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九龙江河口总砷和四种形态砷的分布研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 砷的基本性质

1.2 砷的形态分析方法综述

1.2.1 分离方法

1.2.2 测定方法

1.3 沉积物中砷形态分析的前处理方法

1.3.1 样品的采集和保存

1.3.2 样品中不同形态砷的提取

1.4 河口沉积物中砷的研究进展

1.5 研究区域概况

1.6 课题的提出和研究内容

1.6.1 研究背景和课题提出

1.6.2 本课题的研究内容

第2章 沉积物中砷形态分析方法的建立和完善

2.1 实验部分

2.1.1 仪器和试剂

2.1.2 砷的形态分析测定方法原理

2.1.3 实验设计

2.2 结果与讨论

2.2.1 联用系统参数的优化

2.2.2 沉积物样品中四种形态砷提取条件优化

2.2.3 分析方法性能的评价

2.3 本章小结

第3章 九龙江河口表层海水和沉积物中砷的时空分布

3.1 样品采集

3.2 样品预处理和测定

3.2.1 不同形态的砷

3.2.2 总砷

3.2.3 丰水期时的其他环境参数

3.2.4 数据分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 表层水体中总砷的周日变化

3.3.2 九龙江河口水和沉积物中总砷的分布

3.3.3 九龙江河口沉积物中各形态砷的分布及影响因素

3.4 结论

第4章 九龙江河口柱状沉积物中总砷和各形态砷的分布

4.1 样品采集

4.2 样品处理和测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 柱状样中总砷和各形态砷的含量和分布

4.3.2 柱状沉积物中总砷的累积情况

4.4 小结

第5章 成果、不足与展望

5.1 成果

5.2 不足与展望

参考文献

硕士研究生期间发表的论文

致谢

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摘要

砷是自然界中广泛存在的元素之一,具有致癌、致畸、致突变作用,可通过食物链富集和传递,危害生态环境和人类健康。不同形态的砷毒性各异,仅仅测量体系中砷的总量已不能满足目前环境样品分析的需求。有关环境中砷及其形态的研究逐渐受到人们的重视。九龙江是福建省重要的饮用水源,开展该区域砷的形态分布研究,极有必要。本文在完善总砷和形态砷测定方法的基础上,以九龙江河口为研究区域,研究砷的形态分布特征,主要内容和结果如下: (1)完善了四种形态砷(As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA和DMA)的离子色谱-氢化物发生-原子荧光光谱测定法。以磷酸-抗坏血酸为提取试剂,利用超声波辅助提取技术提取沉积物中的四种形态砷。以磷酸氢二铵溶液为流动相,As(Ⅲ)、DMA、MMA和As(Ⅴ)在15 min内均得到较好分离,工作曲线线性相关系数均大于0.99,相对标准偏差均小于5%(n=7),检出限分别为0.13μg/L、0.30μg/L、0.40μg/L和1.33μg/L。以0.3 mol/L磷酸和0.1 mol/L抗坏血酸混合溶液为提取试剂,以超声波辅助为提取方式分两次提取,超声时间为10 min,四种形态砷的回收率分别为72.4-114.9%、98.1-123.6%、106.2-117.6%和76.15-127.4%。另外,实验室互校的结果表明,本方法具有良好的可比性和准确性。 (2)连续24 h采集某电厂排水口和海湾公园的表层海水,研究总砷的周日变化特征。结果表明:某电厂排水口表层海水中总砷浓度在1.39-3.67μg/L之间变化,平均值为2.17μg/L,海湾公园表层海水中的总砷浓度范围为1.69-4.06μg/L,平均值为2.32μg/L,二者无显著性差异,某电厂排水对邻近海区总砷的浓度无可视的影响。两个站位总砷含量与潮高变化均呈负相关关系。 (3)分析了九龙江河口枯水期和丰水期高低潮时表层海水和表层沉积物中总砷的含量,研究了总砷的季节分布特征。结果发现:枯水期高潮时表层海水中总砷浓度范围为1.41-2.18μg/L,平均值为1.74μg/L,低潮时总砷浓度范围为1.36-2.15μg/L,平均值为1.71μg/L。丰水期高潮时表层海水中总砷浓度范围1.41-2.08μg/L,平均值为1.58μg/L,低潮时总砷浓度范围为1.23-1.89μg/L,平均值为1.47μg/L。无论丰水期或枯水期、高潮或低潮,表层海水中总砷浓度均符合我国海水水质标准第一类标准。枯水期时表层沉积物中总砷的含量变化范围为8.84-14.78μg/g,丰水期时总砷含量范围为10.03-12.29μg/g,河端总砷含量高于海端,在一定程度说明研究区域沉积物中的砷为陆源输入。枯水期时表层海水中总砷浓度与沉积物中总砷含量呈显著负相关关系;丰水期时表层海水中总砷浓度与沉积物中总砷含量之间无显著相关关系。 (4)以枯水期和丰水期时表层沉积物中各形态砷为对象,分析了各形态砷的分布特征。结果表明:枯水期时,As(Ⅲ)含量的变化范围为0.32-0.67μg/g,As(Ⅴ)含量变化范围为5.42-18.53μg/g。丰水期时,As(Ⅲ)含量的变化范围为0.84-1.08μg/g,As(Ⅴ)含量变化范围为6.87-8.99μg/g。枯水期和丰水期时均未检测出有机砷。枯水期和丰水期时,As(Ⅴ)含量表现为河端高于海端,As(Ⅲ)则相反。相关性分析发现,有机质含量是本区域砷及其他重金属的主要影响因素,粒径则影响不大。 (5)以采自红树林湿地、鸡屿和海湾公园三个站位的柱状沉积物为对象,分析了总砷和形态砷的分布特征,结合沉积速率和响应因子,分析了砷的污染累积情况。结果表明:红树林湿地总砷含量介于8.82-16.22μg/g之间,As(Ⅲ)含量范围为3.20-6.80μg/g,As(Ⅴ)含量范围为7.00-14.37μg/g。鸡屿总砷含量范围为9.15-13.61μg/g,As(Ⅲ)含量介于2.45-5.35μg/g之间,As(Ⅴ)含量的变化范围为5.58-11.77μg/g。海湾公园总砷含量介于7.92-12.95μg/g之间,As(Ⅲ)含量范围0.50-2.55μg/g,As(Ⅴ)含量变化范围为5.67-12.36μg/g。三个站位柱状沉积物均未检测出有机砷。随深度增加As(Ⅴ)含量一般呈降低趋势,但三个站位的As(Ⅲ)含量随深度的变化趋势各有不同。相比其他站位,红树林湿地区域更易于积累砷。

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