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次氧化锌工业废渣的浸出毒性及其生物毒性效应

作　者: 石剑波
导　师: 吴永贵
学　校: 贵州大学
专　业: 环境科学
关键词: 次氧化锌废渣重金属浸出毒性生物毒性隆线溞
分类号: X171.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

我国冶金工业资源消耗高,二次资源利用率低,有相当大一部分可利用资源变成了污染物,炼锌工业废渣的次氧化锌渣是其中一种。次氧化锌废渣是冶锌工业的主要废渣之一,它的主要成分是锌、铅、砷、锑、银、铟等元素的化合物。本文试验样品来源于贵州省赫章县妈姑镇次氧化锌生产厂,该镇以“土法炼锌第一镇”而闻名,由于其丰富的煤炭和锌矿资源,妈姑镇的土法炼锌技艺已传承300多年。贵州是酸雨多发区,废渣因储藏、运输、管理不当,有可能受大气酸性降水的淋溶浸泡释放出有毒有害物质,有害物的释放量随大气酸性降水的pH值降低而增加,近而影响废渣的浸出毒性和生物毒性。废渣浸出液通过岩溶渗漏进入岩溶水体后,会影响水生生物的正常生长,影响程度除与废渣浸出液的毒性有关外,还与岩溶水中Ca、Mg等盐基离子有关。本文利用理化分析、浸出毒性试验、生物毒性试验相结合的手段,对次氧化锌废渣的化学成分及以水溞（Daphnia）为指示生物,模拟不同酸性环境下次氧化锌废渣的浸出毒性和生物毒性效应进行研究。为了进一步探究,在喀斯特地区,大量Ca²⁺、Mg²⁺存在的条件下,含Pb²⁺、Zn²⁺类的废物对环境的影响,本文在研究Pb²⁺、Zn²⁺对水溞的单一及联合毒性基础上,还根据贵州喀斯特地区Ca²⁺、Mg²⁺的含量,对Pb²⁺、Zn²⁺与不同浓度Ca²⁺、Mg²⁺混合后的生物毒性进行了研究,进而在浸出液中添加不同浓度Ca²⁺、Mg²⁺来对试验结果进行验证。研究结果表明,（1）浸出液中起主导毒性作用的重金属元素是Pb和Zn,浸出液生物毒性由强至弱依次为pH4.02>pH4.55>pH5.02>pH5.53>pH5.98>pH6.98。（2）5mg·L^-1pb²⁺溶液的96h-LC₅₀为1.605×10^-1mg·L^-1,5mg·L^-1Zn²⁺溶液的96h-LC₅₀为3.780×10^-1mg·L^-1,5mg·L^-1Pb²⁺、Zn²⁺混合液的96h-LC₅₀为1.476×10^-1mg·L^-1,二者混合后,表现出一定的毒性加和作用。（3）在混合液中分别加入20、40、60、80、100、120mg·L^-1Ca²⁺与5、10、15、20、25、30mg·L^-1Mg²⁺后,结果表明,Ca²⁺对混合液的毒性有非常明显的拮抗作用,对10%浓度以下的混合液尤其明显,其拮抗作用随着Ca²⁺浓度的增加而增加;Mg²⁺对混合液的毒性也有一定的拮抗作用,但是表现不如Ca²⁺明显。（4）在对本次实验样品浸出液加入低浓度水平与中等浓度水平Ca²⁺、Mg²⁺的研究中,由于Ca²⁺、Mg²⁺对毒性的拮抗作用,pH较高的浸出液均表现出较弱的生物毒性,其24h的生物毒性非常轻微,但96h仍然具有潜在的生物毒性;pH较低的浸出液的生物毒性虽然也受到Ca²⁺、Mg²⁺的影响,但是仍然具有一定毒性,所以,在酸雨多发区,对此类废渣的运输、处置,应做出妥善的处理,防止雨水尤其是酸雨淋溶浸泡产生的废液污染附近的水体和土壤。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第1章前言  9-21
  1.1 国内外研究现状  9-17
    1.1.1 重金属的生物毒性研究  9-11
    1.1.2 生物监测的研究内容与方向  11-12
    1.1.3 水环境生物监测标志物的选择  12-14
    1.1.4 水溞在生物监测中的应用  14-17
  1.2 研究目标及意义  17-18
    1.2.1 研究区概况  17-18
    1.2.2 研究的方向  18
    1.2.3 研究的意义  18
  1.3 研究的主要内容  18-19
  1.4 拟解决的关键问题  19
  1.5 技术路线  19-21
第2章试验材料与方法  21-28
  2.1 试验材料  21-22
    2.1.1 试验样品  21
    2.1.2 试验生物  21-22
    2.1.3 试验用水  22
  2.2 试验方法  22-25
    2.2.1 废渣金属全量分析  22
    2.2.2 废渣浸出液理化指标分析  22-23
    2.2.3 废渣浸出毒性试验  23-25
  2.3 试验设计  25-27
    2.3.1 浸出液的生物毒性试验  25
    2.3.2 浸出液中起主导毒性作用重金属(Zn、Pb)的单一及联合毒性试验  25-26
    2.3.3 模拟不同浓度Ca~(2+)、Mg~(2+)与重金属Zn、Pb的联合毒性实验  26-27
  2.4 数据处理  27-28
第3章结果与分析  28-61
  3.1 次氧化锌废渣中主要理化指标分析  28
  3.2 模拟大气酸性降水对次氧化锌废渣的浸出毒性及生物毒性影响  28-40
    3.2.1 不同大气酸性降水对浸出液中金属质量浓度的影响  28-30
    3.2.2 浸出液对隆线溞死亡率的影响  30-37
    3.2.3 浸出液对隆线溞半致死浓度  37-40
  3.3 浸出液中起主导毒性作用重金属(Zn、Pb)的生物毒性  40-46
    3.3.1 浸出液中有害元素Zn和Pb对隆线溞的单一毒性  40-43
    3.3.2 浸出液中有害元素Zn和Pb对隆线溞的联合毒性  43-46
  3.4 浸出液中起主导毒性作用的重金属与Ca~(2+)、Mg~(2+)的联合毒性实验  46-57
    3.4.1 不同浓度Ca~(2+)、Mg~(2+)对等浓度Zn~(2+)、Pb~(2+)的联合毒性影响  47-53
    3.4.2 喀斯特地区Ca~(2+)、Mg~(2+)对浸出液的联合毒性影响  53-57
  3.5 讨论  57-61
    3.5.1 大气酸性降水对重金属释放量的影响  57-58
    3.5.2 重金属联合毒性作用及影响因素  58-61
第4章结论与展望  61-64
  4.1 结论  61-62
  4.2 展望  62-64
参考文献  64-71
致谢  71-72
发表论文及参加课题  72-73

次氧化锌工业废渣的浸出毒性及其生物毒性效应

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