【动水条件下重金属在沉积物水之间的迁移规律】 诱发重金属从沉积物中释放

　　作者简介：王沛芳（1973），女，教授，博士生导师，主要从事湖泊河流水环境保护及生态修复和水污染控制研究，（Email）pfwang2005@hhu.edu.cn。
　　王超(通信作者），男，教授，博士生导师，(Email)cwang@hhu.edu.cn。摘要：借助自主开发的不同水动力模拟水槽，选择4.01 cm/s（小流速, A槽）、12.70 cm/s（中流速，B 槽）、20.23 cm/s（大流速，C槽）3种流速条件，研究15 d运行周期内， 3个水槽中沉积物重金属Cd、Cr及类金属As在沉积物间隙水上覆水之间的迁移规律。结果表明：1）流速的增加能促进重金属的释放；2）间隙水中As的浓度远远大于上覆水中浓度，为其向上覆水迁移提供了条件；3）沉积物再悬浮是上覆水中重金属浓度增加的主要原因。同时，与静水条件相比，动水条件对沉积物中重金属的迁移有显著影响，但不同重金属受自身特性的影响显示不同的迁移规律。另一方面，3种水流条件对不同介质中重金属含量变化产生的影响过程和结果也不相同，但其影响程度总体为上覆水>沉积物>间隙水。
　　关键词：水动力条件；沉积物；重金属；上覆水；间隙水
　　中图分类号：X524文献标志码：文章编号：16744764（2012）03015107
　　Analysis on Mobility of Heavy Metals between Sedimentwater
　　under Different Hydrodynamic Conditions
　　WANG Peifanga,b, HU Yana,b, WANG Chaoa,b，ZHOU Wenminga,b
　　( a. Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lakes, Ministry of Education;
　　b. College of Environment, Hohai University, Nanjing 210098, P. R. China)
　　Abstract:The mobility of heavy metals including Cd, Cr and As, among sediment, pore water and overlying water under different hydrodynamic conditions in 15 d was analyzed with hydrodynamic flumes. Three velocities were designed as 4.01 cm/s for slow flow in Flume A, 12.70 cm/s for middle flow in Flume B, and 20.23 cm/s for fast flow in Flume C. Results show that: 1) Increasing the velocities of flow can promote the release of heavy metals; 2) As of pore water presented higher concentration, which shows the mobile trends of As are from pore water to overlying water; 3) Sediments suspended are the main reason for the increase of concentration of heavy metals in the overlying water. Compared with the static condition, hydrodynamic conditions significantly affect the mobility of heavy metals. And the changing characters in each flume are different for each kind of metals in different kinds of medium (overlying water, pore water, and surface sediment). Moreover, the extent of hydrodynamic impacts on the mobility of heavy metals is overlying water>sediment>pore water.
　　Key words:hydrodynamics condition; sediment; heavy metals; overlying water; pore water
　　近年来，对湖泊、河流、海洋沉积物中重金属的含量与赋存形态［13］以及不同环境条件下沉积物中重金属的释放情况［46］作了大量研究，阐明了沉积物中重金属具有再迁移的特性，以及环境因子对重金属迁移转化的影响，取得了很多有意义的成果。但当前的研究大多集中于底泥的静态释放研究［79］，或泥沙起动导致重金属释放等水动力学方面的研究［10］，将水动力变化与重金属迁移规律相结合的研究很少。实际上对于太湖这样的浅水湖泊，水动力在湖泊生态环境演变中，扮演着重要的作用。
　　水动力条件主要体现在由风浪扰动、潮汐、航运、清淤以及内部环流等产生流速等方面，尤其在风浪扰动作用下，由上边界的驱动导致下边界水体产生剪切流速，使沉积物悬浮，影响营养盐的释放，进一步影响水土界面的氧化还原环境，使得对有机物降解和矿化作用影响显著的微生物群落发生变化，其降解的最终产物也发生变化［11］。因此，水体的水动力条件对底泥污染物的扩散释放有很大影响 ［12］。目前的研究多采用人工搅拌或机械搅拌等方式来模拟水体的动力条件［1314］，但通过这些方式产生的水流状态与天然水体的运动状态差别很大。因此，本文借助自主开发的“不同水动力生态水槽”，研究太湖沉积物重金属Cd、Cr和As在不同水动力条件下的释放过程和迁移规律，以及在沉积物间隙水上覆水间的分配变化，旨在为湖泊沉积物重金属释放量估算及水环境质量评价提供科学依据。〖=D(〗王沛芳，等：动水条件下重金属在沉积物水之间的迁移规律〖=〗1材料与方法