河道清淤中底泥重金属污染生态风险评价

河道清淤中底泥重金属污染生态风险评

价

摘要：近年来，城市河道污染严重，导致底泥中重金属含量大大超过当地环

境背景值，成为河流水质二次污染的“源”和“汇”。城市河道治理过程中，防

止底泥二次污染已成为工程设计中的关键问题之一。本文就此展开了探究。

关键词：河道清淤；底泥重金属；重金属污染；生态风险评价

1概况

重金属元素与河道底泥结合对水生态环境造成了长期的恶劣影响。因此，对

河道底泥污染情况进行试验研究和生态风险评价具有重要意义。为了探究河道底

泥重金属污染生态情况，本文以某河道区域为例，对此展开了分析。某河湖水域

占据区域面积的四分之一，且在示范区三地中水域面积最大，现有河道2600多条，湖泊320多个。然而，区域河湖碎片化程度较高，物理连通性不足，纲目欠

合理，集约化、组团化的高效河湖生态功能没有凸显[1]。一方面，改善河道联通

状况，恢复河道生态流量，放大重点河湖清水、蓄水、行洪等生态功能，彻底解

决黑臭水体问题，实现等量河湖产品供给的最优生态效能;另一方面，水岸同步、高效优化区域空间，一体贯通、提升岸线景观品质，为一体化发展赋予新的空间

和动能。由于吴江区存在较多大型工厂及垃圾废物处理站，因此，及时清理区域

内河道污染底泥，对提升水质、改善水生态环境具有重要意义。

2河道清淤中底泥重金属污染生态风险评价

2.1样品采集与室内检测

本次研究选取某河道段进行研究，试验段全长4000m，对该试验段选取41个

测试点进行河道底泥取样，每个测试点间距100m。河道底泥取样按照HJ/T91—2002《地表水和污水监测技术规范》中相关标准进行操作，将试样妥善保存后送

回实验室进行试验研究。针对某河道底泥试样展开重金属污染情况，遵照

CJ/T221—2005《城市污水处理厂污泥检验方法》等相关标准，对Hg、Cd、As、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni共计8种重金属元素成分及其含量展开了检测，其中，Hg

和As元素采用原子荧光法检测，Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni元素采用等离子体发

射光谱法进行检测。

2.2底泥重金属水平分布特征

底泥重金属含量高于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》

(GB15618—2018)标准的主要有Cu、Zn、Pb、Cd。Cu超标的采样点位为2#、3#、

4#、5#、7#、8#，Zn超标的采样点位为1#、2#、3#、4#、5#、7#，Pb超标的采

样点位为2#、3#、5#、7#，Cd超标的采样点位为1#、2#、3#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#，Ni超标的采样点位仅有4#，Cr超标的采样点位有1#和4#，Hg

超标的采样点位为2#，As不超标。由超标样品的位置可以看出，重金属主要污

染区域为上游段、2条支流段和支流与干流交汇处。

2.3底泥重金属含量总体特征

河流及其汇流区主要土地利用类型为农用地，河道水质为劣Ⅴ类，主要超标

因子为总氮、总磷，重金属元素并未超标。本次研究采集河道底泥样品，研究底

泥重金属污染特征，因此，评价河道底泥重金属污染情况参考《土壤环境质量农

用地土壤污染风险管控标准》(GB15618—2018)标准，须进行重金属的筛选值和

管制值评价。Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg、As的含量范围分别为26．700～1500．000、81．000～4140．000、8．800～218．000、0．120～14．200、7．680～100．000、0．050～243．000、0．010～3．040、0．001～

9．640mg/kg，平均含量分别为239．72、546．14、65．28、2．25、33．49、84．13、0．42、3．72mg/kg。调查区域底泥中Cu、Zn、Pb、Cd这4种重金属含

量高于风险筛选值范围。

2.4污染风险评价方法

本次研究在大范围阅读调查相关研究方法，如内梅罗污染指数法、富集指数法、模糊数学法等，最终决定利用潜在生态危害指数法进行吴江区河道底泥污染

风险评价，该方法具有评价准确、应用简单、定量评价等优势[2]。因此，在相关

研究领域得到了广泛应用。其主要评价流程包括重金属元素污染程度计算、重金

属元素潜在生态风险计算和多重金属元素影响下底泥综合潜在生态风险指数计算

共3个步骤，主要流程如下。

(1)重金属元素污染程度计算

某一重金属元素的污染程度计算方法如下式:

(1)

式中，Dif—第i种重金属元素的污染指数;Did—第i种重金属元素的试验

测试含量;Din—第i种重金属元素的背景值。

(2)重金属元素潜在生态风险计算

某一重金属元素的污染程度计算方法如下式:

(2)

式中，Fir—第i种重金属元素的潜在生态指数;Gir—第i种重金属元素的

毒性响应系数，能够反映该重金属对水生物的污染性敏感程度。

2.5底泥重金属污染聚类分析

河道底泥重金属元素来源受多种因素控制，像母岩物质、工业和农业活动等，同种来源的重金属之间存在着相关性，土壤中重金属含量与土壤性质的相关性除

受元素本身性质影响外，还与元素所处的环境和来源有很大的关系[3]。聚类分析

方法已被广泛应用于分析重金属元素的相关关系并对其来源进行解析。根据分析

结果，可将重金属分为2类:Zn和其他重金属(Cd、As、Hg、Ni、Pb、Cr、Cu)。

Zn和其他重金属来源不同，而其他7种重金属受同一因素影响。Cu、Zn、Cd、Hg、Cr、Pb等重金属元素是电子产品及其废弃物的重要成分，河道底泥重金属污染与

该地区电子加工产业的发展有着密不可分的关系，聚类分析的结果也表明7种重