厦门西港柱状沉积物重金属污染的铅同位素示踪研究（开题报告）

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：化工学院 专业班级：　2009级环境科学　

课题名称 厦门西港柱状沉积物重金属污染的铅同位素示踪研究

1、本课题的研究目的和意义：
沉积物中重金属污染研究已成为现代环境分析化学研究领域的一个主要方向。近年来研究表明，沉积物中的重金属总量不能充分反映重金属污染物对环境的危害，环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在沉积物中的来源及存在形态有重要的联系。因此，沉积物中的重金属的来源及其污染程度的分析已成为沉积物研究不可缺少的部分。基于研究对象的铅同位素组成只与源区的铅同位素组成特征有关而与重金属的迁移行为和轨迹无关这一认识，铅同位素示踪技术在判别沉积物重金属污染来源方面已起到独特的作用。利用环境物质的Pb同位素组成、Pb同位素混合模型和源区参数计算结果，示踪重金属污染的来源和迁移转化规律，从而为采取污染防治措施提供科学依据。
厦门海域是我国东南沿海的重要港口和对台贸易口岸。自20世纪80年代开始，就有许多学者对该地区的重金属特征进行了研究。厦门西港地区的最大流入河流是九龙江，且厦门西港本身还是河流径流和海洋潮流相互作用的地区。它主要承接了九龙江两大支流(北溪和西溪)的来水和泥沙，同时随着潮汐运动吞吐着台湾海峡的潮流，由于受到其独特的海岸以及水下地形地貌和沿海诸岛(厦门岛、
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略932字，正式会员可完整阅读）……　
存形态和生态环境危害与修复等内容取得很多的成果，为区域环境状况评价及其保护和整治提供很多科学依据和可行措施。
2.2 沉积物重金属污染来源研究
沉积物重金属污染来源现在主要利用稳定同位素来示踪。稳定同位素指在正常的地球变化过程中并不转变为另一种核素的核素。自Rutherford于1919年发现质子、Chadwick1932年发现中子以后，人们就开始了对稳定同位素的研究。尤其是20世纪80年代以后，随着同位素质谱测试技术的改进，大大拓宽了稳定同位素的研究领域。除了“稳定同位素地球化学”已形成一门独立的学科外，稳定同位素技术还广泛应用于医学、农业和环境科学等领域。由于在特定污染源中具有特定的稳定同位素组成，其组成的含量分析结果精确稳定、在迁移与转化过程中具有组成不变的特点，故已被广泛应用于环境污染事件的仲裁、环境污染物的来源分析与示踪中。稳定同位素没有放射性，不会造成二次污染，人们逐渐把环境监测用的放射性标记物转向稳定同位素标记物[8]。
目前在污染物质的来源解析中，基于污染物中的某些化学组成物质在采样、提取与分析过程中易发生降解而使解析结果产生误差。利用稳定同位素的源解析技术克服了这一缺点，使解析结果稳定可靠。目前各国铅污染、铅中毒状况较为严重和普遍，大气、水源、土壤、食物都遭到了不同程度的污染。铅污染的重要途径除铅金属加工工业污染外，还有含铅汽油的废气污染、燃煤污染、室内油漆、学习用品及玩具和食物摄入等途径。基于目前现状需要对不同环境中铅的来源进行识别，稳定铅同位素指标206Pb/207Pb可以满足来源解析与示踪的要求，已被运用到土壤、地下水、降水、大气、湖泊沉积物等介质中铅来源的研究中[8]。
2.3 铅同位素示踪方法的原理
铅有四种稳定同位素208Pb、207Pb、206Pb、204Pb。由于铅同位素分子的质量数大，不同同位素分子之间相对质量差小，几乎不产生同位素分馏，因此在次生作用过程中，即使所在系统的物理化学条件发生改变，它们的同位素组成一般也不会发生变化。其同位素组成主要受源区铅含量及放射性铀、钍衰变反应的制约，而基本不受形成后所处地球化学环境的影响。因此，在环境污染研究方面，常常利用铅同位素这种特殊“指纹”来示踪污染源[9]。目前可结合四种铅同位素比值（206Pb/204Pb，207Pb/204Pb，208Pb/204Pb和206Pb/207Pb）进行综合讨论，对所测沉积物样品的铅同位素比值数据以图形方式进行描述和分析：铅同位素比值与铅浓度关系图，描述铅同位素组成随铅浓度（主要污染区样品点）增减所呈现的趋势；铅浓度和铅同位素比值深度柱状图，表现两者在土壤/沉积物中的纵向分布特征；铅浓度和铅同位素比值时序图，为研究环境铅在一段时期内的演化提供线索；同位素比值关系图，描述随着空间或时间的不同分布，同位素组成的变化趋势；沉积物铅同位素比值与铅浓度的关系图，通过对样品点作趋势拟合直线，得到它与比值坐标轴的截矩，此截矩所表征的同位素比值有可能是（或接近）潜在的铅污染源所具有的同位素组成。另外，还可以利用同位素混合模型：利用一个简单的混合模型，通过对“过量铅同位素”比值的计算，从给定区域寻找一些铅污染源的线索[10]。
2.4 国内外沉积物重金属铅同位素示踪的应用
从20世纪70年代，铅同位素已经开始被运用在追溯重金属环境污染、气体排放、污水污染和重金属的环境影响中[11]。早在1972年，Chow[12]通过测定了北美汽油和煤的铅同位素组成，发现大气中两种重要的铅来源（汽油铅和煤铅）的同位素组成有明显的差异，可以用来示踪和鉴别大气环境中的铅污染源。之后铅同位素示踪技术在判别土壤、大气、水体和人体中铅与相关重金属污染来源、区别汽车尾气铅污染和工业铅污染等方面已起到独特的作用并得到了广泛的应用。Munksqaard[13]对澳大利亚北部地区的大气飘尘的铅来源做铅同位素示踪研究后得出：矿床铅是当地大气飘尘的主要铅来源。有研究报道[14]，英国诺丁汉和伍尔弗汉普顿地区的Brownfield土壤里含有来自于天然和人为源的含Pb微粒。研究者将SEM图像分析和等离子电离多接收质谱技术结合来确定受污染的Brownfield土壤的含Pb颗粒的来源、路径和接收关系，以确立有效的危机评估和补救策略，进而恢复受到Pb污染的土壤；结果表明在英国作为石油防爆添加剂的烷基Pb和矿床Pb是两个主要污染源，获得的Pb同位素数据位于这两个端元的混合区域内。Wong 等[15]研究了珠江三角洲重金属在农作物土壤、水稻土壤和天然土壤中的分布，分析了土样的Co、Cd、Pb的化学差异和Pb同位素组成。结果表明，大量使用化肥和采用耕种方法不当使得农作物土壤受到了重金属Cd和Pb的污染，且土壤还有来自汽车尾气和工业的人为Pb。Martinez等[16]对墨西哥山谷大都会地区的干沉积物进行研究后发现，干沉积 ……（未完，全文共11004字，当前仅显示2618字，请阅读下面提示信息。收藏《厦门西港柱状沉积物重金属污染的铅同位素示踪研究（开题报告）》）