[00875292]黄河包头段水体重金属和稀土污染的环境地球化学研究

该课题来源于国家自然科学基金项目、教育部高等学校骨干教师资助计划项目、内蒙古自治区人才开发基金项目、内蒙古自治区教育厅重大项目及内蒙古自治区自然科学基金项目。黄河包头段水体集高含沙水流水质环境和工业污染于一体，是研究河流水体重金属和稀土污染的典型性和代表性河段。该课题以重金属和稀土元素在黄河水体中的迁移转化、形态分布及生物有效性等研究为切入点，开展了黄河包头段水环境中重金属和稀土元素污染的环境地球化学研究。研究表明，多离子共存溶液体系中重金属在黄河沉积物上吸附和释放能力序列分别为Pb＞Cu＞Zn＞Cd和Cd＞Zn＞Cu＞Pb，竞争吸附实验中，Cu、Pb和Zn的大部分(50.8～87.7%)转入碳酸盐结合态，Cd则绝大部分转入可交换态(60.7～77.3%)；干流沉积物中，Pb、Cd较Cu、Zn易于在碳酸盐结合态和可交换态中富集，但Pb的富集趋势不及Cd明显；Na+、K+、Mg<'2+>、Ca<'2+>、Cl-、SO42-等常见离子的离子强度增大能引起重金属离子活度减小或双电层压缩作用和结构或物理化学性质相似的环境阳离子与重金属间的竞争作用及环境阴离子与重金属的络合作用等均可引起溶液内重金属吸附与解吸平衡的移动；黄河包头段沉积物全样和＜63μm沉积物的表面分形分维值分别为1.91和1.36，粒径对重金属吸附影响程度序列为Cu＞Pb＞Zn≈Cd；竞争吸附对形态转化的影响、急性和慢性质量基准值及Cd的释放浓度可超过EPA人体健康基准85.8倍的实验事实均揭示Cd的潜在生态风险性最大；首次开展了黄河包头段鱼微生态系统暴露实验，构建了可判识水环境中重金属形态与鱼组织器官中有毒金属关系的回归模型，并得出了青鳞子＞鲫鱼＞花鱼骨＞团头鲂＞棒花鱼＞黄河鲤＞赤眼鳟＞鲈塘鳢＞蛇鮈的重金属污染程度序列；黄河沉积物对稀土元素的吸附受控于pH值(弱碱性或碱性利于吸附)，且有Sm<'3>+＞Nd3+≥La3+＞Ce3+的吸附竞争能力序列；与干流相反，支流上覆水中稀土元素主要以溶解态为主，且悬浮态∑REE和溶解态∑REE明显高于干流；干流颗粒物中稀土元素分布模式均属于轻稀土富集，Eu中度亏损型；沉积物与悬浮物中稀土元素的形态分布特征为：残渣态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态＞有机质结合态、可交换态。研究揭示，包头市工业废水排放对黄河干流水体重金属和稀土的污染迭加有重要贡献。该课题对深入探讨高含沙水流水质环境中重金属和稀土元素的环境地球化学行为及潜在危害性具有重要的理论意义和资料价值，为保护黄河水质和城市工业废水对河流重金属污染的研究工作提供借鉴。该课题目前已有24篇文章发表，其中SCI收录4篇。