基本信息
- 项目名称：
- 城市地下水中汞的分布规律和污染研究——以桂林市城区为例
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目在桂林市区选定73个采样点，于2009年丰水期和枯水期分别进行地下水样品采集，建立了5个地下水月监测点，完成为期1年的监测，辅以地下水采样点周边土壤中形态汞的分析,最后通过模拟酸雨淋滤实验，并采用单因子指数法对桂林市区地下水中的汞进行了评价，对发现的5个地下水汞高值区进行实地勘查。研究结果表明，地下水中的汞主要来源于城市工业污染、居民生活污染物的排放、富汞岩石及其风化物的水—岩相互作用。
- 详细介绍：
- 主要研究成果： （1）枯水期地下水Hg含量为0.025-0.23μg/L，丰水期地下水Hg含量为0.01-0.38μg/L，均达到国家地下水质量标准（GB/T14848-93）中Ⅱ类标准。且汞最高值都未超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），这反映出桂林市区地下水总体水质较好。 （2）通过对桂林市区73个地下水监测点样品分析显示：枯水期出现5个汞高值，丰水期出现4个汞高值区。且Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ高值区出现位置基本重合。经现场勘查，这些地下水的高值区大多与工业废水污染、农田污水污染、生活垃圾污染以及富汞岩石的风化物有关。 （3）5个年度监测点的样品分析结果显示：在没有外来污染源的情况下，地下水中的汞含量不随季节变化；暴雨可将面源污染物通过岩溶裂隙直接带入地下水中；欧家村监测点的监测数据表明，岩溶地区由于岩溶塌陷点发育，其污染的地表水更易汇入地下水中。 （4）在暴雨前后，通过对漓江沿岸地下水中汞含量的分析结果显示：洪水期,地下水汞浓度随漓江水的总汞含量增高而增高，显示漓江河水和沿岸地下水有很好的水力联系。 （5）因子分析结果表明，桂林市区地下水中汞含量与土壤中交换态汞（X2）有密切联系，说明土壤中交换态汞（X2）易于通过渗透作用进入地下水中。 （6）模拟酸雨淋滤实验表明，在pH=4.5的酸雨作用下，不同类型的土壤中汞的溶出能力不同，含有机质较多的土壤对汞的吸附力较大；频繁的酸雨沉降亦能大大提高土壤中汞的溶出能力。 （7）单因子指数法的评价结果表明，丰水期时桂林市区地下水中汞的无污染点由枯水期的16个上升到49个，占所有监测点的67.1%，相应的重度污染点减少近5%。其主要原因是由于丰水期降雨量增大，为地下水的补给提供丰富的水量，使地下水中的汞浓度得到有效的稀释。而枯水期时由于地表水的补给减少，地下水中汞的含量普遍升高，在本课题的所有监测点中，有53.0%的监测点水样达到了轻度污染的程度。
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撰写目的和基本思路
- 桂林市典型岩溶区、酸雨区，且处于全国土壤汞高值带的边缘，其地下水又占重要地位。故项目着眼于弄清桂林市区地下水中汞的时空变化规律、污染来源，为防止桂林市地下水汞污染提供科学依据。通过冷原子吸收法对73个采样点的枯、丰水期、5个月观测点及采样点周边的土壤的样品进行汞含量分析。同时，设计了模拟酸雨淋滤实验，以验证酸雨地区汞从土壤中溶出作用。并采用单因子指数法进行了评价，通过实地勘查，探讨了汞的来源。
科学性、先进性及独特之处
- 桂林是风景独特、闻名于世的旅游城市。岩溶地下水以其独特的形式成为桂林宝贵的旅游资源，同时也在桂林的工农业生产和人民生活用水等方面占有重要地位。本课题以桂林市城区地下水中汞的污染及分布规律为中心展开研究，用单因子指数法划分出桂林城区地下水污染区段，从多个影响因素对地下水汞污染进行了全面的分析探讨，信息量大。经中国期刊网查询，专门针对地下水中汞污染研究的相关文献目前未见报道。
应用价值和现实意义
- 桂林市为广西典型喀斯特地貌地区，蕴藏着丰富的地下水资源，但由于岩溶裂隙发育，地表水与地下水有很好的水力联系，相对于其他城市地下水更易受到污染。近年来随着桂林社会、经济的迅速发展，人类活动对地下水的水质变化产生了很大影响。本项目的研究成果不仅可为防止桂林市地下水汞污染和保护宝贵地下水资源提供科学依据，还可为其他岩溶城市地下水研究提供借鉴资料。为促进人类、环境和经济的和谐发展的大目标做出应有的贡献。
学术论文摘要
- 在桂林市区150平方公里范围内，选定73个采样点，于丰水期和枯水期分别进行地下水样品采集，并分析了其中的汞含量，以研究地下水中汞空间分布规律；同时建立了5个典型地下水点进行年度监测，以研究地下水中汞的年度变化规律；辅以地下水采样点周边土壤中形态汞的分析，以研究汞的水-土相互作用；最后通过模拟酸雨淋滤实验，以验证酸雨地区汞从土壤中的溶出作用。本文采用单因子指数法对桂林市区地下水中的汞进行了评价，并对汞的高值区进行了实地勘查。研究结果表明：桂林市枯水期地下水汞含量为0.025-0.230μg/L，丰水期为0.010-0.380μg/L；地下水汞的高值区大多与工业废水污染、农田污水污染、生活垃圾污染以及富汞岩石的风化物有关；在岩溶地区，暴雨期间大量的面源污染物可以随地表径流通过岩石裂隙和岩溶管道进入地下水，使地下水中汞含量增高；模拟酸雨淋滤实验证明，土壤中汞的溶出量随土壤中有机质含量减小、酸雨酸度的增大和淋滤次数的增加而增大；土壤中的可交换态汞与地下水汞关系密切。由于汞具有较强的生物蓄积作用和抗微生物降解作用，故可在环境中长期存留并富集，汞的污染和危害是一个绝不容忽视的环境问题。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]崔祥琨,郭盛彬,宋旭.浅浅谈地下水污染来源及防治对策.科技资讯,SCIENCE & TECHN0LOGIY INFORMATION,153. [3] Gambrell R P．Trace and toxic metals in wetlandL：A Review，Journal of Environment Quality，1994，23（5）：883～891． [4] 蒋基权,邓曼玲,尹宁, 秦田秀.桂林市农村生活饮用水卫生现状分析.应用预防医学,2010,16(1). [6]陈文俊等, 中国南方岩溶地下水.地质学报第二期.1981. [11] 程爱珍，韦华红. 安徽农业科学, Journal of Anhu iAgri Sci 2010 , 38( 9 ): 4683- 4685. [13]王玉秋,钱茜.浅谈地下水污染来源危害及防治对策,山东环境,2000年增刊. [20] 钱建平,张力等．桂林市及近郊土壤汞的分布和污染研究[J]．地球化学，2000，29（1）：94-96. [22]程爱珍,韦华红. 广西酸雨时空分布和季节变化特征分析[J].安徽农业科学,2010,38（9）：4683-4685. [23]郭朝晖,廖柏寒,黄昌勇.酸雨对环境中重金属化学行为的影响[J].环境污染治理技术与设备,2003,4（9）：7~11. [24]江帆,李静,魏世强.模拟酸雨对林地黄壤汞溶出的影响[J].重庆师范大学学报（自然科学版),2005,22（2）：50~53.
同类课题研究水平概述
- 汞污染是国际上热点关注的问题之一。2003年的《全球汞状况评估》报告指出，汞在全球大气、水和土壤中的含量已增加了三倍左右，在工业区附近汞的含量更高，汞污染的不断加剧对人类健康和环境造成了极大危害。对于汞污染问题，Pastor等调查表明：水环境中的汞污染越严重，水生动物体内的汞含量也就越高。水体汞污染可通过蓄积作用蓄积于生物体内；土壤汞污染通过植物的对汞的蓄积作用转移至植被中，或通过雨水的作用释放至地下水中，进入食物链，最终危害人类健康。日本的水俣病就因此而闻名的。Bloom NS.Watras CJ的研究表明，不同地区部分采样数据显示，雨水中总汞含量2.0-5.0 ng·L-1，甲基汞含量0.15 ng·L-1，雪中总汞含量4.0 ng·kg-1，甲基汞含量0.05 ng·kg-1。污染水体中总汞含量可以高达ug·L-1级。国内研究中，据曾昭华研究显示长江中下游地区的江汉平原东部地区, 地下水中汞的集中值为 0.0105μg/L, 江西省鄱阳湖区为0.0096μg/L, 长江三角洲南部区为0.0120μg/L。1979—1981年广西水文地质工程地质队对桂林市74个各类地下水点进行了长期监测，检出含量超标的污染物质有：细菌、耗氧量、矿化度、PH值等17种;多年平均含量超标的污染物质有：细菌、大肠杆菌、氨氮、亚硝酸盐、氮、汞等9种，其中超标污染较重的有汞、酚、氰化物3种。1999年广西卫生防疫站在桂林地下水中普遍检出酚、氰化物、铬、铅、汞等污染物，其中汞和酚污染较重。近年来，钱建平、叶军在对桂林市近郊主要地层汞含量分析表明，分布较为广泛的下石炭统岩关组碳质页岩汞含量偏高，碳质页岩汞平均值可达165×10-9，最高为95×10-9，易于成壤，是形成桂林地区土壤汞高背景分布的重要因素。同时，据牛凌燕的研究表明酸雨其他条件不变的情况下，pH 越低，土壤中汞释放量越大，这种变化在较低 pH 值时表现明显，而当 pH 值分别上升至4.5 和5.6时这种差异则不明显。而桂林市是南方主要酸雨地区之一，给该区汞高值背景下土壤中的汞溶出提供了有利的条件。汞污染是许多城市和地区共同面临的带有普遍性的问题。但通过查阅大量文献得知，前人的工作仅局限于大气汞、土壤汞、河流汞的污染调查和研究，而专门对于地下水汞污染的调查研究却鲜有报道，尤其是针对桂林市城区地下水汞的研究则是少之又少。
