高原喀斯特地区深水湖泊重金属迁移转化规律与治理方案探讨

本项目拟以云贵高原中部典型喀斯特地区贵阳水源地"两湖一库"为研究对象，利用现代分析测试、环境微生物及分子技术等研究手段，结合实验室与现场模拟进行研究。调查水体氧化还原电位等基本自然环境条件，分析水体重金属、酸性挥发硫化物(AVS)与有机质的总量和硫酸还原菌种群数量以及它们时空分布特征，并深入研究重金属的赋存形态。寻求这些因子之间的相关性，探讨重金属在水体中的迁移转化规律。通过模拟,探讨不同程度的底泥疏浚及疏浚前后对重金属的赋存形态、硫化物(AVS)及土著硫酸还原菌种群变化特征的影响，进而探讨在不同深度的底泥疏浚后，重金属的行为特征变化。并结合3S（GIS，RS，GPS）进行分析研究，建立水体重金属污染和行为特征的信息空间数据与属性数据管理和分析的基本平台,客观预测底泥疏浚等治理方法可能带来的生态风险，探索"两湖一库"治理的可行性方案,为湖泊治理的顺利进行提供科学的理论依据。

该项目以贵阳市主要水源地“两湖一库”(红枫湖、百花湖和阿哈水库)为研究对象，内容包括重金属总量及形态分析、潜在生态危害评价、与环境生物之间的相互作用到特定水体中的迁移转化规律等。采用Tessier连续浸提法对沉积物中多种重金属元素进行化学形态分析，应用次生相与原生相比值法(RSP)、次生相富集系数法(SPEF)及平均富集因子(AEFs)、酸性挥发性硫化物(AVS)/同步提取重金属(SEM) 进行了分析研究，对重金属潜在生态危害进行了评价；对研究区域沉积物中硫酸盐还原菌与沉积物地理化学因子的关系进行了研究；结合聚合酶链式反应(PCR)、克隆和基因序列测定等分子技术，通过构建系统进化树，分析了百花湖沉积物中硫酸盐还原菌的多样性和群落结构的特征；对百花湖中优势鱼种主要器官和肌肉中重金属分布特征及其与水体重金属的相关性进行了分析。通过实验室模及现场模拟探究沉积物中重金属释放动力学及释放影响因子与水质变化的影响，并采用TCLP评价方法、单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对不同疏浚深度的沉积物和上覆水中重金属污染程度进行生态风险性评价。结合GIS软件克里金插值等技术方法，研究了水体中重金属空间分布特征。由于重金属污染和水体富营养化有密切的关系，本项目添加了磷形态(SMT提取方法)分布、释放等影响因子及氮循环细菌等相关微生物的研究。. 主要结论如下：所研究水体沉积物中各种重金属污染总体上较严重且污染程度有差异，但红枫湖和百花湖沉积物中重金属生物有效性不显著，根据相关毒性模型的研究，推测出随着各种环境因子的变化，底泥中重金属有释放的可能，即该湖泊可能正处于某种假象安全状态；通过疏浚分析，对污染沉积物的沉积特征、分布规律、理化性质、赋存形态等有了进一步认识，进而评价底泥疏浚与水质环境风险的相关性，为“两湖一库”治理工作的顺利进行提供了一定的科学理论依据。