域为乌鲁木齐市，对市区不同功能区的 10个采样点降雪、大气颗粒物、 土壤中的重金属 Ni， Cu, Pb, Cr, Zn， Mn进行样品采集，之后带回实验室分析，得到 几种重金属含量，进行对比分析研宂，以此了解乌鲁木齐市自然介质中的重金属污染情 况，针对结果提出一定的建议和措施，为今后乌鲁木齐市重金属污染治理，提供科学的 理论依据，以期降低重金属污染对市民健康带来的不利影响。 第 2 章 文 献 综

14、述 2.1重金属污染问题 金属的比重大于 4.5 g/cm3的称为重金属。也有定义密度大于 4的近 60种元素或者 大于 5的45种元素为重金属。需要特别说明的是砷和砸，虽然两者是非金属，但是由 于它们的毒性和某些特性与重金属非常相似，所以同样将其列入重金属污染物控制名单 中。现在环境污染中所说的重金属主要指的是生物毒性明显的荥、铅、铬、镉以及非金 属砷，同时也指有一定毒性的金属如锋、铜、镍、钴、锡、钒等污染物 m。 人们日常生 产生活行为所引起的重金属对大气、土壤、水体、动植物等的污染，即所谓的重金属污 染。 2.2重金属污染来源 2.2.1雨雪中重金属污染来源 雨雪中重金属一般来源于大气颗

15、粒物中，雨雪在形成和降落过程中对重 金属起到了 凝聚和搬运的作用。一般情况下重金属在雨雪中含量相对较低，但是遇到一些气象现象 和某段时间污染加重等特殊情况，雨雪中的重金属含量也会升高，产生酸雨等现象，大 量重金属间接的通过作物或者直接通过地表饮用水等途径，污染环境，影响人体健康。 所以，雨雪中携带的重金属所引起的相关污染问题也应得到足够的重视。 2.2.2大气中重金属污染来源 大气颗粒物中重金属的来源有很多，大致分为自然源和人为源两种途径。自然源一 般来自于地壳土壤本身所带金属，由于气象等因素扩散至大气中。人为源一般是由于人 类生产生活行为所 引起的，其中包括工业排放、汽车尾气排放和粉尘等因素

16、 【 2。数据显 示，自然源进入大气的重金属中，铅所占比例最小，只有 3.5%左右，其次是镉约占 15%, 比例较高的两个元素为铬和铜，它们所占比例约为 59%和 44%。人为源所释放的重金属 铅、镍、辐、铜、钴数量远远大于自然源释放量。各种人为源释放途径中，化石燃料燃 烧和冶炼金属成为最主要重金属的来源方式。大气中的重金属可以间接通过食物链被人 体吸收，也可以直接通过呼吸作用影响人体健康，所以大气中重金属污染对人危害很大。 2.2.3 土壤中重金属污染来源 通常在自然情况下，土壤中重金属主要来源于挑壳和残落的生物物质，一般情况下 含量较低，不会对人体和生态系统造成巨大危害。使土壤受到重金属污

17、染的首要原因是 人为作用。在金属矿藏开发、城市化、固体垃圾堆积以及为提高农业生产而施用农药、 化肥及污水灌溉中，都可以使重金属在土壤中产生大量积累 * 城市地面灰尘中的重金属，一部分在风力、交通流动和人的作用下被扬起，进入大 气中成为大气颗粒物；另一部分也可以进入水体中形成水体悬浮物，最终通过沉降成为 水体沉积物，同时依然可以成为土壤的一部分。另外，土 壤中的重金属则由于降水和渗 漏等作用进入水体，同时水体中的重金属也可通过灌溉重新回到土壤中。积累在土壤中 的重金属还是可以通过进入水体，或者进入农作物，从而对人体及生态系统造成重大危 害。 2.3重金属的危害 2.3.1 Ni的危害 大量的重金

18、属 Ni会损害人的皮肤并破坏细胞代谢 3。镍离子可通过多种方式进入到 动植物细胞内并且可以与多种生物组织互相结合 8】 ，改变细胞某些功能及结构 P， 1叱 镍、铜、铬都被美国环保总局划为优先控制污染物。 Ni是可以促进肿瘤生长，现在全球 己开始关注它的致癌作用。人体长期吸入 Ni可能引起肺癌、鼻癌，并且可能会引起肺 炎、皮炎等。另外， Ni也可导致口腔癌、直肠癌和咽癌等。经皮肤接触而患皮炎人数从 上世纪以来急剧增多，科学家进一步发现镍过敏与手部湿疹有一定关系 11。 2.3.2 Cu的危害 Cu是人体所必需的微量元素之一，同时 Cu是重金属污染元素也是植物所必需的营 养元素，铜过量会影响农作

19、物的生长与最终产量，并且通过食物链对人畜健康都产生巨 大危害。 Cu在入体内主要聚集在血液、肝、脑和肾里，如果人体内的 Cu过多，会损害 细胞膜、引起内部血红蛋白病变， 并且影响某些酶的活性，造成贫血、肝和肾坏死、神 经异常，乃至死亡。另外，在一些生产环境中，工作人员如果长期接触到微量的铜粉尘 , 会引起结膜炎、鼻血和鼻炎，有时还可以引发食欲降低、呕吐、恶心、腹痛等胃肠道病 症，另外也会使人的皮肤和毛发变成黄绿色，同时引起皮肤瘙痒。人体内 Cu的含量还 与癌症的发病率有一定关系。我国对食品铜的允许量在 l mg/kg1 2.3.3 Pb的危害 Pb的主要污染源来自蓄电池、涂料、冶炼、五金和电镀

20、等工业等行业棑放的废水 废气废渣以及汽车尾气排放。大气中 Pb的污染源主要来自于汽车尾气排放，其占据大 气污染总排放量的 88%，其次是含 Pb废弃物的焚烧和工业生产垃圾心 15。 Pb可以聚集 在人体内，同时它被认为对人体不具有任何有益的作用，它的毒性具有持久性。 Pb通 过呼吸系统和消化系统进入人体内，对人体危害主要表现在以下几方面： （ 1)对肾脏影 响； （ 2)对神经系统有影响； （ 3)与血红素结合。 Pb有极强的亲和力，影响和损伤人 体许多器官和系统，例如，肾、肝、泌尿系统、免疫系统、生殖系统等以及细胞的基本 生理活动和基因的表达。铅往往伴随食品进入人体内，只有大约 5% 10%

21、真正被人体 吸收，但是长时间摄入铅，可引起铅在体内的蓄积，我国对食品铅的允许标准为 1 2mg/kg 2.3.4 Cd的危害 Cd污染主要来自于电镀、染料、采矿、冶炼、化学制品以及一些光敏元件等行业 排放的“ 三废 ” 物中。原油中普遍含有微量的镉，在燃烧过程中可以释放转移到大气， 最终沉入土壤 16。 Cd毒性很强，对人体的危害很大。 Cd可在人体中 累积，半衰期可以 持续 16 33年，并引起急慢性中毒 171。众所周知的日本富山骨痛病事件（中毒患者超 过 280人，死亡 34人 )， 就是因为食用了炼锌厂未经处理的含镉废水污染后的米和水所 引起的 18。镉对人体健康的危害主要表现在： （

22、 1)早期损害：一部分人有肾功能不全症 状，包括肾性蛋白尿、高钙尿、糖尿以及尿锡浓度增高； （ 2)慢性镉中毒症；一部分人 具有以骨骼损害为特点的病症， X光拍片可看见到骨质软化、骨质疏松等病症，病者腰、 背、骨关节疼痛，肢体有变形。中毒症是早期损害的进一步发展，因钙丢失过多，钙补 充不足而导致骨质疏松。 Cd在人体中具有较高的积累性，因此，食品中 Cd的允许量比 较严格，我国规定食品中的 Cd允许量限制在 0.03 0.2mg/kg之间。 2.3.5 Zn的危害 Zn对人体有很重要的作用，人体内 Zn浓度过高会损伤免疫系统，抑制机体生长发 育，并使酶的活性降低，体内正常机理活动也受到很大的影

23、响，同时血清脂蛋白和细胞 膜的脂蛋白也会变化，生物膜结构和功能从而也跟着变化。 Zn摄入过量会引起头晕、 呕吐、腹泻等症状，甚至还会诱发新生儿无脑畸形或脊柱裂、髙血压及 Zn中毒等。 2.3.6 Mn的危害 Mn用途广泛，几乎关系到生活的方方面面。在钢铁工业中， Mn是位于铁之后第二 重要的金属元素，钢铁工业消耗掉几乎 90%以上的 Mn。 随着科学技术的进步， Mn在 其他方面的用途也越来越广泛，如电子工业上软磁铁氧化体的应用 19】 。 Mn能与许多酶 的合成与作用，促进氧化细胞内脂肪，使肝脏内的脂肪含量降低，同时唤醒多糖聚合酶， 促使蛋白质和维生素 B、 C合成，造血功能增强； Mn还可

24、以传递中枢神经激素，它还 是某些金属酶的一部分，具有增加免疫功能2(1】 。过量 Mn进入体内则会引起 Mn中毒， 中毒 机制可能与下列三方面有关： （ l)Mn对线粒体有特殊的亲和力， Mn存在于含有线 粒体的神经突触和神经细胞中，可以影响 ATP合成，对产生细胞能量代谢产生障碍，使 神经细胞发生病变。 (2)生物体内的 Mn可以让自由基氧化作用得到抑制，导致细胞死亡。 (3) Mn的存在可以使钙在细胞内增加，然后钙活跃依赖核酸酶、蛋白酶，使细胞突变并 坏死；钙离子浓度增大又可以促进生成自由基，造成恶性循环 22。 Mn中毒还能损伤脑 功能，早期症状多表现为性格或情绪改变，运动能力改变，记忆力降低，情绪部分会出 现焦虑、慌乱、抑郁、紧张、易于疲 乏、易怒；后期表现为一系列的锥体外神经性障碍， 近似帕金森综合征 2.4国内外对不同自然介质中重金属的研究 2.4.1国内外对雨雪中重金属污染的研究