廈門西港柱狀沉積物重金屬污染的鉛同位素示蹤研究（開題報告）

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：化工學(xué)院 專業(yè)班級：　2009級環(huán)境科學(xué)　

課題名稱 廈門西港柱狀沉積物重金屬污染的鉛同位素示蹤研究

1、本課題的研究目的和意義：
沉積物中重金屬污染研究已成為現(xiàn)代環(huán)境分析化學(xué)研究領(lǐng)域的一個主要方向。近年來研究表明，沉積物中的重金屬總量不能充分反映重金屬污染物對環(huán)境的危害，環(huán)境中重金屬的遷移性、生物有效性及生物毒性與重金屬污染物在沉積物中的來源及存在形態(tài)有重要的聯(lián)系。因此，沉積物中的重金屬的來源及其污染程度的分析已成為沉積物研究不可缺少的部分�；谘芯繉ο蟮你U同位素組成只與源區(qū)的鉛同位素組成特征有關(guān)而與重金屬的遷移行為和軌跡無關(guān)這一認識，鉛同位素示蹤技術(shù)在判別沉積物重金屬污染來源方面已起到獨特的作用。利用環(huán)境物質(zhì)的Pb同位素組成、Pb同位素混合模型和源區(qū)參數(shù)計算結(jié)果，示蹤重金屬污染的來源和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而為采取污染防治措施提供科學(xué)依據(jù)。
廈門海域是我國東南沿海的重要港口和對臺貿(mào)易口岸。自20世紀(jì)80年代開始，就有許多學(xué)者對該地區(qū)的重金屬特征進行了研究。廈門西港地區(qū)的最大流入河流是九龍江，且廈門西港本身還是河流徑流和海洋潮流相互作用的地區(qū)。它主要承接了九龍江兩大支流(北溪和西溪)的來水和泥沙，同時隨著潮汐運動吞吐著臺灣海峽的潮流，由于受到其獨特的海岸以及水下地形地貌和沿海諸島(廈門島、
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存形態(tài)和生態(tài)環(huán)境危害與修復(fù)等內(nèi)容取得很多的成果，為區(qū)域環(huán)境狀況評價及其保護和整治提供很多科學(xué)依據(jù)和可行措施。
2.2 沉積物重金屬污染來源研究
沉積物重金屬污染來源現(xiàn)在主要利用穩(wěn)定同位素來示蹤。穩(wěn)定同位素指在正常的地球變化過程中并不轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素的核素。自Rutherford于1919年發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、Chadwick1932年發(fā)現(xiàn)中子以后，人們就開始了對穩(wěn)定同位素的研究。尤其是20世紀(jì)80年代以后，隨著同位素質(zhì)譜測試技術(shù)的改進，大大拓寬了穩(wěn)定同位素的研究領(lǐng)域。除了“穩(wěn)定同位素地球化學(xué)”已形成一門獨立的學(xué)科外，穩(wěn)定同位素技術(shù)還廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。由于在特定污染源中具有特定的穩(wěn)定同位素組成，其組成的含量分析結(jié)果精確穩(wěn)定、在遷移與轉(zhuǎn)化過程中具有組成不變的特點，故已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染事件的仲裁、環(huán)境污染物的來源分析與示蹤中。穩(wěn)定同位素沒有放射性，不會造成二次污染，人們逐漸把環(huán)境監(jiān)測用的放射性標(biāo)記物轉(zhuǎn)向穩(wěn)定同位素標(biāo)記物[8]。
目前在污染物質(zhì)的來源解析中，基于污染物中的某些化學(xué)組成物質(zhì)在采樣、提取與分析過程中易發(fā)生降解而使解析結(jié)果產(chǎn)生誤差。利用穩(wěn)定同位素的源解析技術(shù)克服了這一缺點，使解析結(jié)果穩(wěn)定可靠。目前各國鉛污染、鉛中毒狀況較為嚴(yán)重和普遍，大氣、水源、土壤、食物都遭到了不同程度的污染。鉛污染的重要途徑除鉛金屬加工工業(yè)污染外，還有含鉛汽油的廢氣污染、燃煤污染、室內(nèi)油漆、學(xué)習(xí)用品及玩具和食物攝入等途徑。基于目前現(xiàn)狀需要對不同環(huán)境中鉛的來源進行識別，穩(wěn)定鉛同位素指標(biāo)206Pb/207Pb可以滿足來源解析與示蹤的要求，已被運用到土壤、地下水、降水、大氣、湖泊沉積物等介質(zhì)中鉛來源的研究中[8]。
2.3 鉛同位素示蹤方法的原理
鉛有四種穩(wěn)定同位素208Pb、207Pb、206Pb、204Pb。由于鉛同位素分子的質(zhì)量數(shù)大，不同同位素分子之間相對質(zhì)量差小，幾乎不產(chǎn)生同位素分餾，因此在次生作用過程中，即使所在系統(tǒng)的物理化學(xué)條件發(fā)生改變，它們的同位素組成一般也不會發(fā)生變化。其同位素組成主要受源區(qū)鉛含量及放射性鈾、釷衰變反應(yīng)的制約，而基本不受形成后所處地球化學(xué)環(huán)境的影響。因此，在環(huán)境污染研究方面，常常利用鉛同位素這種特殊“指紋”來示蹤污染源[9]。目前可結(jié)合四種鉛同位素比值（206Pb/204Pb，207Pb/204Pb，208Pb/204Pb和206Pb/207Pb）進行綜合討論，對所測沉積物樣品的鉛同位素比值數(shù)據(jù)以圖形方式進行描述和分析：鉛同位素比值與鉛濃度關(guān)系圖，描述鉛同位素組成隨鉛濃度（主要污染區(qū)樣品點）增減所呈現(xiàn)的趨勢；鉛濃度和鉛同位素比值深度柱狀圖，表現(xiàn)兩者在土壤/沉積物中的縱向分布特征；鉛濃度和鉛同位素比值時序圖，為研究環(huán)境鉛在一段時期內(nèi)的演化提供線索；同位素比值關(guān)系圖，描述隨著空間或時間的不同分布，同位素組成的變化趨勢；沉積物鉛同位素比值與鉛濃度的關(guān)系圖，通過對樣品點作趨勢擬合直線，得到它與比值坐標(biāo)軸的截矩，此截矩所表征的同位素比值有可能是（或接近）潛在的鉛污染源所具有的同位素組成。另外，還可以利用同位素混合模型：利用一個簡單的混合模型，通過對“過量鉛同位素”比值的計算，從給定區(qū)域?qū)ふ乙恍┿U污染源的線索[10]。
2.4 國內(nèi)外沉積物重金屬鉛同位素示蹤的應(yīng)用
從20世紀(jì)70年代，鉛同位素已經(jīng)開始被運用在追溯重金屬環(huán)境污染、氣體排放、污水污染和重金屬的環(huán)境影響中[11]。早在1972年，Chow[12]通過測定了北美汽油和煤的鉛同位素組成，發(fā)現(xiàn)大氣中兩種重要的鉛來源（汽油鉛和煤鉛）的同位素組成有明顯的差異，可以用來示蹤和鑒別大氣環(huán)境中的鉛污染源。之后鉛同位素示蹤技術(shù)在判別土壤、大氣、水體和人體中鉛與相關(guān)重金屬污染來源、區(qū)別汽車尾氣鉛污染和工業(yè)鉛污染等方面已起到獨特的作用并得到了廣泛的應(yīng)用。Munksqaard[13]對澳大利亞北部地區(qū)的大氣飄塵的鉛來源做鉛同位素示蹤研究后得出：礦床鉛是當(dāng)?shù)卮髿怙h塵的主要鉛來源。有研究報道[14]，英國諾丁漢和伍爾弗漢普頓地區(qū)的Brownfield土壤里含有來自于天然和人為源的含Pb微粒。研究者將SEM圖像分析和等離子電離多接收質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合來確定受污染的Brownfield土壤的含Pb顆粒的來源、路徑和接收關(guān)系，以確立有效的危機評估和補救策略，進而恢復(fù)受到Pb污染的土壤；結(jié)果表明在英國作為石油防爆添加劑的烷基Pb和礦床Pb是兩個主要污染源，獲得的Pb同位素數(shù)據(jù)位于這兩個端元的混合區(qū)域內(nèi)。Wong 等[15]研究了珠江三角洲重金屬在農(nóng)作物土壤、水稻土壤和天然土壤中的分布，分析了土樣的Co、Cd、Pb的化學(xué)差異和Pb同位素組成。結(jié)果表明，大量使用化肥和采用耕種方法不當(dāng)使得農(nóng)作物土壤受到了重金屬Cd和Pb的污染，且土壤還有來自汽車尾氣和工業(yè)的人為Pb。Martinez等[16]對墨西哥山谷大都會地區(qū)的干沉積物進行研究后發(fā)現(xiàn)，干沉積 ……（未完，全文共11004字，當(dāng)前僅顯示2618字，請閱讀下面提示信息。收藏《廈門西港柱狀沉積物重金屬污染的鉛同位素示蹤研究（開題報告）》）