中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

港口环境镉和铅的迁移行为研究及模型的建立

王振坤, 靳宏, 李学军, 张弛, 孙鑫, 边涛, 莫宇清, 罗蔷. 港口环境镉和铅的迁移行为研究及模型的建立[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 753-758.
引用本文: 王振坤, 靳宏, 李学军, 张弛, 孙鑫, 边涛, 莫宇清, 罗蔷. 港口环境镉和铅的迁移行为研究及模型的建立[J]. 岩矿测试, 2013, 32(5): 753-758.
Zhen-kun WANG, Hong JIN, Xue-jun LI, Chi ZHANG, Xin SUN, Tao BIAN, Yu-qing MO, Qiang LUO. Study on Migration of Lead and Admium in the Port Environment and Model building[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 753-758.
Citation: Zhen-kun WANG, Hong JIN, Xue-jun LI, Chi ZHANG, Xin SUN, Tao BIAN, Yu-qing MO, Qiang LUO. Study on Migration of Lead and Admium in the Port Environment and Model building[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(5): 753-758.

港口环境镉和铅的迁移行为研究及模型的建立

  • 基金项目:
    国家质量监督检验检疫总局科研课题“进出口资源性矿产品港口环境风险模型研究”(2011IK046)
详细信息
    作者简介: 王振坤,工程师,主要从事化矿、金属材料化学测试和污染生态学研究工作。E-mail: wangzk@tjciq.gov.cn
  • 中图分类号: X826;O614

Study on Migration of Lead and Admium in the Port Environment and Model building

  • 港口矿产品堆场的重金属溶出作为港口土壤、水体的重要污染源不容忽视。本文在天津港口7个有代表性的矿产品堆场采集土壤和水体样品,确定重金属的污染状况;应用微宇宙系统模拟Cd和Pb在港口沉积物和水体生态系统中的迁移行为,通过建立多介质逸度模型对微宇宙系统的模拟情况进行拟合,探索Cd和Pb在沉积物和水体中的归趋和迁移规律。现场采样分析表明,矿产品堆场重金属污染较为严重,其中Cd污染显著,超过国家土壤三级标准。微宇宙系统试验表明,Cd的污染状况分析与现场采样分析结果一致;沉降是Cd和Pb在水环境中主要的迁移过程,在试验时长216 h内,Cd大约有61%保留在沉积物中,倾向于停留在水相中,容易通过水体的平流和扩散扩大污染范围,而Pb有99%保留在沉积物中,更容易吸附在悬浮物表面而向沉积物相沉积。研究表明,露天堆放的矿产品的影响是显著的,应尽可能采用集装箱堆放方式,减少矿石直接与雨水接触的机会,封闭污染通道,降低环境效应。
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  • 图 1  取样点分布图

    Figure 1. 

    图 2  水中镉的模型数据和实验数据比较

    Figure 2. 

    图 3  水中铅的模型数据和实验数据比较

    Figure 3. 

    图 4  沉积物中镉的模型数据和实验数据比较

    Figure 4. 

    图 5  沉积物中铅的模型数据和实验数据比较

    Figure 5. 

    表 1  堆场调研的土壤和水体重金属分析测试结果

    Table 1.  Analytical results of heavy metal elements in on-site soil and water samples

    样品元素w/(kg·g-1)
    1234567标准限值
    20 cm表层土壤Cd 4.26.2-5.764.8-56.10.84~1.05
    Pb50.319.8-55.769.4-20.5350
    60 cm深层土壤Cd 1.83.6-2.432.0-50.00.84~1.05
    Pb 34.9ND-54.711.3-18.4350
    水体Cd ND0.0010.0010.0020.002ND0.0060.1
    Ni0.0270.0230.0320.0280.0011.0780.0511.0
    Hg 0.0030.0180.0050.016ND0.0380.0630.05
    Pb ND0.004ND0.024NDNDND1.0
    注:“ND”表示未检出。
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    表 2  水和沉积物中镉和铅的总浓度值

    Table 2.  The total concentration of cadmium and lead values of water and sediments

    项目时间/h镉的平均值铅的平均值
    沉积物
    (mg/kg)

    (mg/L)
    沉积物
    (mg/kg)

    (mg/L)
    01.70ND77.96ND
    1-0.54-3.40
    3-1.20-8.55
    5-2.47-12.23
    6-2.52-12.36
    8-2.44-8.23
    10-2.38-6.03
    12-2.29-4.62
    242.551.242.24×1020.43
    48-0.85-0.07
    724.190.622.16×1020.01
    96-0.43-ND
    1209.930.392.05×102ND
    144-ND-ND
    1688.840.123.09×102ND
    192-0.18-ND
    2165.670.061.96×102ND
    注:“ND”表示未检出。24~216 h水中铅和镉的浓度由ICP-AES测定,其他时间点样品的浓度由原子吸收分光光度计测定。
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    表 3  模型中的理化参数

    Table 3.  Physical and chemical parameters in the model

    参数符号参数值来源
    水体中悬浮物的体积分数VY1.00×10-6[12]
    沉积物中孔隙水的体积分数VX0.74实验获得
    微粒再悬浮速率/(g·m2·d-1)RR2.50[13]
    微粒沉降速率/(g·m2·d-1)RD6.00[13]
    沉积物-水的质量传输系数/(m·h-1)KMTC4.00×10-4[13]
    系统中水-沉积物的接触面积/m2AS0.18实验获得
    水体中微粒的密度/(kg·m-3)ρp1500[14]
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    表 4  模型中的特征参数

    Table 4.  Characteristic parameters in the model

    参数符号
    参数值来源参数值来源
    摩尔质量(g/mol)M112.4-207.2-
    悬浮颗粒物-水分配系数(mg/kg)KPW2.69×104[13]6.68×105[15]
    沉积物-水分配系数(mg/kg)KSW1.38×104[13]3.33×105[15]
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出版历程
收稿日期:  2012-11-14
录用日期:  2012-12-01

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