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本文选取珠江广州河段为研究区域,采用现场调查与实验测试方法,研究珠江广州河段表层沉积物样品的重金属污染状况及其对重金属Pb、Cu的吸附特性,探讨表层沉积物性质、时间、pH值和初始浓度对重金属吸附的影响。结果表明:
珠江广州河段表层沉积物已受到不同程度的重金属污染,有机质累积量很大,水体受到严重的污染已经持续了较长的时间。同一重金属污染物的变化幅度较大,不同重金属污染物含量差异悬殊。应用地累积指数法评价重金属污染程度的分析结果表明,Cd、Cu是主要污染物,地累积指数都在4级(强污染)以上。表层沉积物中各种重金属元素间均呈现明显的正相关关系,表明在表层沉积物中这些重金属元素的含量具有共同变化的趋势,说明珠江广州河段表层沉积物重金属污染具有一定的同源性。
珠江广州河段表层沉积物对铅、铜的吸附动力过程,均经过一快速吸附和一慢速吸附过程后达到平衡。各站位表层沉积物对铅、铜的快速吸附时间有所差异,但到4h时均能达到平衡。在pH=3.5~6.0之间,珠江广州河段表层沉积物对铜、铅的吸附量均随pH值升高而逐渐增加,表层沉积物对铅的吸附量增加迅速,吸附曲线较陡,而对铜的吸附量增加缓慢。
珠江广州河段表层沉积物对铅的吸附能力远大于铜,其原因可能是,Pb2+比Cu2+更易水解,故其羟基金属离子所引起的吸附就比铜大。
珠江广州河段表层沉积物对铅、铜的吸附等温线与Langmuir和Freundlich吸附等温方程拟合的相关系数均较高,且铅和铜的最大吸附量很高,这表明珠江广州河段表层沉积物对重金属具有很大的吸附潜力。
珠江大桥、猎德涌表层沉积物对铅的吸附等温线较符合Langmuir型,鹤洞桥、平洲表层沉积物对铅的吸附等温线较符合Freundlich型。说明珠江大桥、猎德涌表层沉积物对铅的吸附多为单分子层,多为化学吸附,鹤洞桥、平洲表层沉积物对铅的吸附既有化学吸附也有物理吸附。各站位表层沉积物对铅的最大实测吸附量和按照Langmuir等温吸附方程模拟最大吸附量大小顺序一致,均为珠江大桥>鹤洞桥>猎德涌>平洲。
珠江广州河段表层沉积物对铜的吸附等温线与Langmuir和Freundlich吸附等温方程拟合的相关系数均较高。表层沉积物对铜的吸附更符合Freundlich等温吸附方程,表明珠江广州河段表层沉积物对铜的吸附行为较为复杂,既有物理吸附又有化学吸附。珠江广州河段表层沉积物对铜的最大实测吸附量和按照Langmuir等温吸附方程模拟最大吸附量大小顺序一致,均为猎德涌>珠江大桥>平洲>鹤洞桥。
将表层沉积物样品对Pb、Cu的最大吸附量与表层沉积物的主要化学组分进行单因素线性回归,结果表明:实验条件下,珠江广州河段表层沉积物样品对Pb的吸附行为主要受粘粒含量的影响。而对珠江广州河段表层沉积物吸附Cu影响最大的是有机质量含量,其次是粘粒含量,说明在本文研究范围内,表层沉积物吸附Pb的能力与表层沉积物中的粘粒含量正相关,而表层沉积物吸附Cu的能力主要受表层沉积物中的有机质含量的影响,且Cu的吸附能力与有机质含量呈显著负相关。