应用潜在生态危害指数法评价巡司河表层沉积物中的重金属污染
南京市主要水系表层沉积物重金属污染潜在的生态风险评价
2.2.1 评价方法 选用瑞典科学家 Hakanson提
出的潜在生态危害指数法进行评价 。 根据这一方
法 , 某一区域沉积物中 , 第 i种重金属的潜在生态
危害系数 Ei r及沉积物中多种重金属的潜在生态危
害指数 RI, 可分别表示为 :
Ei r =Ti r· Ci s/Ci n
n
RI=∑ i=1
样品置于瓷盘中自然风干 , 用玛瑙研磨后 , 过 100目尼龙筛 , 供分析用 。 样品中 , Cu、Zn和 Cr含 量采用火焰原子吸收分光光度法 ;Cd和 Pb采用无 火焰原子吸收分光光度法 ;As和 Hg含量采用原子 荧光法 。测试方法均通过 CANS认证 。
2 结果与讨论 2.1 重金属富集特征
1 样品采集和测定 1.1 样品采集
于 2006年 , 在长江 、秦淮河和玄武湖共布设了 10个点位 。 长江南 京段 3 个点位 分别是江 宁河 口 、九乡河口和三江口 ;秦淮河 3个点位分别是文 德桥 、七桥瓮和三汊河口 ;玄武湖 4个点位分别是 东南湖 、西北湖 、武庙闸 、和平桥 。利用无扰动掘式 采样器采集沉积物 , 采样深 度小于 10 cm, 样品基 本可以代表表层的沉积物 。 1.2 样品测定
故重金属的含量不但比相应水相中的高 , 而且浓度 稳定 , 表现出较强的分 布规律性 [ 2, 3] 。 因此 , 对于 重金属的分析 , 可用分析沉积物中重金属含量的方 法来进行 , 这比单 纯的水质分析更 具代表性和可 靠性 。
通过对南京市区主要水体表层沉积物的重金
收稿日期 :2008 -05 -15;修订日期 :2008 -06 -12 作者简介 :陈建平 (1957— )男 , 江 苏南京 市人 , 工程师 , 大学 , 长期从事环境管理工作 , 已发表论文多篇 。
基于潜在生态风险指数法评价农用地土壤重金属环境风险
第37卷第7期2021年4月甘肃科技Gansu Science and TechnologyV〇1.37N〇.7Apr. 2021基于潜在生态风险指数法评价农用地土壤重金属环境风险杨仲玮，王剑峰(兰州新区环境监测站，甘肃兰州730300)摘要：利用潜在生态风险指数法对兰州新区部分农用地土壤中铜、铅、锌、镉、铬、镍、汞、砷等8种重金属元素进行潜在生态风险评价。
评价结果表明，被调查的10个农用地地块土壤中8种重金属元素的平均含量均低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》(GB15618-2018)农用地土壤污染风险筛选值；所有被调查地块中铜、铅、锌、铬、镍、砷6种元素的潜在生态风险因子均小于40,均属于轻微生态风险，镉、汞2种元素的潜在生态风险因子介于40与80之间，属于中等生态风险。
被调查农用地地块土壤中重金属污染总体呈现轻微生态风险，其中汞和镉元素的贡献率分别达到46.1%和31.9%,需要引起充分关注。
关键词：潜在生态风险指数；农用地土壤；重金属；环境风险中图分类号：X53土壤是构成生态系统的基本环境要素，是经济 社会可持续发展的物质基础，土壤环境尤其是农用 地土壤环境的质量状况关系人民群众身体健康，保 护好土壤环境是推进生态文明建设和维护国家生 态安全的重要内容M。
重金属污染物具有潜在性危 害，分布在土壤中的重金属元素不仅不能被土壤微 生物分解，而且容易在生物体中富集，使得重金属 元素在土壤环境中逐渐积累，通过食物链在植物、动物及人体内蓄积，严重危害生态环境和人体健 康I3-'因此研究土壤重金属污染特征，评价其潜在 生态风险十分必要。
兰州新区位于黄土高原的西北 部，拥有大量土地资源，作为典型黄土高原城市，已有研究对毗邻的兰州市、金昌市、白银市、张掖市等 地区土壤环境质量进行了调查研究1^，然而关于兰 州新区土壤环境质量的研究较少，因此本文利用潜 在生态风险指数法对兰州新区范围内的部分区域 农用地土壤中重金属的污染特征和潜在生态风险 进行了评估研究，为当地的土壤重金属污染防治提 供科学依据。
泉州湾河口湿地重金属污染与生态风险评价
泉州湾河口湿地重金属污染与生态风险评价摘要：采集泉州湾河口湿地沉积物样品，分析测定样品中的Cd、Cu、Pb、Zn等4种重金属含量。
结果表明，表层沉积物中重金属含量除Cd、Cu在个别站位超标外，其他均未超过GB18668-2002《海洋沉积物质量》中的一类标准限值，用潜在危害生态指数法对Cd、Cu、Pb、Zn四种重金属进行评价，四者的潜在生态风险因子Eir 均小于40，选取的7个站位的多元素潜在生态风险指数RI 均小于150，表明泉州湾滩涂受Cu、Zn、Cd、Pb四种重金属的污染并不十分严重，可能存在其他重金属污染。
关键词：泉州湾；河口湿地；重金属污染；污染评价河口湿地作为重要的生态系统类型，沉积物中的重金属是水环境污染的指示者，能明显地反映水体被重金属污染的程度[1-3]。
作为重金属的源和汇，沉积物对于水体中重金属含量的分布和变化有重要作用，因此，沿岸海域沉积物在重金属污染评价中至关重要[4-7]。
泉州湾是福建省的重要的沿海城市及水产养殖海域，作者于2005年10月对该海域环境质量进行了调查，并对表层沉积物中重金属的含量与分布进行分析，对污染状况进行了评价，为今后泉州湾的保护及发展提供了科学的依据。
1 材料与方法1.1采样站位布设研究区域包括从惠安县秀涂至石狮市石湖内侧连线以内的泉州湾河口湿地，位于24°51′21″~24°48′50″N，118°46′30″~118°46′50″E。
在图1中，标明了7处本次研究的采样地点：西滨(1#)、陈埭(2#)、后渚大桥东(3#)、后渚大桥西(4#)、秀涂(5#)、蚶江(6#)及东海(7#)。
3#站位和4#站位分别在洛阳江的两侧，2#和7#位于晋江两侧。
图1.泉州湾沉积物采样站位布设图Fig.1 Location of sediment sampling stations in Quanzhou bay1.2 样品采集沉积物样品采集按照《海洋监测规范》的要求，在划定50×50cm的采样区域内，选用梅花分布式对泉州湾滩涂进行采集样品。
南四湖表层底泥重金属污染的风险评价
研究，结合南四湖重金属污染特征，设定 5 种重金属生
物 毒 性 响 应 因 子 Tir 的 数 值 分 别 为 ：Hg：30 ；As ：10 ；Cu ： 5 ；Pb ：5 ；Zn ：1 。 本 次 工 作 确 定 的 指 标 Efi、RI 、Igeo 污 染 强 度分级标准见表 1。
收 稿 日 期 ：2009－06－02
活污水和工业废水是南四湖上级湖污染的主要来源。 最后基于评价结果提出了合理化的对策与建议。
关键词：南 四 湖 ； 重 金 属 污 染 ； 风 险 评 价
中图分类号：X820.4 文献标识码：B
文章编号：1009-6159（2009）-09－0022-03
1前 言
湖泊底泥是水体污染物的重要宿体。 由汇水区得 到补充的重金属被水体中悬浮物吸附并最终沉积到湖 泊水体表层底泥中，其中的污染物又可以通过微生物、 底栖动物及水生植物的作用重新进入生态系统， 从而 对水体生态系统构成长期威胁。 通常，底泥中的金属浓 度比水中的元素浓度高几个数量级且有明显的分布规 律， 因此可以把底泥视作水环境中重金属污染程度的 “指示剂”， 这有可能使通过对湖泊底泥研究来评价人 类活动产生的污染物对水环境的影响。 地质积累指数 (Igeo) 是 Müller 等 人 利 用 重 金 属 总 浓 度 与 背 景 值 的 关 系 来确定重金属污染程度的参数， 其优点是给出很直观 的重金属污染级别， 是用来反映沉积物中重金属富集 程度的常用指标，但其侧重单一金属，未引入生物有效 性和相对贡献比例及地理空间差异； 而潜在生态风险 指 数 (RI) 则 体 现 了 生 物 有 效 性 和 相 对 贡 献 比 例 及 地 理 空间差异等特点， 是综合反映底泥中重金属对生态环 境影响潜力的指标，但其毒性加权系数带有主观性，因 此 需 要 Igeo 和 RI 的 相 互 补 充 和 借 鉴 。
鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及风险评价
2019年10月鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及风险评价3鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及风险评价彭小明吴鑫汪志军(上饶市上饶生态环境局，江西上饶33410)摘要:分析了鄱阳湖17处表层沉积物中重金属Cu 、Zn 、Pb 、Cd 、Cr 、N i 、As 、Hg 、C o 的 含量，运用潜在生态风险评价法探讨表层沉积物重金属潜在生态风险。
17处沉积物中<^11、2!1、?1)、&、]>^、(]〇、]\111、人8、0(1均值的生态风险水平为低，沉积物中1^的潜在生态风险 水平为中等，湖泊沉积物重金属的潜在生态风险贡献率大小依次为Hg > Cu > Cd > Pb > As > Co > Ni > Cr > Zn ，鄱阳湖沉积物的重金属综合生态风险水平属于中级。
关键词:鄱阳湖沉积物重金属潜在生态风险重金属在自然界中广泛分布，且具有富集性，很难 在自然界中被降解，底泥则是重金属富集的储存库和 最终归宿。
当湖泊沉积物的表层外界环境变化时，沉积物的重金属形态将发生释放到水生态环境中，被水 生生物吸收并在体内发生富集，富集到一定程度会达 到致害程度，并通过食物链直接威胁高等生物包括人 类[1’2]。
因此，湖泊沉积物重金属污染问题日益受到人 们的重视。
鄱阳湖承接五河之水，涉及径流众多，人为因素制 造的生活污染源、农业灌溉污染源，工业污染源都会产 生重金属污染物通过各径流经流人鄱阳湖，因此研究 鄱阳湖表层沉积物的污染特征及程度对环境保护管理 至关重要。
历年研究鄱阳湖重金属污染的学者及成果 较多,本文通过分析2017年鄱阳湖表层沉积物的重金 属元素含量来研究鄱阳沉积物重金属污染特征，并运 用hakanson 潜在生态风险指数法评估鄱阳湖沉积物重 金属存在的潜在生态危害程度，目的是掌握鄱阳湖表 层沉积物的污染动态。
通过本研究，以期为在鄱阳湖 环境的管理、生态风险防控及污染防治提供依据。
鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价
第35卷第4期江西师范大学学报(自然科学版)V ol. 35 No. 4 2011年7月JOURNAL OF JIANGXI NORMAL UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)Jul. 2011收稿日期: 2011-05-14基金项目: 国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008zx07526-008-03), 国际科技合作项目(2006DFB91920), “十一五”国家科技支撑计划重点项目(2007BAB23CO2), 国家自然科学基金(40672159, 41040032)和中国经济改革实施技术援助(支援期TCC5jxspyhzxh09-03)资助项目.作者简介: 李 鸣(1957-), 男, 江西赣州人, 教授, 主要从事环境化学、区域生态经济研究.文章编号: 1000-5862(2011)04-0427-04鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价胡春华1, 2, 李 鸣1, 2*, 夏 颖1, 2(1.南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室, 江西 南昌 330029;2.南昌大学环境与化学工程学院, 江西 南昌 330031)摘要: 通过对鄱阳湖表层沉积物5种重金属(Cd 、Pb 、Cu 、Zn 和Cr)含量特征进行分析, 并应用潜在生态危害指数法对重金属的潜在生态风险进行评价. 结果表明: Cu 、Pb 、Zn 、Cd 、Cr 含量范围和均值分别为20.33~160.67、61.53; 24~87.61、48.17; 64.83~409.28、194.11; 0.33~4.39、1.54和11.06~67.83、28.05 mg/kg; 沉积物中重金属的污染程度较高, Cu 是主要的污染因子. 潜在生态风险评价显示: 该湖表层沉积物中重金属潜在生态风险指数RI 的平均值为151.81, 属中等生态危害, 5种重金属潜在生物毒性风险大小依次为Cu>Cd> Pb>Zn>Cr.关键词: 鄱阳湖; 沉积物; 重金属; 潜在生态风险 中图分类号: X 131.3 文献标识码: A0 引言近年来, 随着经济的迅速发展, 源于鄱阳湖5大河流携带及周边工业废水和生活污水的重金属污染物相应地增加[1]. 重金属污染物是进入鄱阳湖的重要污染物之一, 由于重金属是一类具有累积效应、毒性较强的环境污染物, 不能通过水体的自净作用去除, 可在水体中蓄积并进入食物链, 从而威胁人类健康和生态环境[2], 已引起越来越多的专家的重视. 此外, 沉积物是重金属污染物的源泉, 重金属的污染状况主要由沉积物中重金属的含量水平来反映[3]. 因此 , 对沉积物中的重金属含量进行风险评价具有重要意义.近年来, 国内外学者对鄱阳湖及其流域中重金属等污染物的污染状况方面开展了大量的工作[4-9], 但对鄱阳湖沉积物中重金属污染物的潜在风险评价研究还较少. 鄱阳湖位于江西省北部, 它承纳赣江、抚河、信江、饶河、修改5大河, 经调蓄后, 由湖口注入我国第一大河—— 长江, 是我国最大的淡水湖泊. 正在建设的经济区, 将迎来新一轮的经济大开发, 该湖面临的环境压力也逐渐增大, 这将对鄱阳湖的生态环境造成何种影响是值得研究的方向. 本文以鄱阳湖及其流域为研究对象, 分析表层沉积物中主要重金属的含量及分布特征, 并用Hakanson 生态风险指数法评价鄱阳湖的重金属综合污染效应, 筛选出主要风险因子, 定量剖析典型污染物的潜在生态风险状况, 可为进一步治理鄱阳湖重金属污染提供依据.1 材料与方法1.1 采样点布点鄱阳湖重金属污染目前仅限于局部范围, 主要设在入湖口、湖内以及出湖口, 各点分别为鄱阳湖出湖口(湖口、星子)、北鄱阳湖(都昌)、东鄱阳湖(柳树湾)、南鄱阳湖(金溪湖)、西鄱阳湖(三江口)、赣江北支入湖口(铁河)、赣江中支入湖口(十八户)、赣江南支入湖口(滁槎)、饶河入湖口(龙口)、信江入湖口(瑞洪)、抚河入湖口(塔城)、修水入湖口(永修), 因此样品具有较好的代表性, 采样点均采用全球定位系统(GPS)定位, 布设情况如图1所示.428 江西师范大学学报(自然科学版) 2011年图1采样区域1.2样品采集与分析于2008年5月平水期采集鄱阳湖13个点的沉积物, 用塑料勺取其中央未受干扰的表层0~2 cm泥样于聚乙烯袋中, 0~4 ℃下保存, 保存于密封袋内备用, 送回实验室处理.剔除样品中的残根、贝壳等杂物, 在阴凉处风干, 用4分法获得样品, 置于陶瓷研钵中研磨并过100目(0.15 mm)筛, 沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn采用ICP-MS测定, 为保证分析结果的可靠性, 分析过程中加入国家土壤标准物质GSS-1和GSS-3进行质量控制, 并且平均每10个样品做1个平行样(重复做3次), 结果显示平行样中重金属相对标准差均小于3%, 达到国家规定的精密度要求.1.3评价方法潜在生态风险指数法是瑞典学者 Hakanson[10]于1980年建立的一套评价重金属元素污染及潜在生态风险程度的方法, 该方法综合考虑了重金属元素的毒性、重金属元素污染的敏感性, 以及重金属元素区域背景值的差异, 并给出了重金属元素潜在生态风险程度的定量划分, 是国内外沉积物质量评价中应用最为广泛的方法之一[11-12], 评价公式为im m mi i i ir r f r ir i i nCRI E T C TC==⋅=⋅∑∑∑, (1) 式(1)中C i 为污染物的实测浓度(mg/kg), C n i引用鄱阳湖重金属的背景参比值[13], C f i为单个污染物污染指数, T r i为污染物毒性响应参数, E r i为单个污染物的潜在生态风险. 结合鄱阳湖沉积物的性质和污染水平, 具体分级如表2所示.表1沉积物中重金属含量的参考值和毒性系数重金属元素Cu Pb Zn Cd Cr C n i/(mg⋅kg−1) 4.75 12.50 45.75 0.75 60.00T r i 5 5 1 30 2表2C f i, C d, E r i, RI值相对应的污染程度指标污染程度单个污染物指数C f i C f i<1 1≤C f i<3 3≤C f i<6 C f i≥6综合污染指数C d C d<55≤C d<10 10≤C d<20 C d≥20生态风险因子E r i E r i<4040≤E r i<80 80≤E r i<160 80≤E r i<160E r i≥320生态风险指数RI RI<120 120≤RI<240 240≤RI<480 240≤RI<480危害程度轻微中等强很强极强2结果与讨论2.1重金属污染现状通过对沉积物重金属进行分析, 结果见表3. 从表3可以看出, 除Cr外, 沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd 4种重金属含量平均值均明显高于其相应土壤背景值, 分别为鄱阳湖土壤背景值的12.95、3.85、4.24、2.05倍, 为中国土壤背景值的2.72、1.85、2.62、15.88倍. Cu最大值出现在信江入湖口, Zn、Pb、Cd最大值出现在三江口, Cr最大值出现在湖口. 从各种重金属含量的空间变异系数(C V)可以看出沉积物中Cd 的空间变异系数最大, 为0.863 7, 这表明鄱阳湖沉积物中Cd含量的空间分布不均匀, 离散性相对较大; Cu的变异系数次之, 为0.752 1; Pb的变异系数最小, 为0.329 9.2.2重金属污染评价利用单因子污染指数和综合污染指数对鄱阳湖沉积物中的重金属污染进行计算, 结果见表4. 由表第4期胡春华, 等: 鄱阳湖表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价4294可知: 除Cr外, 其余单因子污染指数平均值均达到重污染水平, Cu属于沉积物中最重要的污染因子, 污染指数为12.953, 重金属污染因子的顺序为: Cu> Zn>Pb>Cd>Cr. 综合污染指数C d 均值达到10, 说明鄱阳湖目前的重金属污染程度非常严重, 尤其在信江入湖口污染最为严重, 综合污染指数达到51.421.2.3重金属的潜在生态风险评价潜在生态风险性指数值综合反映了沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的污染水平及潜在生态危害性(见表5). 由Cu、Pb、Zn、Cd、Cr比较分析表明, Cu、Cd的污染比较严重, 平均潜在生态风险因子分别为64.76、61.69, 其中Cu有46%的采样点处于中等以上风险程度, 15%处于可观程度, 8%处于高值风险程度; 61%的采样点Cd处于中等以上风险程度, 13%采样点处于高值风险程度; Pb、Zn、Cr均无风险; 从潜在生态风险参数分析, 5种重金属中, Cd具有较高的潜在生态风险, 其主要原因是由于Cd污染参数和毒性响应系数高; 对于Pb、Zn、Cr单一污染参数分析时都没有风险, 是由于污染参数较低和毒性响应参数较小; 虽然Cu的污染参数和毒性响应参数较小, 但因为其含量明显超标, 以致于存在较高的潜在生态风险.表3沉积物重金属含量及参比值 mg/kg 测定结果范围中值平均值变异系数中国土壤背景值[14]鄱阳湖土壤背景值Cu 20.33~160.6741.33 61.53 0.7521 22.600 4.75Pb 24.00~87.6148.22 48.17 0.3299 26.000 12.50Zn 64.83~409.28175.33 194.11 0.5183 74.200 45.75Cd 0.33~4.39 1.11 1.54 0.8637 0.097 0.75Cr 11.06~67.8325.28 28.05 0.5474 61.000 29.65表4沉积物中重金属的单因子污染指数及综合污染指数单因子污染指数Cu Pb Zn Cd Cr综合污染指数综合污染等级最大值33.825 7.009 8.946 5.853 2.288 51.421 很高最小值 4.280 1.920 1.417 0.440 0.373 10.868 较高中值8.701 3.858 3.832 1.480 0.853 18.075 较高污染平均值12.953 3.853 4.243 2.056 0.946 24.029 很高污染表5沉积物样中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr污染指数的分布及污染程度潜在风险因子E r i采样点Cu Pb Zn Cd CrRI湖口43.51 12.20 1.42 13.20 4.58 74.91星子32.45 16.60 2.15 26.80 1.61 79.61都昌51.76 18.47 4.82 60.00 1.56 136.61柳树湾68.77 22.93 3.94 44.40 1.76 141.80金溪湖65.03 20.67 2.98 75.60 1.44 165.72三江口128.31 35.04 8.95 175.60 2.84 350.74铁河27.37 21.42 3.13 44.40 1.88 98.20十八户26.49 18.73 6.57 46.80 1.80 100.39滁槎21.40 9.60 3.11 20.00 1.77 55.88龙口137.72 19.87 5.64 80.00 1.71 244.94瑞洪169.13 23.29 6.71 168.80 1.20 369.13塔城38.42 19.29 3.83 24.40 0.75 86.69永修31.58 12.36 1.92 22.00 1.12 68.98平均值64.76 19.27 4.24 61.69 1.85 151.81多种重金属的潜在生态风险指数结果表明, 鄱阳湖沉积物中重金属的最小潜在生态风险在湖口, 风险指数为74.91; 最大潜在生态风险在信江入湖口, 风险指数为369.13, 其原因是信江携带中游永平铜矿废水, 及玉山、鹰潭、铅山和贵溪几座城市的废水; 各点风险指数的平均值为151.81, 处于中等潜在生态风险. 只有个别采样点潜在生态风险指数较低, 多数点处于中、高程度, 三江口和饶河入湖口2点风险指数也都处于极高程度, 稍低于信江入湖口, 其原因分别是鄱阳湖流域3条主要支流——赣江、抚河和信江汇合, 一并注入鄱阳湖; 乐安江中、下游德兴铜矿的矿山酸性废水和洎水河河水, 使乐安江沉积物受到重金属430 江西师范大学学报(自然科学版) 2011年的严重污染, 以致潜在风险程度极高[15].3结论(1)鄱阳湖沉积物已受重金属的污染, 除Cr外, 沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd 4种重金属含量平均值均明显高于其相应土壤背景值; 鄱阳湖沉积物中重金属含量分布差别较大.(2)重金属在鄱阳湖表层沉积物中的污染程度较高, Cu是主要的污染因子, 5种重金属污染物的污染程度顺序为Cu>Zn>Pb>Cd>Cr.(3)沉积物潜在生态风险指数总体处于中等潜在生态风险, 重金属污染物的平均潜在生态风险因子顺序为Cu>Cd>Pb>Zn>Cr, 其中Cd对鄱阳湖的生态风险贡献最大, 而对鄱阳湖污染中重金属量最大的Zn生态风险并不大, 鉴于鄱阳湖5大河流化工、煤焦、化肥、冶炼、矿区等工业废水不达标排放, 建议应加强对当地这些企业排放的监控和管理.4参考文献[1] 曾凡萍, 肖化云, 周文斌. 鄱阳湖流域沉积物中重金属研究及环境意义 [J]. 江西化工, 2007(2): 21-23.[2] L oska K, Wiechula D. Application of principal component analy-sis for the estimation of source heavy metal contamination in surface sediments from Rybnik Reservoir [J]. Chemosphere, 2003, 51: 723-733.[3] G hrefat H, Yusuf N. Assessing Mn, Fe, Cu, Zn and Cd pollutionin bottom sediments of W adi Al-Arab Dam, Jordan [J]. Chemosphere, 2006, 65 (11): 2114-2121.[4] L uo Mingbiao, Li Jianqiang, Cao Weipeng, et al. Study of heavymetal speciation in branch sediments of Poyang Lake [J]. Journal of Environmental Sciences-China, 2008, 20(2): 161-166.[5] L iao Mingxia, Deng Tianlong. Arsenic species analysis in pore-waters and sediments using hydride generation atomic fluores-cence spectrometry [J]. Journal of Environmental Sciences-China, 2006, 18 (5): 995-999.[6] G ong Xiaofeng, Chen Chunli, Zhou Wenbin, et al. Assessment onheavy metal pollution in the sediment of Poyang Lake [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2006, 27 (4): 732-736.[7] 弓晓峰, 陈瑶, 尹丽. 鄱阳三江流域沉积物中Zn、Pb、Cd的形态分布 [J]. 环境科学与技术, 2008, 31 (11): 48-50.[8] 胡利娜, 刘小真, 周文斌. 鄱阳湖水域DW采样点底泥重金属垂直污染分析 [J]. 环境科学与技术, 2009, 32 (6): 108-111. [9] 万金保, 间伟伟, 谢婷. 鄱阳湖流域乐安河重金属污染水平 [J]. 湖泊科学, 2007, 19 (4): 421-427.[10] H akanson L. An ecological risk index for aquatic pollution con-trol: a sedimentological approach [J]. Water Research, 1980, 14(8): 975-1001.[11] K won Y T, Lee C W. Application of multiple ecological risk in-dexes for the evaluation of heavy metal contamination in a coastal dredging area [J]. Science of the Total Environment, 1998, 214 (1/2/3): 203- 210.[12] 马德毅, 王菊英. 中国主要河口沉积物污染及潜在生态风险评价 [J]. 中国环境科学, 2003, 23 (5): 521-525.[13] 鄱阳湖研究编委会. 鄱阳湖研究 [M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1988.[14] 王云, 魏复盛. 土壤环境元素化学 [M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1995.[15] 何孟常, 王子健, 汤鸿霄. 乐安江沉积物重金属污染及生态风险性评价 [J]. 环境科学, 1999, 20: 7-10.The Pollution Characteristics and Potential Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in the Surface Sediments of Poyang LakeHU Chun-hua1, 2, LI Ming1, 2*, XIA Ying 1, 2(1.Key Lab of Lake Ecology and Bio-resource Utilization of Poyang Lake, Ministry of Education, Nanchang University,Nanchang Jiangxi 330029, China; 2.School of Environmental and Chemical Engineering, Nanchang University,Nanchang Jiangxi 330031, China)Abstract: Surface sediments samples were collected for testing the concentration of Cd、Pb、Cu、Zn and Cr. The method of potential ecological risk index was applied to assess the heavy mentals pollution in the surface sediments of Poyang Lake. The results indicated that the concentration of Cu ranged from 20.33 to 160.67 mg/kg (mean: 61.53 mg/kg); Pb ranged from 24 to 87.61 mg/kg (mean: 48.17 mg/kg); Zn range from 64.83 to 409.28 mg/kg (mean: 194.11 mg/kg); Cd ranged from 0.33 to 4.39 mg/kg (mean: 1.54 mg/kg); Cr ranged from 11.06 to 67.83 mg/kg (mean: 28.05 mg/kg). The pollution of heavy metals in the sediments of Poyang Lake is in a high level where Cu is the main pollu-tion element. The mean potential ecological risk index was 151.81 in the lake which classified as medium contamina-tion. The sequence in the degree of potential ecological risks was Cu > Cd > Pb > Zn > Cr.Key words: Poyang Lake; sediment; heavy metals; potential ecological risk(责任编辑: 刘显亮)。
连环湖区域小东湖表层沉积物重金属污染及潜在生态风险.
连环湖区域小东湖表层沉积物重金属污染及潜在生态风险*肖海丰臧淑英关莹刘少军徐海凤孙清展王京京李苗裴雪原（哈尔滨师范大学黑龙江省普通高等学校地理环境遥感监测重点实验室，哈尔滨150025）摘要：以松嫩平原西侧的小东湖为研究对象，采用HNO 3-HClO 4-HF 联合消解并运用ICP —MS 测试了重金属元素Cr 、Cu 、Mn 、Ni 、Pb 、Zn 和Cd 的浓度，结合粒度测定，运用潜在生态风险指数法评价方法，研究了小东湖重金属空间分布、污染状况和生态风险。
结果显示，小东湖重金属元素浓度大小排序为Mn ＞Zn ＞Cr ＞Ni ＞Pb ＞Cu ＞Cd ，重金属元素Mn 、Cr 、Zn 、Ni 、Cu 在中心位置出现最高值。
Cr 、Mn 、Ni 和Zn 的浓度主要受细粒物质影响，它们的浓度与TP 高度正相关。
小东湖重金属以中等污染为主，Cr 、Cu 、Mn 、Ni 、Pb 和Zn 属轻微的潜在生态风险。
Cd 在不同点位分别存在轻微、中等和强的潜在生态风险。
关键词：沉积物；重金属污染；小东湖；潜在生态风险评价DOI ：10.13205/j．hjgc．201401031POLLUTION AND POTENTIAL ECOLOGICAL ＲISK OF HEAVY METALS IN SUＲFACE SEDIMENTS FＲOM XIAODONG LAKE IN LIANHUAN LAKE ZONEXiao HaifengZang ShuyingGuan YingLiu ShaojunXu HaifengSun QingzhanWang JingjingLi MiaoPei Xueyuan（Key Laboratory of Geographical Ｒesources and Environmental Ｒemote Sensing ，Harbin Normal University ，Harbin 150025，China ）Abstract ：Sediments from Xiaodong Lake were studied in the west of Songnen Plain in eastern China．The sediment samples were digested using HNO 3-HClO 4-HF．Concentrations of the metals Cr ，Cu ，Mn ，Ni ，Pb ，Zn and Cd were determined using inductively coupled plasma-mass spectrometry （ICP-MS ），and particle size ，combined with potential ecological risk index （ＲI ）were used to indicate spatial distribution ，pollution and potential ecological risk．The results showed that the contents of these heavy metals in the surface sediments followed the descending of Mn ＞Zn ＞Cr ＞Ni ＞Pb ＞Cu ＞Cd．The contents of these heavy metals Mn ，Cr ，Zn ，Ni and Cu were maximum in the center of Xiaodong Lake．The contents of Mn ，Cr ，Ni and Zn are influenced by fine grain size．The contents of Mn ，Cr ，Ni and Zn have a strong correlation with TP．The heavy metals in most sediments showed moderate potential ecological risk．Cr ，Cu ，Mn ，Ni ，Zn and Pb showed light ecological risk in the suface sediments of Xiaodong Lake．Cd showed light ，moderate and seriously ecological risk ，respectively in different sampling points．Keywords ：sediment ；heavy metal contamination ；Xiaodong Lake ；potential ecological risk*国家自然科学基金（40972115）；国家自然科学基金重点项目（41030743）；黑龙江省高等学校科技创新团队建设计划项目（2010td10）。
长江口潮滩沉积物重金属污染分析
188ECOLOGY 区域治理长江口潮滩沉积物重金属污染分析浙江师范大学 颜晨瑶摘要：以长江口潮滩沉积物重金属污染情况的调查资料为基础，分析了长江口潮滩重金属元素含量、单个重金属的潜在生态危害系数()和多种重金属潜在生态危害指数(RI)。
研究结果表明，除Cd外，存在不同程度的重金属污染。
长江口潮滩受重金属的生态危害总体不严重，但局部地区危害严重。
关键词：潜在生态危害指数法；重金属污染；长江口潮滩中图分类号：X171.5文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）44-0188-0001一、引言重金属元素具有生物累积效应，随食物链在生物体内富集，并影响人体健康。
沉积物是重金属元素的“归宿”，河口地区是人类生产生活的重要地区，因此对河口海岸带的重金属含量监测和河口潮滩地区生态环境评价工作日益重要。
二、数据与方法本文数据源自陈满荣《长江口潮滩沉积物重金属污染研究》[1]，共选取了长江口潮滩11个采样点和5个重金属元素，详见表1、表2。
本文选用潜在生态危害指数法[1,2]，分析了长江口潮滩沉积物受重金属污染程度。
该方法由Hakanson 创建，基于生物对不同重金属的敏感程度差异，将各重金属划分为不同的毒性程度，并用毒性响应系数表示（Cd=30，Ni=Cu=Pb=5，Cr=2，Zn=1）。
并计算生态危害单项系数（潜在生态风险性指数（RI）两个参数，对某一地区沉积物的重金属所造成的环境危害进行分析评价。
其中，＜40为轻度污染，40—80为中等污染，80—160为强污染，160—320为很强污染，≥320为极强污染；RI ＜120为轻微污染，120—240为中等污染，240—460为重污染，≥460为极重污染[1]。
三、结果与分析（一）重金属元素的含量长江口潮滩沉积物中各重金属元素的平均含量Zn ＞Cu ＞Cr ＞Pb ＞Cd（表1），Cu 平均含量比背景值高约6倍，最高值比背景值高15倍左右，连最低值都比背景值高出约4倍；Zn 平均含量高于背景值约4倍；Cr 平均含量高于背景值约3倍；Pb 平均含量高于背景值约3倍；Cd 含量明显低于其他重金属元素的含量，Cd 平均含量的最高值低于背景值，即说明该区不存在Cd 污染。
淀山湖沉积物重金属污染分布及潜在生态风险评估
猱社科枚Journal of Green Science and Technology第23卷第10期2021年5月淀山湖沉积物重金属污染分布及潜在生态风险评估石磊（上海市青浦区水文勘测队，上海201799）摘要：利用地积累指数和潜在生态风险指数评价了淀山湖沉积物中铜、铅、锌、镉、铭■、镖、冲、汞等8种重金属的污■染水平及其潜在生态风险，结果表明：淀山湖重金属整体污染程度较低，沉积物中重金属主要来源 为上游来水，湖区北部入湖河口区域的12#点住铜、锌、棘的地累计指数环。
值均最高，处于中等污染水平；潜在生态风险指■数表明，全湖单个重金属生态风险系数均处于低风险，潜在生态风险指■数也处于低风险等 级，而入湖河口的12#点位潜在生态风险指数值最大，接近中风险标准限制，潜在风险最高。
关键词：重金属污染；地累积指数；潜在生态风险指数；淀山湖中图分类号：X824文献标识码：A文章编号：1674-9944（2021）10-0089-031引言近年来，随着经济社会的发展以及工业化水平的提 高，重金属污染也越来越突出，对人民健康及水生态系 统健康产生较大威胁。
重金属作为主要的环境污染物之一，具有毒性大、不能被生物降解且易累积的特性，广 泛存在于水体、土壤、生物体中，而土壤、底泥是其最终的归宿山。
湖泊底泥作为生态系统的一部分，其中所沉 积的重金属在一定的条件下重新释放进入水体而成为 潜在的内源污染，形成二次污染。
因此，重金属作为一 种潜在污染物是湖泊水环境评价的重要指标，监测研究 沉积物中重金属含量能够直观地反映出湖泊受重金属污染程度，对了解湖泊水环境质量以及湖泊环境保护具 有重要意义口7。
淀山湖是上海最大的淡水湖泊，位于上海市青浦区与江苏省昆山市交界地带，水系畅通，历史上就是重要 的航运要津瓯。
淀山湖是弱感潮湖泊，不仅具有调节径流的作用，还兼具灌溉、旅游、水源等功能。
近年来，关 于淀山湖水环境研究有很多，但关于淀山湖底泥沉积物 的监测及污染物分布分析较少。
广东汕头湾表层沉积物重金属含量分布及风险评价
第３９卷 第３期应用海洋学学报Ｖｏｌ ３９，Ｎｏ ３ ２０２０年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｃｅａｎｏｇｒａｐｈｙＡｕｇ．，２０２０广东汕头湾表层沉积物重金属含量分布及风险评价赵晨辉１，胡 佶２，李发明１，刘凌峰１，陆文平１，付 静１，周 军１，李冀刚１ 收稿日期：２０１９ ０４ １７ 基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１６ＹＦＣ１４０２４０５） 作者简介：赵晨辉（１９９２—），男，硕士，助理工程师；Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈａｏｃｈｅｎｈｕｉ２０１７＠１６３．ｃｏｍ 通讯作者：李冀刚（１９８５—），男，工程师；Ｅ ｍａｉｌ：５９２９１４８５＠ｑｑ．ｃｏｍ（１．国家海洋局汕尾海洋环境监测中心站，广东汕尾５１６６００；２．自然资源部第二海洋研究所，浙江杭州３１００１２）摘要：汕头湾地处汕头东部，是珠三角经济区和海峡西岸经济区重要的海上交通枢纽。
因受周边城镇、养殖区排污等影响，汕头湾的海洋环境已受污染，生态健康问题不容忽视。
沉积物中重金属是反映区域环境质量的重要因子，本研究通过测定汕头湾海域２９个表层沉积物样品中重金属Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｈｇ、Ａｓ含量，分析了各元素的平面分布特征，并运用主成分分析法（ＰＣＡ）、地累积指数法和潜在生态风险指数法对该区域沉积物中重金属的来源及潜在生态风险进行了探讨。
结果表明：汕头湾海域表层沉积物的金属含量变化范围为ＣＺｎ（１５．３～２８０．４ｍｇ／ｋｇ）、ＣＣｕ（２．０～８４．６ｍｇ／ｋｇ）、ＣＣｒ（３．０～１３０．８ｍｇ／ｋｇ）、ＣＣｄ（０．０５～１．０７ｍｇ／ｋｇ）、ＣＰｂ（１２．９７～３９．３１ｍｇ／ｋｇ）、ＣＨｇ（０．００８～０．１７１ｍｇ／ｋｇ）、ＣＡｓ（１．６０～１６．５０ｍｇ／ｋｇ），榕江入海口处为重金属元素的高值区，在拦沙堤的两侧，元素Ｚｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｃｄ的含量差别较大。
相关性分析和主成分分析结果显示，重金属具有相同污染来源，工业废水和城市排污等人类活动输入是主要途径，其分布特征受有机碳、硫化物及细粒级组分等环境因子的影响。
玉滩湖表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价
玉滩湖表层沉积物重金属污染特征及潜在生态风险评价丁佳佳;蔡庆;李江华【摘要】为了掌握重庆玉滩湖表层沉积物重金属污染情况,监测了玉滩湖表层沉积物中Cr、Cd、Pb、Cu和Zn的相对含量,并采用地质累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属的污染程度和潜在生态风险进行评价.结果表明,玉滩湖表层沉积物中重金属Cr、Cd、Pb、Cu和Zn的平均含量分别为28.41 mg/kg、0.75mg/kg、46.04mg/kg、66.98mg/kg、131.55mg/kg,Pb和Cu受人为活动影响较大;重金属污染程度为Cu(轻度)＞Pb(轻微)＞Cd(轻微)＞Zn(轻微)＞Cr(无污染);有机质含量和重金属Pb、Cd含量显著正相关,是玉滩湖流域重金属污染防治的重点因子;玉滩湖总体的生态风险程度为轻微,重金属单项潜在生态风险程度为Cd(中等)＞Cu(轻微)＞Pb(轻微)＞Zn(轻微)＞Cr(轻微),Cd是主要的生态风险因子.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2016(035)004【总页数】6页(P107-112)【关键词】玉滩湖;表层沉积物;重金属;地质累积指数;潜在生态风险指数【作者】丁佳佳;蔡庆;李江华【作者单位】重庆市环境科学研究院,重庆401147;重庆工程职业技术学院,矿业与环境工程学院,重庆402260;重庆市环境科学研究院,重庆401147【正文语种】中文【中图分类】X524重金属是一类具有持久性和累积效应的污染物[1]。
重金属一旦排入水体，绝大部分通过物理、化学和生物作用迅速转移至悬浮物和沉积物中储存[1]，环境条件发生变化时重新释放进入水体[2-3]，造成二次污染，对生态环境构成潜在威胁[4]。
玉滩湖位于重庆市大足区境内、长江水系沱江流域左岸一级支流濑溪河中上游，坝址(东经105°40′，北纬29°33′)位于大足区珠溪镇以上2.5km的玉滩村。
玉滩湖兴建于1958年，2007年玉滩湖扩建工程开工建设，2013年建成投用，扩建后水面面积22.35km2，流域面积2 114km2，总库容1.496亿m3，平均水深6.64m，多年平均入湖水量4.505亿m3/y，主导功能是饮用水水源和灌溉，兼具生物多样性保护和调蓄防洪功能。
南京主要湖泊表层沉积物中重金属污染潜在生态风险评价
南京主要湖泊表层沉积物中重金属污染潜在生态风险评价马婷;赵大勇;曾巾;燕文明;姜翠玲;丁文浩【摘要】为掌握南京城市湖泊表层沉积物中重金属的污染概况及其潜在生态风险,选取玄武湖、月牙湖、紫霞湖、琵琶湖和前湖5个主要湖泊为研究对象,应用电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP - AES)分析表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染风险和潜在生态危害进行评价.结果表明,湖泊表层沉积物中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量分别为0.8～5.1、10.3 ～67.6、6.2 ～70.5、未检出～53.2、12.9 ～ 55.9和40.6 ～456.3 mg·kg -1.地累积指数法评价结果显示,6种重金属元素累积程度由高到低依次为Cd、Zn、Pb、Cu、Ni和Cr,其中Cd处于偏中等累积到重累积水平.潜在生态风险指数法评价结果显示,表层沉积物重金属污染最严重的是月牙湖,其次是前湖和紫霞湖,这3个湖泊都处于中等潜在生态风险状态,琵琶湖和玄武湖处于低潜在生态风险状态.%order to investigate heavy metal pollution and its potential ecological risk in surface sediments of urban lakes in Nanjing, samples of sediments in five urban lakes ( Lake Xuanwu, Lake Yueya, Lake Zixia, Lake Pipa and Lake Qian-hu) were collected for analysis of concentrations of six heavy metals, I. e. Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn using the inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry (ICP - AES) , and potential risks of the pollutants were assessed with the geo-accumulation index method and the potential ecological risk index methods, separately. Results show that the concentrations of the heavy metals in the lake sediments were in the range of 0. 8 - 5. 1 mg · kg-1 for Cd, 10. 3 - 67. 6 mg ? kg-1 for Cr,6.2 -70.5 mg · kg-1 for Cu, undetectable - 53. 2 mg · kg"'for Ni,12.9 - 55. 9 mg ·kg'1 for Pb and 40. 6 -456. 3 mg · kg-１ for Zn. Analysis with the geo-accumulation index method indicated that the six heavy metals followed the order of Cd > Zn > Pb > Cu > Ni > Cr in accumulation degree. Cd was at the level varying from moderate-on- the-severe-side to severe in accumulation. Risk assessment using the potential ecological risk index method showed that among the five lakes, Lake Yueya ranked the first in heavy metal pollution of the surface sediment and was followed by Lake Qianhu, Lake Zixia, Lake Pipa and Lake Xuanwu. The first three lakes were in the category of moderate in ecological risk, while the last two were in the category of low in ecological risk.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2011(027)006【总页数】6页(P37-42)【关键词】重金属;城市湖泊;沉积物;地累积指数;潜在生态风险指数;南京【作者】马婷;赵大勇;曾巾;燕文明;姜翠玲;丁文浩【作者单位】河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,江苏南京210008;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098;河海大学水文水资源学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】X524重金属污染物进入水体后，能迅速由水相转入固相，最终进入沉积物中[1-2]。
呼兰河口湿地表层沉积物表层沉积物重金属污染评价
呼兰河口湿地表层沉积物表层沉积物重金属污染评价姜立伟;惠洪宽;葛壮【摘要】为了研究呼兰河口湿地表层沉积物重金属含量及其潜在生态危害程度,采用电感耦合等离子体质谱仪法(ICP-MS)测定7个点位表层沉积物的重金属元素含量.测定了Cr、Ni、Cu、As、Pb和Cd的含量,并采用地累积指数法和Hakanson 潜在生态风险指数法对沉积物中的重金属污染进行评价.结果表明,呼兰河口湿地表层沉积物中Cr、Ni、Cu、As、Pb和Cd的平均含量分别为19.44、12.28、8.04、7.54、24.74、0.16 mg· kg-1,除Pb和Cd外,均低于松嫩平原土壤背景值.地累积指数法评价结果显示:重金属元素污染程度有强到弱顺序为Cd＞ Pb＞As＞Ni＞Cu ＞Cr.潜在生态风险评价结果显示:重金属元素的潜在生态风险程度由高到低顺序为Cd＞ As＞ Pb＞ Ni＞ Cu＞ Cr,Cd是呼兰河口湿地主要的潜在生态风险因子.各重金属间相关性较差,可能主要受地球化学成分影响.【期刊名称】《哈尔滨师范大学自然科学学报》【年(卷),期】2015(031)002【总页数】6页(P180-185)【关键词】呼兰河口湿地;重金属;地累积指数法;潜在生态风险评价【作者】姜立伟;惠洪宽;葛壮【作者单位】黑龙江省普通高等学校地理环境遥感监测重点实验室;哈尔滨师范大学;【正文语种】中文【中图分类】P9640 引言湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统，作为水陆过渡带有着巨大的环境调节功能和生态价值，是人类最重要的自然资源，被誉为“地球之肾”.同时湿地一般位于地势低洼地带，容易承接大量的人类活动产生的污染物，尤其是河口湿地能截留大量上游排放的污染物，是重要的环境污染物汇集地［1］.一般情况下，湿地沉积物中的重金属不会对环境造成危害.但当水体环境改变，使沉积物对重金属的吸附和接纳能力超过其最大负荷时，重金属就会从沉积物中释放出来，从而对水体产生“二次污染”［2］.重金属因其易积累性和难降解性，成为湿地环境中具有潜在风险的重要污染物［3］.重金属在水体沉积物中的分布特征可以反映水体环境重金属污染程度，同时分析沉积物中的重金属比单纯的水体分析更具代表性，湿地沉积物中重金属污染已经引起广泛关注［4］.呼兰河口湿地自然保护区位于黑龙江省哈尔滨市呼兰区南部，地处松嫩平原南部，松花江中游北岸，属于温带大陆性季风气候.保护区沿松花江北岸东西带状延伸，保护区东西长63.5 km，南北宽21.3 km，总面积为 19262 hm2.为了整治松花流域的生态环境，2007年5月，经国务院批准，松花江进入为期十年的“修养期”，以减少污染物的排放和改善水环境.外来污染物的减少使得沉积物对水环境的影响变得显著.因此，研究沉积物重金属含量，可以有效的反映区域的污染状况.前人对呼兰河口湿地沉积物重金属分布和潜在生态风险评价的研究较少.该文以呼兰河口湿地沉积物为研究对象，分析6重金属(Cr，Ni，Cu，As，Cd 和 Pb)的污染特征和分布规律，运用地累积指数对呼兰河口湿地进行评价，采用潜在生态危害指数法对护栏呼兰河口湿地沉积物的重金属潜在生态危害进行评价，以期为呼兰河口湿地水体重金属污染防治提供理论依据，为湿地环境保护及合理开发利用提供理论支持.1 材料与分析、评价方法1.1 样品采集及处理2012年9月，对呼兰河口湿地研究区的7个样点进行样品采集，采样点位置如图1所示.采用柱状采泥器，采集0～20 cm表层沉积物，用洁净的聚乙烯自封袋保存，排尽空气后放入冰盒冷冻保存，运回实验室在－20℃冰箱里保存备用.沉积物样品经过干燥，剔出砾石、杂草等物后进行研磨，用口径0.075 mm的筛网过筛后待分析.图1 呼兰河口湿地采样点示意图1.2 样品分析沉积物样品经HCL－HNO3－HCLO4－HF硝化处理后，利用美国Agilent 7500cx型电感耦合等离子体质谱仪(ICP－MS)测定.分析过程采用超纯水，所用试剂均为优级纯.同步测定空白样、平行样，以保证分析的准确性，结果符合国家沉积物标准品GSD－7(GBW－07307)的质控要求.1.3 沉积物重金属评价方法1.3.1 地累积指数法地累积指数法［5］德国科学家Müller(1969)提出的一种对沉积物重金属污染评价的方法，被广泛用于研究沉积物中重金属污染的评价，其计算公式如下:式(1)中Igeo为地累积指数，Cn为沉积物中某一重金属的实测含量(mg·kg－1);K 为各地岩石的岩性差异可能会引起背景值的变动而取的系数(一般取1.5);Bn为沉积岩中的地球化学背景值，该文选取黑龙江省松嫩平原土壤背景值［6］为重金属的Bn，见表1.根据Igeo的计算结果，重金属污染程度共分为7个等级［7］见表2.表1 松嫩平原土壤背景值及毒性响应系数项目Cr Ni Cu As Pb Cd松嫩平原土壤背景值/mg·kg－1毒素响应系数Tir 42.46 2 23.65 10 17.78 5 9.14 10 20.23 5 0.073 30表2 Muller污染指数分级Igeo Muller 指数分级污染程度5＜Igeo Ⅵ 极强污染4＜Igeo≤5 Ⅴ 强—极强污染3＜Igeo≤4 Ⅳ 强污染2＜Igeo≤3 Ⅲ 中等—强污染1＜Igeo≤2 Ⅱ 中等污染0＜Igeo≤1 Ⅰ 无污染—中等污染Igeo≤0 0无污染1.3.2 潜在生态危害指数法潜在生态危害指数法是瑞典学者Hakanson提出的对沉积物中重金属潜在生态危害的一种评价方法.该方法考虑了重金属的生物毒性及其在沉积物中的迁移转化规律，可以综合反映沉积物中重金属的潜在生态危害，其计算公式如下:式(2)中为重金属的富集系数;为重金属i的浓度实测含量;为计算所需的参照值为重金属毒素响应系数;为第i种金属的潜在生态危害系数;RI为综合潜在风险指数表征重金属的毒性水平以及水体对重金属污染的敏感程度［8］其毒性系数见表1.RI与的指数分级标准［9］见表 3.表3 综合及单项潜在生态风险评价指数与分级标准Eir 单项潜在生态风险等级 RI综合潜在生态风险等级Eir＜40 轻微 RI＜150轻微40≤Eir＜80 中等150≤RI＜300 中等80≤Eir＜160 强300≤RI＜600 强160≤Eir＜320 很强RI≥600 很强Eir≥320 极强——2 结果与分析2.1 表层沉积物重金属的含量呼兰河口湿地沉积物重金属含量如图2所示.由图2 可以看出，元素Cr、Ni、Cu、As、Pb和Cd图2 呼兰河口湿地沉积物中各种重金属含量分布图表现出相似的含量变化趋势.沉积物重金属丰度值大小为Pb＞Cr＞Ni＞Cu＞As＞Cd，这与中国土壤化学元素丰度值大小略有差异［10］人为因素可能是导致这种差异的主要原因.各元素的平均含量:Cr为19.44 mg·kg－1，Ni为12.28 mg·kg－1，Cu 为8.04 mg · kg－1，As 为7.54 mg·kg－1，Cd 为0.16 mg · kg－1，Pb 为24.74 mg·kg－1.除元素Cd、Pb 略高于松嫩平原土壤背景值外，元素Cr、Ni、Cu、As均低于松嫩平原土壤背景值.呼兰河口湿地表层沉积物中 Cr、Ni、Cu、As、Cd和 Pb 的变异系数分别为22.3%、6.0%、8.1%、14.5%、20.9% 和 6.8%(见表 4)，Cr 和Pb变异系数均大于20%，属于中等变异强度.沉积物样品中Cr和Cd最大值和最小值之间相差较大.其中Cr最大值是最小值的1.8倍，S1点和S7点的Cr值明显高于其他点，而S1点和S7点位于岸边，受当地人类活动影响较大，这可能是导致Cr值变化较大的原因.Cd最大值是最小值的1.6倍，Cd的变化规律性不明显，最大值出现在S7点，这与Cr最大值位点相同，表明二者可能存在相同或相似的污染源.Cd最小值出现在S2点，S2点靠近松花江干流，受呼兰河河水和当地人类活动的影响相对较少，这可能是导致S2点低于其他位点的原因.但总体上看越靠近湿地边缘和岛屿Cd的含量值越大.其他元素值的变化幅度较小，但变化趋势比较明显，一般湿地边缘的各元素值大于湿地内部各元素值.岸边的旅游度假村生活污水排放和当地的水禽养殖对重金属元素富集程度影响较大，湿地内部的旅游开发对重金属元素的影响不显著.表4 呼兰河口湿地表层沉积物重金属统计特征值mg·kg－1项目Cr Ni Cu As Cd Pb最小值13.90 11.32 7.02 5.77 0.12 22.60最大值 25.42 13.27 9.20 8.99 0.20 27.18平均值 19.44 12.28 8.04 7.54 0.16 24.74松嫩平原土壤背景值 42.4623.65 17.78 9.14 0.073 20.23变异系数/% 22.3 6.0 8.1 14.5 20.9 6.82.2 沉积物重金属污染程度评价2.2.1 地累积指数法呼兰河口湿地沉积物中重金属元素的地累积指数分级统计结果见表5.从单个重金属Igeo来讲，呼兰河口湿地沉积物中Cd的污染情况最为严重，7个采样点均达到了Ⅰ级(无污染—中等污染).其他重金属元素均处在无污染状态.各种金属元素污染程度有强到弱大致为Cd＞Pb＞As＞Ni＞Cu＞Cr.从点位上看，S7点的污染最为严重，Cd元素属于“轻度”污染，其他元素在同类元素对比中值也偏高.这与S7点位于呼兰河口湿地公园入口附近，车流量较大，人类活动频繁有关.虽然呼兰河口湿地外围用铁丝网进行隔离保护，区域内使用环保电瓶车，生态环境得到改善，但从评价结果来看，湿地北部的污染程度还是要比南部稍高.表5 沉积物重金属污染地累积指数Igeo及分级采样点Cr Ni Cu As Cd Pb Igeo级数 Igeo 级数 Igeo 级数 Igeo 级数 Igeo 级数 Igeo 级数S1 － 1.39 0 － 1.49 0 － 1.75 0 －0.72 0 0.66 Ⅰ － 0.24 0 S2 － 1.61 0 － 1.42 0 － 1.74 0 －0.61 0 0.08 Ⅰ － 0.40 0 S3 － 2.07 0 － 1.60 0 － 1.77 0 －1.00 0 0.74 Ⅰ － 0.32 0 S4 － 1.75 0 － 1.56 0 － 1.93 0 －0.85 0 0.14 Ⅰ － 0.32 0 S5－ 1.85 0 － 1.57 0 － 1.73 0 －0.72 0 0.86 Ⅰ － 0.16 0 S6 － 2.20 0 －1.65 0 － 1.54 0 －1.25 0 0.49 Ⅰ － 0.43 0 S7 － 1.33 0 － 1.44 0 － 1.68 0 －0.98 0 0.84 Ⅰ － 0.21 02.2.2 潜在生态风险评价采用Hakanson提出的潜在生态风险指数法，对呼兰河口湿地表层沉积物中的元素Cr、Ni、Cu、As、Cd和Pb进行潜在生态风险评价，其结果见表6.从单因子潜在风险系数可以看出呼兰河口湿地沉积物中6种重金属元素的潜在生态风险程度大小顺序为Cd＞As＞Pb＞Ni＞Cu＞Cr.其中As、Pb、Ni、Cu和Cr的均小于40，表明这5种重金属元素均属于轻微生态危害.沉积物中Cd值均大于40，属于中等生态危害，这表明呼兰河口湿地在一定程度上存在中等程度的Cd污染的潜在风险.从综合潜在风险指数RI的值分析，整个呼兰河口湿地的RI介于71.93 ～105.44，平均值为89.71，其中Cd是RI值的主要贡献者，沉积物重金属RI的另一个主要贡献者是Pb.总体属于轻微生态危害，情况良好.RI最高点是S5点，其次是S7点和S1点，这与前面地累积指数法评价的结果略有差异.因此只有将重金属元素的累积程度与其对湿地生态系统的危害程度结合起来，才能更加全面的反应沉积物中重金属的污染状况［11］.表6 呼兰河口湿地沉积物重金属生态风险评价指数采样点Eir Cr Ni Cu As Cd Pb RI S11.14 5.35 2.23 9.08 71.23 6.35 95.38 S2 0.98 5.61 2.24 9.83 47.60 5.69 71.96 S3 0.72 4.95 2.20 7.52 75.34 6.00 96.72 S4 0.89 5.07 1.97 8.33 49.66 6.00 71.93 S5 0.83 5.04 2.27 9.08 81.51 6.72 105.44 S6 0.65 4.79 2.59 6.31 63.01 5.59 82.94 S71.20 5.54 2.33 7.59 80.48 6.46 103.602.3 沉积物重金属元素相关性分析如果同一水域沉积物重金属相关性较好，说明其可能具有相似的来源和分布［12－13］，呼兰河口湿地沉积物重金属元素之间的相关性分析结果见表7.Cr和Ni元素在P＜0.05水平上存在显著的正相关，表明呼兰河口湿地沉积物中Cr和Ni可能具有相同或相似的污染来源.其他元素之间没有显著的相关性，通过前面分析得出，呼兰河口湿地重金属污染程度较轻，说明沉积物中的重金属含量受当地土壤环境影响较大，受外来污染源影响较小.上述分析结果表明，呼兰河口湿地重金属元素污染程度和潜在生态风险程度均较低，整个区域未达到污染程度，但局部的区域Cd元素污染程度较高.该研究的呼兰河口湿地沉积物重金属的平均值(表1)与2011年孙洋阳［14］研究结果对比表明，呼兰河口湿地表层沉积物重金属含量有所增大，因此，对呼兰河口湿地生态环境的保护不容忽视.表7 呼兰河口湿地沉积物重金属元素的相关性* 在0.05水平上显著相关.Cr Ni Cu As Cd Pb Cr 1.000 Ni 0.876* 1.000 Cu － 0.244－0.210 1.000 As 0.464 0.629－0.542 1.000 Cd 0.120 － 0.128 0.288 － 0.273 1.000 Pb 0.466 0.190－0.233 0.302 0.744 1.0003 结论(1)呼兰河口湿地湿地沉积物的重金属含量测定结果表明，Cr、Ni、Cu、As、Cd 和 Pb 的含量的平均值分别为 19.44、12.28、8.04、7.54、0.16和24.74 mg·kg －1，除 Cd 外，其他元素的平均值均小于松嫩平原土壤背景值.(2)呼兰河口湿地沉积物重金属地累积指数分级程度强弱顺序为Cd＞Pb＞As＞Ni ＞Cu＞Cr.所有重金属元素中，Cd的污染程度最高，接近中等程度污染，其他重金属元素均处在无污染状态.湿地北部的污染程度高于南部.(3)Hakanson潜在生态风险评价结果表明，呼兰河口湿地沉积物重金属危害程度排序为:Cd＞As＞Pb＞Ni＞Cu＞Cr，除Cd处于中等生态危害等级外，其他重金属元素均处在轻微生态危害等级.从综合生态潜在风险指数分析，研究区总体处于轻微生态危害等级.Cd是研究区主要的潜在生态危害重金属污染物，应该引起重视.(4)呼兰河口湿地沉积物重金属元素之间的相关性较差，重金属污染程度较低，说明研究区重金属元素受土壤背景影响较大，外在污染源相对较少.参考文献［1］Forstner U，Wittmann GTW.Metal Pollution in the Aquatic Environment［M］.Heidelberg，Berlin:Springer－ Verlag，1983.［2］刘庆，谢文军，游俊娥，等.湿地沉积物重金属环境化学行为研究进展［J］.土壤，2013，45(1):8–16.［3］叶华香，臧淑英，张丽娟，等.扎龙湿地沉积物重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价［J］:环境科学，2014，35(4):1333－1339.［4］胡国成，许振成，赵学敏，等.高州水库表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价［J］.环境科学研究，2011，24(8):949－957.［5］Muller G.Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River ［J］.Geojournal，1969，2(3):108－118.［6］刘兴久，赵雅玲.松嫩平原区域土壤中8种重金属元素的背景值及其相关因素［J］.东北农学院学报，1987，18(2):113－118.［7］于万辉，王俊杰，臧淑英.松嫩平原湖泊底泥重金属空间变异特征及其风险评价［J］.地理科学，2012，32(8):1000－1005.［8］杨卓，李贵宝，王殿武，等.白洋淀底泥重金属的污染及其潜在生态危害评价［J］.农业环境科学学报，2005，990－993.［9］Hakanson L.An ecological risk index for aquatic pollution control:a sedimentological approach ［J］.Water Research，1980，14(8):975–1001. ［10］鄢明才，顾铁新，迟清华，等.中国土壤化学元素丰度与表生地球化学特征［J］.物探与化探，1997，21(3):161－167.［11］杨耀芳，曹维，朱志清，等.杭州湾海域表层沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评［J］.海洋开发与管理，2013，1:51–58.［12］刘文新，李向东.深圳湾水域中重金属在不同相间的分布特征［J］.环境科学学报，2002，22(3):305－309.［13］刘德鸿，王发园，周文利，等.洛阳市不同功能区道路灰尘重金属污染及潜在生态风险［J］.环境科学，2012，33(1):256－259.［14］孙洋阳.松花江哈尔滨段水质调查与底泥吸附释放特性研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2012.。
三峡上游河流沉积物中重金属污染生态风险评价
三峡上游河流沉积物中重金属污染生态风险评价李永峰;曹政;刘方婧;程国玲【摘要】The content and speciation of 8 heavy metals in surface sediments from the 6 rivers located in upper Three Gorges, southwest China, were investigated. Furthermore, the risks of heavy metals were discussed. With the 8 metal levels all close to their background values in soil environment in upper rivers of Three Gorges, the light pollutions were occurred in these rivers. Among of the 8 metals, Cd, Cu and Hg were to some extent accumulated in these riverine sediments. These 8 metals distributed with different speciation in riverine sediments. The percent of the form of available speciation was found largest in Cd in sediments, followed by Zn, Ni and Cr. The percentages for strong, moderate and light ecological risks were calculated to 5% , 37% and 58% , respectively, suggest a safe status for heavy metals in this zone.%调查了三峡上游长江干流、长江一级支流岷江、沱江和嘉陵江、二级支流渠江和涪江河流表层沉积物中8种重金属的质量比及其不同形态组成,并探讨了沉积物重金属污染的生态风险.研究结果表明,沉积物中8种重金属质量比与三峡上游区域土壤背景值相近,污染程度较轻,其中Cd、Cu和Hg有一定程度污染.沉积物中不同重金属形态分布迥异,Cd的生物可利用态质量比最高,其次为Zn、Ni和Cr.三峡上游区域内重金属污染为强度、中度和轻度生态危害水平的区域分别占5％、37％和58％,表明内河流沉积物中其他重金属的污染程度不高,处于较安全的状态.【期刊名称】《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(028)005【总页数】5页(P527-531)【关键词】河流沉积物;重金属;形态;生态风险【作者】李永峰;曹政;刘方婧;程国玲【作者单位】东北林业大学林学院,哈尔滨150040;东北林业大学林学院,哈尔滨150040;东北林业大学林学院,哈尔滨150040;东北林业大学林学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】X830重金属易吸附于水体中颗粒物而沉淀于沉积物中，悬浮物和沉积物累积了水生生态系统中90%以上的重金属[1].在水－沉积物界面中形成动态的迁移富集平衡的重金属会因条件改变而释放至水体中，形成湖库的内负荷污染源[2].鉴于重金属的难降解性、普遍的生物毒性、生物易累积性和生物放大作用，沉积物重金属污染的研究一直是环境科学界的热点.三峡库区上游涵盖了四川、重庆两省市40%的面积及2/3的人口，是我国西部工农业较发达的地区，是我国“十二五”重点发展区域之一[3].该区域内河流长江上游、长江一级支流岷江、沱江和嘉陵江、二级支流渠江和涪江，是三峡水库的集水流域，区域内污染物的汇集将直接影响三峡水库的水质.已有研究表明[4－5]，三峡水库的建设使长江上游河流径流量有减小的趋势，输沙量明显减少，造成流域内各河流沉积物堆积速率增高，导致重金属在沉积物中的积蓄量增加，进一步增加了重金属的污染水平和潜在危害.本文以三峡上游区域的河流为研究区域，系统地研究各流域内表层沉积物中重金属的分布、生态风险和生物毒性.这不仅可为经济区的“十二五”建设和后期环境影响评价提供重要的基础数据，还可为三峡水库水资源的保护和管理提供科学的依据.1 材料和方法1.1 样品采集2009年10月～2009年11月，在三峡上游区域长江水系长江干流及其一级支流采集表层沉积物共19个.表层沉积用不锈钢抓斗采泥器采集后，取其表层2～5 cm置于塑料盒中，放置干冰保存.运回实验室风干后，去除石块等杂物，碾磨过200目筛，保存.各采样器皿采样前均洗净，再以去离子水洗涤3次，采样时再以采样地点的表层水荡洗3次.1.2 分析测定样品的处理采用HNO3－HF－HClO4消煮，感应耦合等离子体光学发射光谱法(ICP－AES，IRIS Instrepid II型，美国热电公司)测定铬、镍、锌，感应耦合等离子体质谱法(ICP－MS，X Series II型，美国热电公司)测定镉、铅，氢化物－原子荧光光谱法(XGY－1011A型，中国地质科学院物化探所)测定砷，冷蒸气－原子荧光光谱法(XGY－1011A型，中国地质科学院物化探所)测定汞.分析所用试剂均为优级纯，所用的水均为超纯水，分析过程均加入国家标准土壤参比物质(GSS 1，GSS 8，GSS 9，GSS 10)进行质量控制，其结果符合质控要求.参考Han和Banin的连续提取方法[6]，将沉积物中重金属按可溶解和可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CARB)、易氧化物态(ERO)、有机质态(OM)、残余氧化物态(RO)和残渣态(RES－R)依次提取.6种提取态重金属的回收率(各形态之和与全量测定之比)大多在85%～115%，提取实验结果可靠.称取10.0 g沉积物，用沸腾后冷却的去离子水10.0 mL充分溶解，放置30 min，用pH计(Sartorius，德国)测定pH值.称取一定量风干沉积物，用1.6%(V/V)的盐酸去除无机碳，然后经60℃ 烘干后用Liqui TOC分析仪(Elementar，德国)测定沉积物有机碳(TOC)质量比(燃烧温度为950℃).沉积物粒径分析参考Ding报道的方法[7]，即用20%的(NaPO3)6作分散剂，用SADL－3001激光粒度分析仪(日本)测定.沉积物水分质量比的测定用105℃ 烘12 h后质量损失法计算.1.3 潜在生态风险评价方法潜在生态危害指数法是目前较为流行的重金属污染评价方法，它引入了各重金属的毒性响应系数，很好的解决了各重金属的权重系数的确定，是目前最为广泛使用的一种评价方法[8].潜在生态危害指数法中单个重金属的潜在生态危害系数Ei和某区域多个重金属的潜在生态危害指数RI，根据Ei和RI大小，参照沉积物中重金属潜在生态危害系数、生态危害指数和污染程度的关系，将沉积物的潜在生态危害状况进行分级(表1).国际公认的重金属毒性系数(Ti)为Hg＞Cd＞As＞Pb=Cu=Ni＞Cr＞Zn，对毒性响应系数作规范处理后定值为Hg=40，Cd=30，As=10，Pb=Cu=Ni=5，Cr=2，Zn=1.表1 潜在生态危害评价指标潜在生态危害系数(Ei)潜在生态危害指数(RI)潜在生态危害程度＜40＜150轻度40～80 150～300中度80～160 300～600强度160～320≥600很强≥320极度2 结果与讨论2.1 沉积物中重金属质量比及其形态分布规律三峡上游河流沉积物中各重金属呈现出不同的富集特征，富集程度均不明显.Hg富集最严重，为平均土壤背景值的1.84倍.其次为Cd，平均为土壤背景值1.76倍.三峡上游河流沉积物中重金属质量比与成都经济区土壤平均背景值基本一致.不同区域河流沉积物中重金属累积程度迥异，长江干流以Cr和Hg累积较为严重，沱江和岷江流域以Cd、Hg和Zn的累积较为严重.其他支流中重金属富集不明显，其中以渠江的污染水平最低.这一现象可能反映了区域的工业和城镇化水平对河流重金属污染的影响.整个三峡上游区域内Cd质量比为0.10～1.22μg/g，平均为0.45μg/g，明显高于土壤背景值.长江干流中，以朱沱断面Cd质量比最高.支流中以沱江和涪江质量比较高，分别达0.21～0.84μg/g和0.15～0.97μg/g，远高于平均土壤背景值和相关的背景值.自然界中没有单独的镉矿藏，镉是铅－锌矿、铜－锌矿的伴生元素;人类对含镉矿物的开采、冶炼、合金制造、电镀、油漆颜料制造等工业及煤燃烧是引起三峡上游河流沉积物镉污染的重要因素.2.2 沉积物中重金属的赋存形态图1 三峡上游河流沉积物中重金属的形态分布为更准确了解重金属的生物有效性和潜在的环境风险，分析了河流沉积物中重金属的6种形态分布特征.图1描述了不同水系中重金属的赋存形态.由图1可见，Cd的可溶解和可交换态组成最大.Cd、Zn和Ni的碳酸盐结合态质量比较高，其他重金属较低.可溶解和可交换态重金属多为吸附在黏土、腐殖质及其他成分上的金属，易于迁移转化，被生物吸收;碳酸盐结合态金属由于与碳酸盐矿物相结合，对环境条件特别是pH值敏感，当pH值下降时易重新释放而进入环境.调查的6大河流沉积物pH值为6.94～7.70，碳酸盐结合态较稳定，但当pH下降时重金属将易释放.因此，Cd、Zn和Ni的生物有效性较大.由于铁锰氧化物具有较大的比表面积，对重金属有很大的离子交换和吸附容量，因此易氧化物结合态金属属于较强的离子键结合的化学形态，不易释放.但当水体中氧化还原电位降低时或水体缺氧时，这种结合形态的重金属键被还原，可能造成水体的二次污染.易氧化态组成较高的金属为Zn、Cd和Ni，Zn在土壤和沉积物中与Fe－Mn氧化物相结合而具有高稳定常数.有机质态重金属是以重金属离子为中心离子，以有机质活性基团为配位体的结合或是硫离子与重金属生成，只有在强氧化条件下才可以分解.有机质态重金属除Cu和Zn平均高于其总量10%外，其余金属均在10%以下.Zn、Pb和Cu的残余氧化物态较高，其他金属均较低.表明在有机质态和残余氧化物态中，仅Zn、Pb和Cu具有一定的释放潜力.As、Cr和Hg的残渣态占绝对优势，为总量的75.36%～94.23%.Cd的残渣态质量比为8种重金属中最低，仅占其总量的3.3%～18.8%，平均仅为8.1%，具有较强的活动性，易发生再迁移过程.因此，三峡上游河流沉积物中重金属Cd的生物可利用态质量比最高，其次为Zn、Pb和Cu.结合重金属的污染水平和毒性，重金属Cd、Pb、Zn和Cu存在一定生态风险.2.3 沉积物重金属总量的潜在生态风险采用潜在生态危害指数法来评价三峡上游河流沉积物中重金属污染的生态风险.将Hakanson潜在生态危害指数用于评价沉积物重金属污染状况时，选择国家土壤环境质量标准(GB15618－1995)为参比值Co.重金属的潜在生态危害评价结果见表2.表2 三峡上游河流沉积物中重金属的潜在生态危害系数(Ei)和危害指数(RI)水系采样点Ei As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn RI长江岷江沱江涪江渠江嘉陵江石门子2.66 27.60 2.55 6.89 65.00 5.34 2.72 1.48 114.24井口20.25 30.00 2.99 12.05 140.00 6.95 8.60 1.96 222.81朱沱6.76 146.40 2.00 6.48 30.00 3.99 6.68 1.10 203.40鱼嘴2.55 55.20 3.20 9.91 130.00 4.85 3.58 1.34 210.62涪陵清溪场3.91 45.60 3.28 8.95 160.00 5.74 3.94 1.50 232.92万州筛网坝3.49 22.80 3.236.57 15.00 5.26 2.77 1.33 60.45彭山岷江大桥9.73 63.60 2.16 8.82 65.00 5.457.62 1.35 163.72黑龙滩水库8.08 34.80 2.21 6.02 15.00 6.52 4.79 1.12 78.55姜凉沟17.59 68.40 3.05 13.47 165.00 6.00 9.52 3.61 286.64河东元坝6.04 75.60 1.69 6.56 40.00 4.65 6.60 1.30 142.44龙门镇16.27 100.80 2.96 10.12155.00 6.45 7.78 3.10 302.49泸州沱江大桥7.63 25.20 1.97 8.38 30.00 4.88 5.01 0.90 83.97江油12.45 84.00 2.30 9.65 115.00 6.07 7.90 1.65 239.02百倾8.13 81.60 2.15 5.27 30.00 4.59 5.35 1.00 138.10太合5.13 18.00 1.77 7.31 30.00 3.97 4.33 1.09 71.58广安1.64 25.20 2.94 12.00 70.00 4.45 2.57 1.37 120.15官渡1.60 12.00 3.01 8.75 35.00 5.42 2.21 1.20 69.20阆中4.41 55.20 1.45 10.02 60.00 4.15 5.67 1.16 142.06北温泉3.17 28.80 2.82 5.20 50.00 4.88 2.24 1.25 98.36由表2可见，Hg具有最大的潜在生态危害系数，三峡上游区域Hg的潜在生态危害系数范围为15.00～165.00，平均为73.68±52.57，为中度生态危害水平.其中涪陵清溪场和姜凉沟等区域达强度生态危害水平.其次为Cd(平均为146.40±12.00)，Cd的生态危害系数远高于其他金属的生态危害水平，尽管Cd 的富集系数不是很高，为2.50，但是其交换态所占的比重较大，且生态风险系数较高，从而具有较高的潜在生态危害性.综合各重金属潜在生态危害系数，得到了沉积物中重金属污染的潜在生态危害指数(RI).按采样点位置，沱江的龙门镇具有较大的生态危害，达强度生态危害水平.其他采样点重金属污染均为中轻度生态危害水平.调查结果显示，三峡上游区域内重金属污染为强度、中度和轻度生态危害水平的区域分别占5%、37%和58%(图2). 图2 三峡上游河流沉积物重金属的生态危害分级统计图从流域分布来看，沱江流域(RI=176.30)=岷江流域(RI=176.30)＞长江干流流域(RI=174.07)＞涪江流域(RI=149.57)＞嘉陵江流域(RI=120.21)＞渠江流域(RI=94.68)，所有流域的重金属生态危害指数均不高，基本为中度生态危害水平，嘉陵江流域和渠江流域均为轻度生态危害水平.3 结语综合以上分析，三峡上游区域内重金属为中等污染水平，强度、中度和轻度生态危害水平的区域分别占5%、37%和58%.以沱江流域和岷江流域污染水平整体最高，嘉陵江流域和渠江流域整体污染最轻.各重金属中，Hg污染最为严重.其次为Cd，不仅Cd总质量比较高，而且大部分以生物可利用态形式存在，具有一定的生态风险，应引起重视.此外，三峡上游河流沉积物中其他重金属的富集系数不高，处于较安全的状态.参考文献:[1]DASKALAKISK D，O’CONNOR T P.Distribution of chemical concentrations in US coastal and estuarine sediment[J].Marine Environmental Research，1995，40(4):381－398.[2]KAPLAN D I，POWELL B A，DUFF M C，et al.Influence of sources on plutonium mobility and oxidation state transformations in vadose zone sediments[J].Environmental Science and Technology，2007，41(21):7417－7423.[3]徐承红，刘攀.成渝经济区与西部大开发[J].工业技术经济，2007，26(8):42－46.[4]戴会超，王玲玲，蒋定国，等.三峡水库蓄水前后长江上游近期水沙变化趋势[J].水力学报，2007(增刊):226－231.[5]邓金运，徐芳，陈建，等.三峡上游建库对重庆河段泥沙淤积的影响[J].水运工程，2007(2):32.[6]范文宏，张博，陈静生，等.锦州湾沉积物中重金属污染的潜在生物毒性风险评价[J].环境科学学报，2006，26(6):1000－1005.[7]MACDONALD D D，INGERSOLL CG，BERGER T A.Development and evaluation of consensus－based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems[J].Archives of environmental contamination and toxicology，2000，39(1):20－31.[8]HAKANSON L.An ecological risk index for aquatic pollution control－A sedimentecological approach[J].Water Research，1980，14:975－1000.。
哈尔滨松江湿地重金属空间分布及潜在生态风险评价
地风险为最高.
关键词: 松江湿地ꎻ 表层沉积物ꎻ 重金属ꎻ 空间分布ꎻ 潜在生态风险
中图分类号: Ｘ５２２ 文章编号: １００１￣６９２９(２０１９)１１￣１８６９￣１０
文献标志码: Ａ
ＤＯＩ: １０ １３１９８∕ｊ ｉｓｓｎ １００１￣６９２９ ２０１９ ０１ １０
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｉｓｋ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ
Ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｎｇｊｉａｎｇ Ｗｅｔｌａｎｄ ｉｎ Ｈａｒｂｉｎ Ｃｉｔｙ
１.哈尔滨师范大学ꎬ 黑龙江省寒区地理环境监测与空间信息服务重点实验室ꎬ 黑龙江 哈尔滨 １５００２５
２.佳木斯大学理学院ꎬ 黑龙江 佳木斯 １５４００７
３.黑龙江省科学院自然与生态研究所ꎬ 黑龙江 哈尔滨 １５００４０
摘要: 为了解哈尔滨松江湿地沉积物中重金属的污染程度ꎬ对其表层沉积物中 ８ 种重金属元素( Ｈｇ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎ) 的
ｔｈｅ Ａｒｓｈｅｎ Ｅｓｔｕａｒｙ ａｎｄ Ｗｈｉｔｅｆｉｓｈ Ｂｕｂｂｌｅꎬ ａｎｄ Ａｓꎬ Ｃｄ ａｎｄ Ｈｇ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｇｏｌｄｅｎ Ｂａｙꎬ Ａｒｓｈｅｎ Ｅｓｔｕａｒｙ ａｎｄ Ｗｈｉｔｅｆｉｓｈ
收稿日期: ２０１８￣０８￣２１ 修订日期: ２０１９￣０１￣１６
ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｉｇｈｔ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ. Ｃｄꎬ Ｃｒꎬ Ｚｎ ａｎｄ Ｐｂ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓꎬ ａｎｄ Ｃｕ ａｎｄ Ｎｉ ｗｅｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ
长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价
ke Sci.(湖泊科学),2010,22(5):675 683htt p://.E m a i:l jlakes@nig l 2010by J ournal of Lake Sciences长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价*邴海健1,2,吴艳宏1**,刘恩峰1,羊向东1(1:中国科学院南京地理与湖泊研究所,湖泊与环境国家重点实验室,南京210008)(2:中国科学院研究生院,北京100049)摘 要:利用富集因子和H ak anson潜在生态风险指数法,结合年代学结果,对长江中下游湖泊太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中重金属元素Co、C r、Cu、N i、Pb、Zn的富集程度进行了评价,并比较分析了上述重金属的潜在生态风险.结果表明,太白湖和龙感湖沉积物中各重金属富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、C r、N i的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn 的富集已经达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,Cr、N i富集水平较低,Pb达到中等富集,Cu、Zn达到较高的富集水平.对4个湖泊沉积物中重金属的综合污染程度进行比较:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都较低,但是,根据多元素潜在生态评价指数,各湖泊沉积物中重金属存在明显不同的潜在生态风险:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.总体上看,太白湖和巢湖沉积物重金属污染以及潜在生态风险自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物在表层有下降的趋势.这种差异与各个湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市化、工业化发展迅速,人类活动导致大量重金属元素进入湖泊,给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动对重金属的贡献相对较小.关键词:重金属;污染指标;生态风险;湖泊沉积物;长江中下游The accu m ulation and potential ecological risk evaluation of heavy m etals i n t he sedi m ent of different lakes w it hin t he m iddle and l o w er reaches of Yangtze R iverB ING H aijian1,2,WU Y anhong1,LIU Enfeng1&YANG X iangdong1(1:S t a t e K ey Laboratory of Lake Sci en ce and Environm ent,Nan ji n g In stitute ofG eog raphy and L i m nology,C hines e Acade m y o f Sciences,Nan ji ng210008,P.R.C h i na)(2:G radua t e U n i versity of C h i nes e Acad e m y o f Sciences,Beiji ng100049,P.R.C h i na)Abstrac:t Th e con centrati on s of Co,C r,Cu,N,i Pb and Zn i n the sed i m en ts of Lake Taiba,i Lak e Longgan,Lak e Chaohu and L ake X iji u i n the m i dd le and l ow er reaches ofYangtze R i ver,w ere d eter m i n ed.Co m b i ned w ith geochron ol ogy,en ri chm ent factors and H akanson Poten tialE cologicalR is k I nd ex w ere u s ed to evaluate the accum u l ation degree and the potenti al ecol ogical ri sk of heavy m et als i n the sed i m ent.The res u lts sho w ed that the stat us of heavy m etal enrich m en t i n t he sed i m ent ofLak eT ai bai and Lake Longgan w as i n t h e l o w er leve,l wh ile t hat ofC o,C r,N i i n t he Lake Ch aohu sed i m entw as lo w,and C u,Pb,Zn e n ri chm ent reac h ed m oderate l eve.l In the sed i m ent of Lake X iji u,the stat u s of heavy m etal en ri chm entw as d ifferen t fro m heavy m etals,wh ich Co en richmen tw as very l ow,C r and N i enric hm ent w as i n t he l ower l eve,l and Pb enrich m en t arri ved at them oderate leve,l and Cu,Zn en ri chm ent reached the h i gher leve.l The s t at u s of heavy metal con t a m i nati on i n the four l ake sed i m ents w as ranked as Lake Chaohu >Lake X ijiu>Lake Longgan>Lake Taiba.i The potenti al ecol ogi cal ris k i ndex of si ngle el e m en tw as very lo w,ho w ever,based on t he pot en tial ecological ris k i ndex ofm u lti ele men ts,therew as obvi ous d iff erence a m ong t hes e f ou r lakes:Lake Chaohu>Lak eX ijiu >Lake Longgan>Lak e Tai ba.i G enerall y,t he enrich m en t and potenti al ecol ogical ris k i n the sed i m ents of Lake Tai bai and Lake C haohu had been i ncreasi ng since1965,w hile t hose cond iti ons i n Lake Longgan and Lake Xiji u t ended to decrease i n the surface sed* **国家自然科学基金项目(40772203)资助.2009 10 30收稿;2010 01 30收修改稿.邴海健,男,1984年生,博士研究生;E m ai:l b i nghaiji an@s ohu.co m.通讯作者;E m ai:l yhw u@n i gl .676J.L ake Sci.(湖泊科学),2010,22(5) i m ent,all ofw hich strongly correlat ed w i th the w ay and i n te n sity of hum an acti vities i n t he catc hm ent areas.In t he catc hm ents of Lak e Chaohu and Lake X iji u,t he devel opm ent of i ndus tri aliz ati on and econo m y w as rap i d,and l ots of heavy m etals w ere d isc harged i n t o l ak es by human activi ti es,wh i ch m ade these lakes poll u ted.H o w ever,thew ay ofhum an acti vities i n Lake Longgan and Lake Xi ji u catch m en ts w as mai n l y about agri cu lt u re,wh i ch contri buted to a s m all porti on of heavy metal s i nto the sed i m ent.Keywords:H eavy m etals;poll u tion i ndex;ecological ri sk;lake sed i m en t;t he m i dd l e and l ow er reaches ofYangtze R iver重金属是难以生物降解的重要污染物,一旦进入环境并且达到一定的浓度,就会对环境产生极大的危害.湖泊沉积物是重金属元素的汇,进入到沉积物中的重金属元素不仅在沉积物中累积造成污染,而且也可以在生物体内累积,对生物体产生毒害作用[1].另外,重金属是具有潜在生态风险的污染物,由于水动力条件改变、生物扰动、物理化学条件改变等一系列复杂的过程,重金属又会从沉积物中释放出来[2],从而对水体产生 二次污染.人类活动对湖泊沉积物中重金属的污染起着非常重要的作用,湖泊流域内不同的人类活动方式和强度导致了湖泊沉积物中重金属污染程度存在明显的差异.对于不同类型的湖泊,其沉积物中重金属污染程度会存在较大差异.湖泊流域内人类活动以农业活动为主的湖泊,如太白湖和龙感湖,人类活动方式较为单一(主要以农业活动为主)、强度较弱,湖泊沉积物中重金属的污染程度就相对较低;而靠近城市区和工业区的湖泊,如巢湖、太湖,由于人类活动的方式多样、强度较大,重金属污染一般较为严重.长江中下游地区是我国湖泊密集区之一,随着近年来长江流域经济的快速发展,很多湖泊受到重金属的污染,这引起了许多学者的关注.范成新等[3]分析了太湖宜溧河水系沉积物中重金属的污染特征;吴艳宏等[4]的研究表明人类活动对湖滨湿地的破坏导致其对重金属的拦截作用减弱,从而加速了湖泊生态环境的恶化;刘恩峰等[5]利用回归分析探讨了太湖表层沉积物中重金属元素的来源;乔胜英等[6]针对武汉地区6个湖泊沉积物进行了重金属的潜在生态风险评价的研究;陈洁等[7]对巢湖10种重金属进行总量和形态分析,探讨了不同形态重金属的有效性;W u等[8]利用地球化学和统计方法区分了太湖流域东氿湖泊沉积物中重金属元素的人为来源;姚书春等[9]在定年的基础上,对沉积物中铅污染进行了研究.所有这些研究都揭示了在人类活动的影响下,长江中下游地区湖泊沉积物中重金属的污染程度在逐步增加.近年来,国内外众多学者从沉积学角度提出了多种重金属污染的评价方法,包括地质累积指数(I g eo)、富集因子(EF s)、沉积物质量基准法、潜在生态风险指数法、污染负荷指数法、脸谱图法等等.地质累积指数和富集因子是较为常用的评价重金属污染程度的方法,目前得到了广泛地应用[2,10 13].利用重金属的I ge o和EF s能够反映人类活动对重金属富集的影响,而且,结合年代学,还可以揭示出重金属的富集过程以及确定重金属的来源.沉积物质量基准法是目前美国、加拿大、北欧等国家和地区进行评价沉积物重金属质量基准的方法[14],我国起步较晚,应用还不成熟.瑞典著名地球化学家H akanson[15]提出的潜在生态风险指数法是目前常用的评价重金属污染程度的方法[16 20].该方法涉及到单项污染系数、重金属毒性响应系数以及潜在生态危害系数,不仅考虑了土壤重金属的含量,而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起,采用可比的、等价属性指数分级法进行评价[21].而且,将地质累积指数或者富集因子与该方法结合使用将会增加重金属污染评价的可靠性[18].本文选取长江中下游地区典型湖泊!!!太白湖、龙感湖、巢湖和西氿,通过沉积物中重金属元素的浓度,结合年代学结果,利用富集因子和H akanson潜在生态风险评价法对沉积物中重金属的富集程度及其潜在生态风险进行评价.同时,比较不同湖泊沉积物中重金属的富集程度及其潜在生态风险,旨在为湖泊环境质量的综合评价和污染治理提供科学依据.1研究区域介绍太白湖位于湖北省东部,横跨黄梅县和武穴市,原有面积约69.2k m2,围垦后现有面积25.1k m2,平均水深3.2m,流域面积960k m2.湖水依赖地表径流和湖面降水补给,主要入湖河流有荆竹河、考田河等.该湖属于典型的过水性湖泊,湖水大部分从南向东流经梅济港泄入龙感湖后排人长江,少量直接流入长江[22].龙感湖位于安徽和湖北两省交界的宿松和黄梅境内,系古长江变迁与跨长江两岸古彭蠡泽解体后的残邴海健等:长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价677迹湖.原有湖泊面积578.95k m 2,此后由于大量围垦,湖泊面积不断缩小到现有的316.20k m 2,平均水深3.78m .该湖为过水性湖泊,湖水依赖地表径流和湖面降水补给,纳凉亭、二郎、黄梅、荆竹和梅川等河流来水,经湖泊调蓄后,一路由八一港经小池入长江;另一路入黄大湖、泊湖经华阳闸和杨湾闸分别注入长江[22].巢湖是我国五大淡水湖之一,位于安徽省中部,跨巢湖市、合肥市、肥西县、肥东县和泸江县.湖区面积769.55km 2,平均水深2.69m.湖泊依赖地表径流和湖面降水补给.由于人类活动的影响,巢湖流域生态环境受到严重破坏,湖盆淤积,水质恶化,目前已成为长江中下游地区典型的富营养湖泊[22].西氿位于江苏省宜兴市境内,是宜溧河入太湖前的水域,汇集了宜溧河流域所输送的物质.西氿面积12.40k m 2,平均水深1.85m.宜溧河是太湖主要的入湖河流之一,流域内林草、耕地等农业用地占流域面积的50%左右.但是,20世纪70年代以来,随着流域内城市化进程的加快,工业和经济迅猛发展,特别是有色金属冶炼、电镀等高污染企业的发展,增加了流域内的污染物负荷量,加速了水体和土壤的环境污染[23].2方法2.1样品的采集与处理2007年10月利用重力采样器分别在太白湖(TN)、龙感湖(LS)和巢湖(C H )采集沉积岩芯75c m 、100c m 和100c m,2004年9月利用重力采样器在西氿(X J)采集沉积物岩芯56c m.太白湖点样品采于北部湖心处,其它点样品全部在湖心处采集.对所获得沉积物柱样均按1cm 间隔取样分析.用于重金属元素地球化学分析的样品,室内常温下晾干待用.2.2元素分析A l 、C o 、C r 、Cu 、N i 、Pb 、Zn 等元素分析的样品用硝酸 氢氟酸 高氯酸湿法溶解后,采用美国LEE MAN LABSPROFILE 电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP AES)测定其浓度,利用美国SPEX T M标准溶液,水系沉积物GSD 9和GSD 11为参考物质.样品分析误差小于∀10%.2.3数据分析2.3.1年代学 沉积物的定年采用210Pb 、137C s 以及沉积物的特征来确定,对于定年的描述详见文献[23].西氿和龙感湖沉积物年代数据引用Wu 等[23 24]的结果,而太白湖和巢湖沉积物年代引用刘恩峰等[25]的结果.2.3.2标准化元素的确定 对沉积物样品进行标准化处理可以消除沉积物粒度大小和矿物组成对元素含量变化的干扰.通常,可以作为标准化的元素有:A l 、Li 、Fe 、Sc 等[8,26 28].A l 常被用作标准化元素主要是由其化学性质决定:A l 在天然水体中的溶解度相当低,从而沉积物中A l 的含量与其在母岩中的含量具有较好的可比性;另外,风化过程中A l 属于惰性元素,迁移能力差,沉积物中A l 随粒度减小而线性增大.表1湖泊沉积物中重金属元素的背景值(m g /kg)T ab .1The baseli nes o f heavy m etals i n lake sed i m ents元素太白湖龙感湖巢湖西氿C o 18.014.911.214.0C r 95.974.150.468.2Cu 27.427.512.130.0N i 39.428.119.434.5Pb 37.635.620.439.3Zn66.673.739.0105.62.3.3元素背景值的确定 根据年代学结果,太白湖44.5c m 处对应1834年,龙感湖35.5c m 处对应1896年,巢湖42c m 处对应1824年,西氿56c m 处对应1886年.由此可见,岩芯最底部均处在工业化之前,人类活动对湖泊沉积物中重金属的贡献较小.因此,太白湖、龙感湖和巢湖均采用岩芯最底部10c m 元素浓度均值作为其背景值,而西氿采用底部6c m 元素浓度均值作为其背景值,计算得到的各元素背景值见表1.2.3.4重金属环境风险评价方法 本研究均取上部50cm 岩芯进行分析.(1)重金属的富集系数(EFs )按以下公式计算[11]:EF s =(M /Al)S /(M /A l)B(1)式中,(M /Al)S 是样品中重金属与A l 元素的浓度比,(M /A l)B 是背景样品中重金属与A l 元素浓度比.(2)H akanson 潜在生态风险评价.A.单一元素污染参数C if 为:C if =C i/C in(2)678J.L ake Sci.(湖泊科学),2010,22(5)式中,C i为沉积物中元素的实测值;C i n为沉积物中元素的背景值.C i f的污染程度划分为:C i f<1,污染程度低; 1#C i f<3,中等污染;3#C i f<6,较高污染;C i f∃6很高污染.单一污染元素的潜在生态风险参数E i r为:E i r=T i r%C i f(3)式中,T i r为单个污染元素的毒性响应参数.Co、Cr、Cu、Pb、N i、Zn的毒性响应参数分别为5,2,5,5,5和1[16,29].不同E i r值所对应的潜在生态风险为:E i r<40,低风险;40#E i r<80,中等风险;80#E i r<160,较高风险;160#E i r<320,高风险;E i r∃320,很高风险.B.多种污染元素的综合评价方法.沉积物污染程度Cd计算公式为:表2Cd和RI值变化范围及其对应的污染程度和潜在生态风险T ab.2T he changes o f Cdand R I co rresponding t hepo lluti on degree and potenti a l eco log ica l riskC d污染程度R I潜在生态风险程度C d<5低R I<50低5#C d<10中等50#R I<100中等10#C d<20较高100#R I<200较高C d ∃20很高R I∃200很高C d=&n i=1C i f(4)潜在生态风险指数RI计算公式为:RI=&n i=1E i r(5)因为本文研究的污染元素(Co、C r、Cu、Pb、N i、Zn)少于H akanson提出的8种,所以需要对Cd和RI进行相应的调整[18 19].重新定义后的重金属元素C d和R I范围见表2.3结果与讨论3.1重金属元素的浓度变化太白湖和龙感湖沉积物中各重金属的含量均超过它们的背景值,浓度变化不剧烈,说明整个岩芯重金属均达到不同程度的富集,但是重金属浓度与背景值差距小,富集程度较低;巢湖沉积物中重金属除Cu的部分浓度小于其背景值外,其它元素的浓度均超出背景值(表3).其中,Cu、N i的最高含量是其背景值的2倍多,Pb3倍多,Zn更是达到5倍多;西氿沉积物中Co、Cr、N i的浓度在背景值附近变化不大,而Cu、Pb、Zn的浓度均超出背景值,其中Cu的最大值是其背景值的4倍,Pb达到背景值的2倍,Zn甚至达到背景值的6倍.表3湖泊沉积物中重金属浓度的变化范围及平均值T ab.3The changes o f heavy m eta l concen tra ti ons and their averages i n the l ake sedi m en t湖泊浓度Co(m g/kg)C r(m g/kg)Cu(mg/kg)N i(m g/kg)Pb(m g/kg)Zn(mg/kg)太白湖变化范围19.5 25.896.6 118.429.3 34.939.2 49.040.9 58.671.8 100.0均值21.7104.631.943.948.686.2龙感湖变化范围13.2 22.577.9 114.230.1 46.229.1 46.234.7 54.164.7 122.8均值18.6101.640.839.444.594.5巢湖变化范围12.3 20.859.1 98.415.4 46.124.2 46.526.5 67.953.0 227.3均值17.378.124.835.141.5106.1西氿变化范围7.8 14.251.0 90.930.8 118.623.4 47.539.7 90.1123.1 644.8均值11.172.466.533.262.9360.3通过重金属浓度与背景值的比较,对比4个湖泊,太白湖和龙感湖沉积物重金属浓度相对较低;巢湖沉积物中各重金属的浓度均较高;西氿沉积物中Co、C r、N i浓度较低,而Cu、Pb、Zn浓度较高.但是,仅根据重金属浓度变化很难确定其富集程度,从而需要借助其它指标加以佐证.3.2沉积物中重金属污染现状分析3.2.1单一元素的污染现状分析 根据重金属富集因子(EFs)和单一元素污染参数(C i f)变化(表4),太白湖沉积物中元素Pb和Zn的富集程度最高,其它元素的EFs均小于1.0.Pb和Zn的C i f最高,其次是Co和邴海健等:长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价679Cu,C r和N i最低.从而,太白湖沉积物中重金属富集程度较低.龙感湖沉积物中Cu的富集程度最高,其它元素均较低.Cu的C i f值也最高,之后依次是Zn、N i、Cr、Co、Pb.总体上看,龙感湖沉积物中重金属的累积程度也较低,但高于太白湖.)变化表4重金属富集因子(EF s)和单一元素污染参数(C ifT ab.4The changes of enrichm ent factors(EF s)and the index of sing le ele m ent po ll uti on of heavy m eta ls湖泊参数C o(均值)C r(均值)Cu(均值)N i(均值)Pb(均值)Zn(均值)太白湖EF s1.0 1.3(1.1)0.9 1.2(1.0)0.9 1.3(1.1)0.9 1.2(1.0) 1.0 1.3(1.2)1.0 1.4(1.2)C i f1.1 1.4(1.2) 1.0 1.2(1.1)1.1 1.3(1.2)1.0 1.2(1.1) 1.1 1.6(1.3)1.1 1.5(1.3)龙感湖EF s0.9 1.2(1.0) 1.0 1.3(1.1)1.0 1.5(1.2)1.0 1.3(1.1)0.9 1.1(1.0)0.8 1.3(1.0)C i f0.9 1.5(1.2) 1.1 1.5(1.4)1.1 1.7(1.5)1.0 1.6(1.4) 1.0 1.5(1.2)0.9 1.7(1.3)巢湖EF s0.8 1.4(1.0)0.9 1.4(1.0)1.0 2.4(1.4)1.0 1.8(1.2) 1.0 2.2(1.4)1.1 3.8(1.8)C i f1.1 1.9(1.5) 1.2 2.0(1.5)1.3 2.8(2.1)1.3 2.4(1.8) 1.3 3.3(2.0)1.4 5.8(2.7)西氿EF s0.8 1.1(0.9) 1.0 1.7(1.3)1.0 5.3(2.7)1.0 1.3(1.1) 1.0 2.7(1.9)1.2 8.5(4.1)C i f0.6 1.0(0.8)0.7 1.3(1.1)1.0 4.0(2.2)0.7 1.4(1.0) 1.0 2.3(1.6)1.2 6.1(3.4) 巢湖沉积物中Co、C r、N i的EF s和C i变化显示(表4),Co、C r、N i的富集处在低到中等水平;而Cu、Pb、fZn的EF s和C i f值相对较高,表明Cu、Pb、Zn污染达到中到较高的富集水平.西氿沉积物中C o的EFs和C i f值很小,说明Co的富集水平低;而从Cr、N i、Pb的EFs和C i f的变化来看,C r、N i的富集水平较低,Pb的富集达到中等水平;Cu、Zn的EF s和C i f值均较高,表明Cu、Zn的富集已经达到较高水平.3.2.2多元素污染现状分析 根据多元素污染评价参数C d的变化(图1),太白湖和龙感湖沉积物中多种重图1湖泊沉积物中多种金属元素的污染程度变化曲线F i g.1The curves of po ll uti on degree of m ulti ele m ents in the lake sed i m entsJ.L ake Sci.(湖泊科学),2010,22(5) 680金属的C d值分别在6.3 8.1和6.2 9.2之间变化,平均值分别为7.2和8.0.太白湖自1965年开始,C d一直大于7.0,污染程度一直在加重;而龙感湖整个岩芯中绝大部分C d都在7.0 9.0之间变化,1996年之后才逐渐下降,但是目前仍然大于6.0.因此,整体上讲,太白湖和龙感湖沉积物中重金属处于中等污染水平,而且各种重金属对总体污染的贡献大体相当.巢湖和西氿沉积物中多种重金属的C d值分别在7.617.9和6.014.6之间变化,平均值分别为11.7和10.1.巢湖自1965年开始,沉积物C d值一直处于10.0以上,而且目前仍然在增加,此前C d值也都在6.010.0之间,说明巢湖沉积物中重金属污染比较严重.而西氿沉积物中重金属C d值在19652000年均大于10.0,其它时间C d值处于6.010.0之间.虽然在20世纪90年代中后期逐渐降低,但是目前沉积物中重金属污染仍处于较高的水平.在各元素对总体污染的贡献方面,巢湖沉积物中各元素对总体污染的贡献为:Zn>Cu>Pb>C r>Co、N,i而西氿沉积物中各元素对总体污染的贡献为:Zn>Cu>Pb>Cr、N i>Co.根据多元素污染评价参数C的变化,4个湖泊沉积物中重金属污染程度的关系为:巢湖>西氿>龙感湖>太d白湖.3.3重金属潜在生态风险评价3.3.1单一元素潜在生态风险评价 4个湖泊沉积物中各种重金属元素的单一潜在生态风险指数均小于40.0(表5),即各湖泊沉积物中单一元素的潜在生态风险都很低.但是,不同的湖泊进行对比可以发现,Co、Cr、N i的潜在生态风险变化情况类似:巢湖>太白湖、龙感湖>西氿;对于Cu、Pb,巢湖>西氿>太白湖、龙感湖;Zn,西氿>巢湖>太白湖、龙感湖.表5湖泊沉积物中单一污染元素的潜在生态风险参数(E)变化r)i n the l ake sedi m ent T ab.5The changes of potenti a l eco log ical risk o f sing le ele m ent(ErCo C r Cu N i Pb Zn 湖泊Er太白湖变化范围5.4 7.22.0 2.5 5.3 6.4 5.0 6.25.4 7.8 1.1 1.5均值 6.02.25.8 5.66.51.3龙感湖变化范围4.4 7.52.1 3.1 5.5 8.4 5.2 8.24.9 7.60.9 1.7均值 6.22.77.47.06.21.3巢湖变化范围5.5 9.32.3 3.9 6.4 19.1 6.3 12.06.5 16.7 1.4 5.8均值7.73.110.39.110.22.7西氿变化范围2.8 5.11.5 2.7 5.1 19.6 3.4 6.95.1 11.5 1.2 6.1均值 4.02.111.1 4.88.03.43.3.2多元素潜在生态风险评价 根据多元素潜在生态风险指数(RI)变化(图2),太白湖沉积物中重金属RI值在24.4 31.0间变化,平均值为27.3;龙感湖沉积物中重金属R I值在23.3 35.5间变化,平均值为30.9.太白湖和龙感湖沉积物中重金属RI值均小于50.0,处于低的潜在生态风险,但是太白湖的RI值处于逐步上升状态,这应当引起重视.巢湖沉积物中重金属R I值在28.7 62.9间变化,平均值为43.0;西氿沉积物中重金属RI值在20.1 45. 1间变化,平均值为33.4.巢湖沉积物中重金属R I值在1985年后一直大于50.0,而且处于逐渐增加的趋势,目前已经处于中等潜在生态风险程度;西氿沉积物中重金属RI值虽然总体上小于50.0,处于低生态风险,但是其RI值曾一度非常接近中等生态风险,近些年随着对重金属污染的重视,西氿沉积物中重金属的生态风险在逐渐降低.总体上看,各湖泊沉积物中重金属潜在生态风险程度为:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.但是,就目前的情况来看,龙感湖和西氿表层沉积物中重金属的潜在生态风险在逐步下降,这主要是由于20世纪90年代中后期开始,国家和当地政府加大了对流域工业发展的控制.以太湖流域为例,90年代中后期,宜兴市关闭了一大批高污染的中小型企业[23],重金属来源的减少使累积到沉积物中的重金属含量有明显下降趋势(图1),进而重金属对水体的潜在危害程度有所降低.3.4人类活动对湖泊沉积物中重金属的影响通过各种元素污染评价参数和潜在生态风险的对比,各湖泊沉积物中重金属的污染程度及其潜在生态邴海健等:长江中下游不同湖泊沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价681图2湖泊沉积物中重金属潜在生态风险指数(RI)变化曲线F i g.2T he curves o f potenti a l ecolog i ca l risk i ndex of heavy m eta ls i n t he l ake sedi m ents风险顺序为:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.这种污染差异与湖泊流域内人类活动的方式以及强度密切相关.本研究中,由巢湖沉积物中Cu、Pb、Zn的污染指标(EF s和C i f)以及多元素污染指标(C d)可以发现(表4,图1),Cu、Pb、Zn均处于较高污染水平,而且重金属的潜在生态风险也较高.近几年巢湖沉积物中重金属的污染水平和潜在生态风险一直处于上升状态,这反映了巢湖流域内人类活动对重金属的贡献.巢湖流域内拥有2500多家工矿企业和150多万城镇人口,每年通过河渠向湖中排放的各类工业废水、生活污水上亿吨[30],其中合肥市占绝大部分.近年来,合肥、巢湖市区工业发展和城市建设步伐加快,人口明显增多,使湖泊沉积物中累积了大量的重金属元素,尤其是Cu、Pb和Zn浓度较高.西氿位于宜兴市境内,随着流域内工业和经济的迅猛发展,特别是有色金属冶炼、电镀工业、印染等高污染企业的发展,增加了流域内的污染物负荷量,加速了水体的环境污染,尤其是20世纪70年代中期至90年代中期,重金属的污染状况非常严重(图1),虽然近些年各种政策的出台使污染状况有下降的趋势,但是目前西氿沉积物中重金属的污染水平仍然偏高[31].其中,Cu污染主要与西氿流域电镀工业有关,Cu具有生物累积效应以及与有机物具有较强的结合能力,这可能是造成底泥Cu污染的主要原因.Pb污染加重一方面与汽车及航船使用含铅汽油有关;另一方面,Pb污染以工业污染源为主,燃煤、电镀工业、生产合成橡胶等都可能造成Pb污染.沉积物中Zn的污染与Pb类似.与巢湖相比,西氿流域内人口相对较少,城市化进程低于巢湖流域内的城市化发展,这在很大程度上减缓了污染物向水体的排放,这也是西氿沉积物中重金属污染及其潜在生态风险低于巢湖的重要原因.太白湖和龙感湖各指标反映的重金属污染及其潜在生态风险较之巢湖和西氿明显偏低(表4,图1,图2).太白湖和龙感湖流域主要以农业生产为主[32],除化肥、农药等农业排放源及大气沉降之外,很少有其它重金属来J.L ake Sci.(湖泊科学),2010,22(5) 682源,人类活动方式的单一以及活动强度较低使其对湖泊沉积物重金属的贡献相对较小,这是太白湖、龙感湖与巢湖、西氿沉积物中重金属含量差异显著的主要原因.4结论(1)根据元素背景值、富集因子和单一元素污染参数,太白湖和龙感湖沉积物中各种重金属的富集程度均较低;巢湖沉积物中Co、Cr、N i的富集程度接近中等水平,而Cu、Pb、Zn已达到中等水平;西氿沉积物中Co的富集非常低,C r、N i富集水平较低,Pb达到中等富集水平,Cu、Zn达到较高的富集水平.(2)从总体上看,4个湖泊沉积物中重金属的污染程度关系为:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.太白湖和巢湖的污染自1965年以来一直在加重,而龙感湖和西氿沉积物中重金属的富集在表层有下降的趋势.<<40),但是根据多元素(3)太白湖、龙感湖、巢湖和西氿沉积物中单一元素的潜在风险都非常低(Er潜在生态风险指数,各湖泊沉积物中重金属的潜在生态风险还是存在明显的差异:巢湖>西氿>龙感湖>太白湖.与富集程度变化趋势类似,太白湖和巢湖的潜在生态风险一直在增加,而龙感湖和西氿随时间变化有下降的趋势.(4)各湖泊污染程度和潜在生态风险的差异与湖泊流域内人类活动的方式和强度密切相关.巢湖和西氿流域内城市、经济发展迅速,人口增多和工业化进程的加快给湖泊带来明显的污染;而龙感湖和太白湖流域人类活动主要以农业活动为主,人类活动的方式单一和强度较弱,对重金属污染的贡献相对较小.5参考文献[1] B ryan GW,Langston W J.B i oavail ab ili ty,accumu lati on and effects of h eavy m etals i n sed i m ents w it h s peci al ref eren ce toUn ited K i ngdo m est uaries:A rev i e w.E nvironmen t a lP oll u tion,1992,76:89 131.[2] Jara M arti n M E,Soto J i m enez M F,Paez O s una F.Bu l k and b i oavail ab le heavy m et als(C d,C u,Pb,and Zn)i n surf acesed i m ents fro m M az atl an H arbor(SE Gu lf of C alif orn i a).Bu ll Environ C ontam Tox ic ol,2008,80:150 153.[3] 范成新,朱育新,吉志军等.太湖宜溧河水系沉积物的重金属污染特征.湖泊科学,2002,14(3):235 241.[4] 吴艳宏,王苏民,Battarb ee R W.龙感湖小流域元素时空分布及湿地拦截功能探讨.湿地科学,2003,1(1):33 39.[5] 刘恩峰,沈 吉,朱育新等.太湖表层沉积物重金属元素的来源分析.湖泊科学,2004,16(2):113 119.[6] 乔胜英,蒋敬业,向 武等.武汉地区湖泊沉积物重金属的分布及潜在生态效应评价.长江流域资源与环境,2005,14(3):353 357.[7] 陈 洁,李升峰.巢湖表层沉积物中重金属总量及形态分析.河南科学,2007,25(2):303 307.[8] W u Y H,H ou X H,Ch eng XY et a l.C o mb i n i ng geoche m i ca l and st ati sticalm ethods to disti ngu i sh anthropogen i c source ofm etal s i n lacu stri ne s ed i m en t:a case study i n Dongji u Lake,Ta i hu Lak e catchm en t,Ch i na.E nviron G eol,2007,52: 1467 1474.[9] 姚书春,薛 滨,朱育新等.长江中下游湖泊沉积物铅污染记录!!!以洪湖、固城湖和太湖为例.第四纪研究,2008,28(4):659 666.[10] Loska K,C ebu l a J,Pelczar J e t e of en ri chm en t and con ta m i n ati on f act ors togetherw it h geoaccum ulati on i ndexes toevaluate t h e con tent ofC d,Cu,and N i i n t h eRybnikW ater Reservoir in Po l and.W a t er,A ir,and S oilP oll u tion,1997, 93:347 365.[11] Soto J i m enezM,Paez Os una F.Cd,C u,Pb,and Zn i n Lagoonal sed i m ents fro m M azatl an H arbor(SE Gu lf of Californ i a):b i oavail ab ili ty and geoc h e m ical fracti on i ng.Bu ll Env i ron C on t am T oxicol,2001,66:350 356.[12] Loska K,W i echu la D.Appli cati on of pri n ci p l e co mponent analys i s for t h e esti m ati on of source of heavy m et al con t am i nation i n s u rface sed i m en t s fro m t h e Rybn i k Res ervo i r.Ch e m os phere,2003,51:723 733.[13] A cevedo Figueroa D,Ji m enez BD,Rodri guez S i erra C J.T race m etals i n sed i m en ts of t w o estuari ne lagoons fro m PuertoRico.Env i ro m ental Pollution,2006,141:336 342.[14] 王立新,陈静生,洪 松等.水体沉积物重金属质量基准研究新进展!!!生物效应数据库法.环境科学与技术,2001,24(2):4 8.[15] H akan s on L.An ecological ri sk index f or aqu ati c po ll u ti on con tro:l a sed i m en t o l og i cal approach.W a t er R es,1980,14:975 1001.。
朱家尖海域沉积物中重金属监测及其潜在生态风险评价
朱家尖海域沉积物中重金属监测及其潜在生态风险评价王范盛;李子孟;钟志;金衍健;朱剑【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)018【摘要】根据《海洋监测规范第五部分沉积物分析》GB17378.5-2007对朱家尖附近海域表层沉积物中重金属含量的监测,依据Hakanson潜在生态危害指数法对其生态危害进行评价.由综合污染指数结果表明中舟山朱家尖附近海域站位点8和站位点13都属于中度污染,其他站位点都属于低度污染,从生态风险指数RI来看,各个站位点的RI都小于150,属于低生态危害程度.在空间上看,舟山朱家尖附近海域沉积物中重金属呈现近岸高,远岸低,湾内高,湾外低的变化趋势.【总页数】4页(P127-129,157)【作者】王范盛;李子孟;钟志;金衍健;朱剑【作者单位】浙江省海洋水产研究所,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山 316021;浙江省海洋水产研究所,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山 316021;浙江省海洋水产研究所,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山 316021;浙江省海洋水产研究所,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山 316021;浙江省海洋水产研究所,浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山316021【正文语种】中文【中图分类】O658.1【相关文献】1.沈家门—朱家尖—桃花附近海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价 [J], 李铁军;张玉荣;胡红美;梅光明;刘琴;王范盛;顾捷;朱剑2.舟山近岸海域表层沉积物中5种重金属元素的污染及潜在生态风险评价 [J], 蒋红;胡益峰;徐灵燕;李卫丁3.曹妃甸近岸海域表层沉积物中重金属含量及潜在生态风险评价 [J], 王薇;鞠茂伟;李德鹏;孙倩;金帅辰;关骁倢4.杭州湾海域表层沉积物中重金属污染物的累积及其潜在生态风险评价 [J], 杨耀芳;曹维;朱志清;俞海波;毛伟宏5.珠江口外陆架海域表层沉积物重金属潜在生态风险评价及来源分析 [J], 陈斌;尹晓娜;姜广甲;卢楚谦;钟煜宏;肖瑜璋;叶建萍;吕向立因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。