人居学院博士研究生答辩安排信息表(邓文博)

发布时间:2017-08-30 17:25:47 点击量:

 

学号

4113022001

姓名

邓文博

导师

安芷生

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研究方向

土壤重金属污染

论文题目

不同污染源影响下的重金属污染现状和溯源研究:以关中地区为例

中文摘要

自改革开放以来,我国经济和社会经历了一个高速的发展期,但是伴随着发展而来的是日益严重的环境问题。近些年来,土壤、水、空气等环境媒介受到不同物质污染的事件屡见报端。因为重金属具有难以降解、毒性以及随处可见等特征,使得重金属污染成为目前一个研究热点。由于工业政策和农业化学品(肥料和杀虫剂)的使用,大量重金属和其它化学物质随着农业活动和空气沉降进入郊区和农业用地,对土壤产生了危害,增加了粮食受到污染的风险。所以,评估这些区域的土壤重金属污染状况是非常重要的。此外,识别重金属污染来源和判断人为活动对污染的贡献率是重金属土壤污染评估中必须考虑的问题。通常情况下,重金属污染来源分为点污染源和非点污染源。所以本文以关中地区农业土壤和凤翔县铅锌冶炼厂附近空气以及土壤为媒介,探讨和研究两个考察区域的重金属污染现状和来源。

本次研究在关中地区采集了227个农业土壤样品,使用X射线荧光光谱法测量土壤样本中的9种重金属含量;在冶炼厂周边区域采集了10个空气沉降样本、52个表层土壤样本、3个植物样本以及若干火电厂煤炭样本,冶炼厂矿石样本和焦化厂煤炭样本,并测量了样本中重金属含量和Pb同位素组成。结合GIS技术和环境污染评价方法评估研究区域的重金属污染状况。采用多变量分析方法识别关中地区农业土壤中重金属污染的来源。采用铅同位素溯源的方法识别凤翔县铅锌冶炼厂周边空气和土壤中Pb的人为来源。经过仔细的分析和研究,主要获得了以下结论:

1.整体来看,关中地区农业土壤中的9种重金属含量全部大于各自的背景值但是均小于两倍背景值,说明关中地区农业土壤存在污染情况,但是并不严重。通过内梅罗评价法(NIPI)评估关中地区农业土壤的污染程度,96.5%的农业土壤样品处于无污染到轻度污染之间,表明关中地区整体的污染水平处于轻度污染,情况可控。通过GIS技术绘制关中地区农业土壤污染分布图,结果显示污染较重的区域集中在西安市周围,以及关中平原的北部和东南部。对关中地区土壤生态风险评估的结果显示,研究区域整体生态风险较轻,呈现北低南高的趋势。

2.使用多变量分析法识别关中地区农业土壤中重金属的来源。结果表明农业土壤中Cr和Ni主要来自自然来源(土壤母质和岩石风化),Pb、Zn和Cu主要受交通排放的影响,其中Zn和Cu的另外一个主要来源是农业生产中所使用的的矿物肥料和杀虫剂。As、Mn、V和Co均来源于工业排放。整体上来看,关中地区农业土壤中73.6%的重金属来源于人为活动,而剩下的26.4%来自自然来源。

3.冶炼厂空气样本中的Pb、Zn、Cd和Cu的含量远远大于各金属在研究区域的土壤背景值,污染最严重的采样点全部位于冶炼厂的下风向,并且这些采样点样本中的Pb含量远远大于其它采样点,说明该地区空气中Pb污染的主要来源是铅锌冶炼厂。通过对比空气样本,背景土壤,矿石以及煤炭中的Pb同位素组成,结果发现空气样本中的Pb同位素更加接近矿石和煤炭中的Pb同位素组成,说明该地区空气中Pb污染主要来自冶炼厂,发电厂也起到一些影响。进一步研究发现植物样本中的Pb同位素组成接近空气沉降样本中的Pb同位素组成。采用二元模型计算空气和土壤对植物样本中Pb的贡献率,结果表明植物样本中85%到99%的Pb来自空气沉降。尽管有一些研究表明,植物可以也通过根茎从土壤中吸收Pb,但是以上结果都说明了该研究区域植物中的Pb主要来源于空气沉降。

4.冶炼厂周边土壤样本中Pb含量的平均值大于该地区土壤背景值。通过地质累计指数评估各采样点土壤中的Pb污染程度,结果表明该地区土壤Pb污染处于无污染到中度污染之间。为了探讨和研究不同实验方法处理得出的Pb同位素组成的溯源效果,本次研究分别使用完全消解法和酸提取法处理样品。Pb同位素的测量结果表明,酸溶态中207/206Pb和208/206Pb的范围分别为0.845~0.88以及2.088~2.128,大于全溶态中的207/206Pb和208/206Pb(分别为0.841~0.875以及2.086~2.125),说明酸提取物中的放射性同位素更加接近于人为来源,证实了相较于完全消解法,酸提取法能更有效地识别Pb污染的人为来源。通过对比土壤样本以及该地区可能的污染物来源中的Pb同位素组成,并且结合当地的实际情况,进一步确定冶炼厂是造成该地区Pb污染的主要来源。

5.本次研究建立全新的距离相关模型来计算不同污染源端元对Pb污染的贡献率,这种模型较好的解决了现存模型计算污染贡献率的种种不足。使用这种模型计算研究区域内各端元对土壤中Pb污染的贡献率,结果表明,冶炼厂(矿石和煤炭)对研究区域土壤中Pb污染的贡献率为71.5%,而另外28.5%的Pb来自于自然源(土壤母质)。通过对研究区域内一些采样点的具体研究,发现新的计算模型得出的结果较好的反映了当地的实际情况。

答辩时间

     2017  年   9  月  2   日     下午   14:30开始

答辩地点

西安交通大学曲江校区西一楼第一会议室

答辩秘书

张云伟

手机号码

工作单位

西安交通大学人居学院

答辩评委

评委人数

姓名

职称/是否博导

工作单位

 

1

顾兆林

教授   是

西安交通大学

 

2

黄少鹏

教授   是

西安交通大学

 

3

刘卫国

研究员 是

中科院地环所

 

4

吴一平

教授   是

西安交通大学

 

5

黄宇

研究员 是

中科院地环所

 

6

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7

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