洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价

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湖南洞庭湖水系重金属健康风险评价

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水”，经城陵矾汇人长江，湖体呈近似“ｕ”字形，水位
万方数据
表２洞庭湖水系重金属质量浓度
斗ｇ／Ｌ
径对人体产生的总健康风险为ｍ总＝尺。＋Ｒ。。
１．３研究区水质监测数据
２００７年洞庭湖水系重金属通过饮用水途径产生的健康风险，计算结果见表４。从表４可以看出，致癌重金属健康风险在２．２７ ×１０～～１．００４×１０。４ａ。１之间，平均为４．８７×１０。ａ～，其中Ａｓ健康风险在２．２４×１０～一９．７９×１０。ａ叫之间，平均为４．７７ｘ１０。５ａ～；Ｃｄ健康风险在３．０１ｘ１０。～２．４９ｘ１０。６ａ‘１之间，平均为９．６９ｘ１０。ａ～；致癌重金属健康风险在各河湖均表现为Ａｓ＞Ｃｄ。非致癌重金属健康风险在４．９０ｘ１０‘１０一２．６８ｘ１０一ａ‘１之间，平均为１．３１×１０胡ａ～，其中Ｃｕ健康风险在８．６２×１０。１１～３．６６ｘ１０。１０ａ一之间，平均为２．３５×１０‘１０ａ～；Ｚｎ健
ａｃｃｅｐｔａｂｌｅｒｉｓｋｌｅｖｅｌｌ×１０４ｐｅｒｙｅａｒｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｂｙｔｈｅ
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ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｈｅａｌｔｈｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；Ｄｏｎｇｔｉｎｇ

洞庭湖平原中小型湖群沉积物中砷污染特征与评价-定稿

洞庭湖平原中小型湖群沉积物中砷污染特征与评价*1张玉宝1，2，徐颖1，储昭升2**，金相灿2，张凤荣2,3，曾清如31.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院辽宁阜新 123000；2.中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地，北京 1000123.湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙 410128摘要：研究了洞庭湖平原10个中小型湖泊沉积物砷的空间分布特征，并采用地累积指数法对其污染进行了评价。

各湖表层沉积物中砷浓度在10.1-33.7mg/kg之间变化，平均值为15.8 mg/kg，砷含量水平较低；在空间上表层沉积物中砷含量次序为岳阳南湖>芭蕉湖>黄盖湖>安乐湖>毛里湖>柳叶湖>东湖>珊珀湖>大通湖>北民湖，表现为澧水水系湖泊（均值13.1 mg/kg）、藕池河水系湖泊(均值13.4 mg/kg)＜沅水水系湖泊(均值16.2 mg/kg)＜洞庭湖湖口附近湖泊（均值22.4mg/kg），基本遵循从洞庭湖水系上游到下游逐渐加重的趋势；大通湖、黄盖湖、芭蕉湖和珊珀湖4个湖泊柱状样数据显示洞庭湖区中小型湖泊沉积物中砷有一定的累积作用；地累积指数评价结果显示洞庭湖平原各中小型湖泊表层沉积物中砷污染总体较轻，其中8个湖泊22个点位没有污染，5个湖泊7个点位属于轻度污染。

关键词：洞庭湖平原；沉积物；湖泊；重金属Characteristics and Evaluation of Arsenic Pollution in the sediments of Medium-Small Size Lakes in Dongting Lake PlainZHANG Yubao1，2,XU Ying1,CHU Zhaosheng2**, JINXiangcan2,ZHANG Fengrong2,3,ZENG Qingru31.State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control,Research Center of Lake Eco-Environments, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China2.College of Resource and Environment Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000 , China3.College of Resources and Environment , Hunan Agricultural University , Changsha 410128 , ChinaAbstract：Spatial distribution of Arsenic concentrations of sediments collected form ten Medium-Small Size lakes in Dongting Lake Plain was investigated and pollution degree of Arsenic was evaluated using Geoaccumulation index. The average Arsenic concentration of sediments from ten lakes was 15.8 mg/kg, which varied from 10.1 mg/kg to 33.7 mg/kg, it indicated that Arsenic contamination of sediments was minor. In spatial, the average content of As in the superficial sediments were in the sequence of Y ueyang south lake> Bajiao lake > Huanggai lake> Anle lake > Maoli lake > Liuye lake> Dong lake > Shanpo lake >Datong lake > Beimin lake, it showed that lakes of Lishui water system(As,13.1 mg/kg) and Ouchi rever water system(As,13.4 mg/kg)< Y uanshui water system(As,16.2 mg/kg)< Dongting lakefront (As,22.4mg/kg), the degree of the Arsenic pollution aggravated gradually in lake sediments from the upstream flows to the downstream flows of Dongting Lake river system. The results of 4 core samples (Datong lake, Huanggai lake, Bajiao lake, Shanpo lake)showed that Arsenic accumulated in sediment significantly, the content of Arsenic in the sediment cores were increased from the bottom to the surface(30-0cm) in the vertical direction. The results of the index of geoaccumulation showed that the pollution of Arsenic in the superficial sediments was in low level, 22 points in eight lakes for the level 0, and 7 points in five lakes for level I.Key words：Dongting lake plain；Sediment；Lake group；Heavy metal pollution1.*科技基础性工作专项项目“中国湖泊水质、水量和生物资源调查”（2006FY110600）资助。

湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估

第41卷第1期Vol.41, No.1, 63~692012年1月GEOCHIMICAJan., 2012收稿日期(Received): 2011-10-10; 改回日期(Revised): 2011-11-08; 接受日期(Accepted): 2011-11-09 基金项目: 国家科技重大专项(2009ZX07528-002)；国家重点基础研究发展计划项目(2008CB418205)作者简介: 曾祥英(1968−), 女, 博士、副研究员, 主要研究方向为环境毒害污染物研究与风险评估研究。

E-mail:zengxy@ * 通讯作者(Corresponding author): YU Zhi-qiang, E-mail: zhiqiang@; Tel: +86-20-85292391湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估曾祥英1, 王晨1,2, 于志强1*, 秦延文3, 张雷3,盛国英1, 傅家谟1(1. 有机地球化学国家重点实验室, 广东省环境资源利用与保护重点实验室, 中国科学院广州地球化学研究所, 广东广州 510640; 2.中国科学院研究生院, 北京 100049; 3.中国环境科学研究院河流与海岸带环境创新基地, 北京 100012)摘要: 分析了湘江岳阳段表层沉积物样品中10种典型重金属元素(Cd 、Cu 、Pb 、Zn 、Cr 、Tl 、V 、Mn 、Co 和Ni)的含量水平和分布规律, 并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法, 初步评价了沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险。

研究结果表明: (1)湘江岳阳段沉积物中重金属Cd 、Zn 、Mn 和Cu 等污染较为严重, 其含量范围分别为8.56~19.4 mg/kg 、250~367 mg/kg 、1489~2258 mg/kg 和40.5~64.7 mg/kg; (2)研究区域中多种重金属潜在生态风险指数(RI )为369~698, 表明研究区域沉积物重金属污染导致的潜在生态风险高, 且主要风险污染物为Cd 和Tl; (3)湘江岳阳段沉积物呈现出以Cd 为主的多种重金属复合污染特征。

洞庭湖水系入湖口表层沉积物中重金属的污染特征与生态风险

ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｇｅｏ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，Ｎｅｍｅｒｏｗｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｅｘ，ａｎｄａｌｏｇｉｓｔｉｃｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎｍｏｄｅｌｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｎｉｎｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｓａｍｐｌｅｓｒａｎｇｅｄｆｒｏｍ０．２５７ｍｇ／ｋｇｔｏ１２３ｍｇ／ｋｇ．ＴｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔｅｎｔｓｆｏｌｌｏｗｅｄｔｈｅｏｒｄｅｒＺｎ＞Ｃｒ＞Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｎｉ＞Ａｓ＞Ｃｄ＞Ｓｂ＞ＨｇＯｖｅｒｔｈｅｐａｓｔ３０ｙｅａｒｓ．ｔｈｅ
第４６卷第６期
２０１７年ｌ１月
Ｊ砧ｆ
ＧＥｏＣＨＩＭＩＣＡ
Ｖｏ１．４６，Ｎｏ．６，５８０－５８９
Ｎｏｖ．，２０１７
洞庭湖水系入湖口表层沉积物中重金属的

湖南洞庭湖水系重金属健康风险评价

险在２．２７Ｘ１０～一１．００４ｘ１０ａ之间，平均为４．８７Ｘ１０ａ～，未超过美国环境保护署推荐的最大可
接受风险水平１ｘ１０ａ～；重金属健康风险从大到小的顺序为：Ａｓ、ｃｄ、Ｐｂ、ｃｕ、ｚｎ，湘江、资水、沅江、
．
ａｃｃｅｐｔａｂｌｅｉｓｒｋｌｅｖｅ１１Ｘ１０ｐｅｒｙｅａｒｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｂｙｔｈｅＵＳＥＰＡ．Ｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．ｒｉｖｅｒｓ，ａｎｄｓｅａｓｏｎｓｃａ０Ｎｏ．１
水
资
源
保
护
２０１４年１月
Ｊａｎ．２０１４
ＷＡＴＥＲＲＥＳ０ＵＲＣＥＳＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４— ６９３３．２０１４．０１．００３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｈｅａｌｔｈｒｉｓｋｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅｗａｔｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｕｓｅｄｔｈｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｌｔｈｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｏｄｅｌｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｂｙｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ

大通湖及东洞庭湖区生物体重金属的水平及其生态评价

ＲｐｂｉｆＣｉａ．ｔｅｃｎｅｔｔｎｆｈａｔｌｉｅａｕ＾，，ＢｏｎｗｅｅｈｇｅａｎＢｅａａｅｕｌｏｈｎｈｏｃｎａｉｓｏｅｖｍｅａｓｎＰｎｅｓｔｎ，ｅｏｅｒｉｈｒｔｎｉＵｍｙｃｒｏｙ口ｌｈ
维普资讯
Ｓｉ（ｃ湖泊科学）２０，９６：９６７．，０７１（）６０— ９
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洞庭湖“四水”入湖河床沉积物重金属污染特征

第48卷第4期Vol.48, No.4, 378–3942019年7月GEOCHIMICAJuly, 2019收稿日期(Received): 2018-11-09; 改回日期(Revised): 2019-03-13; 接受日期(Accepted): 2019-03-25基金项目: 湖南省地理学一流学科建设项目; 湖南省高校科技创新团队支持计划项目(2014); 国家自然科学基金(41073095);湖南省研究生科研创新项目(CX2018B297)作者简介: 方小红(1990–), 女, 博士研究生, 从事环境地球化学研究。

E-mail: 151********@ * 通讯作者(Corresponding author): PENG Bo, E-mail: pengbo@; Tel: +86-731-88872535Geochimica ▌ Vol. 48 ▌ No. 4 ▌ pp. 378–394▌ July, 2019洞庭湖“四水”入湖河床沉积物重金属污染特征方小红1,2, 彭渤1,2*, 宋照亮3, 谭长银1,2, 万大娟1,2,王欣1,2, 颜川云1,2, 谢依婷1,2, 涂湘林4(1. 湖南师范大学资源与环境科学学院, 湖南长沙 410081; 2. 湖南师范大学环境重金属污染机理与生态修复实验室, 湖南长沙 410081; 3. 天津大学表层地球系统科学研究院, 天津 300072; 4. 中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室, 广东广州 510640)摘要: 对洞庭湖湘、资、沅、澧“四水”入湖河床沉积物进行了沉积柱芯钻探取样, 利用等离子质谱仪(ICP-MS)对沉积物重金属等微量元素进行了地球化学分析。

结果表明, “四水”入湖河床沉积物中, 重金属Bi 、Cd 、Cr 、Mn 、Cu 、Zn 、Pb 和Tl 等含量变化大, 分布极不均匀, 而Ba 、Sc 、Th 、U 、Cs 、Ga 、Ge 、Rb 、Zr 、Hf 和Nb 等微量元素及稀土元素含量变化小, 分布相对均匀。

洞庭湖及其入湖口表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价

洞庭湖及其入湖口表层沉积物氮、磷、有机质的分布及污染评价李芬芳;黄代中;连花;郭晶;欧阳美凤;尹宇莹【摘要】洞庭湖是中国第二大淡水湖,近年来富营养化日趋严重,氮、磷、有机质是湖泊富营养化程度加剧的重要因子,而沉积物是湖泊氮、磷、有机质的主要蓄积库.因此,了解洞庭湖沉积物中氮、磷、有机质的含量及分布特征,对探究洞庭湖沉积物营养物质的污染状况及其富营养化控制与治理具有重要参考意义.在洞庭湖及其入湖口布设了19个样点,对表层沉积物进行采样,分别采用凯氏定氮法(HJ717—2014)、氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法和重铬酸钾法测定沉积物总氮(TN)、总磷(TP)及有机质(OM)的含量,分析了TN、TP及OM含量的空间分布特征及相关性,并运用综合污染指数法和有机污染指数法对洞庭湖及其入湖口沉积物的污染程度进行评价.结果表明,表层沉积物TN的质量分数变化在402～2410 mg·kg?1之间,平均值为1054 mg·kg?1;TP的质量分数变化在457～935 mg·kg?1之间,平均值为624 mg·kg?1;OM的质量分数变化在1.02％～7.23％之间,平均值为2.24％,空间分布上均表现为南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖.Pearson相关性分析表明,OM与TN呈显著正相关(r=0.574,P<0.05),TN与TP(r=0.433,P>0.05)和OM与TP(r=0.073,P>0.05)相关性均不显著.综合污染指数范围为1.00～2.23,全湖及其入湖口平均值为1.42,有机污染指数范围为0.04～0.84,全湖及其入湖口平均值为0.13,两种指数法均显示洞庭湖及其入湖口表层沉积物整体上处于轻度污染,且南洞庭湖污染比东、西洞庭湖及入湖口严重,各个入湖口中以湘江入湖口污染程度最高.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2018(027)012【总页数】7页(P2307-2313)【关键词】洞庭湖;入湖口;表层沉积物;营养物质;分布特征;污染评价【作者】李芬芳;黄代中;连花;郭晶;欧阳美凤;尹宇莹【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000【正文语种】中文【中图分类】X52沉积物是湖泊生态系统的重要组成部分，可以间接地反映水体污染情况（余辉等，2010）。

中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价的开题报告

中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价
的开题报告
标题：中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价
背景介绍：
中国是一个拥有丰富水资源的国家，但随着水污染问题的不断加剧，水质已经成为了制约国家经济发展和人民生活的重要问题。

沉积物是水
体中固体物质在水中停留一段时间后沉淀下来的残留物，其中往往含有
大量的重金属元素。

而重金属的过量含量对环境和人类健康都有明显的
危害，因此对沉积物中重金属的污染特征进行评价和掌握对于水环境管
理和治理至关重要。

研究目的：
本研究旨在对中国五大淡水湖（鄱阳湖、洞庭湖、太湖、巢湖和滇池）中沉积物中重金属的污染特征进行评价，探究其来源、分布规律以
及对周围水环境和生态系统的影响，为湖泊环境保护和治理提供科学依据。

研究内容：
1.分析中国五大淡水湖沉积物中重金属元素的含量和分布规律；
2.探究湖泊不同区域重金属元素的空间分布特征；
3.考察大气、水体、沉积物等方面对湖泊中重金属的污染贡献；
4.评价沉积物中重金属对周围水环境和生态系统的影响；
5.提出相应的管理和治理对策。

研究方法：
本研究主要采用综合分析方法，包括现场观测、采集沉积物样品、样品前处理、样品分析、数据统计分析等。

具体方法包括：使用ICP-MS 分析技术对样品中重金属元素的含量进行测定；利用空间插值方法等分析不同区域的分布规律；分析湖泊不同区域的岩性、污染源等不同因素对沉积物中重金属的贡献。

预期结果：
通过本研究，可以掌握中国五大淡水湖中沉积物中重金属的污染特征，了解其来源和分布规律，评价对周围水环境和生态系统的影响，并提出相应的治理对策，为湖泊环境保护和治理提供科学依据。

洞庭湖表层沉积物中重金属变化趋势及风险评估

洞庭湖表层沉积物中重金属变化趋势及风险评估连花;郭晶;黄代中;李芬芳;田琪;龚正【摘要】为掌握洞庭湖重金属污染的变化趋势及风险,利用2007-2017年洞庭湖表层沉积物中Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As的连续监测数据,通过潜在生态风险指数法进行评价,并通过Daniel趋势检验和M-K(Mann-Kendall)突变检验对重金属的变化趋势进行分析,同时结合历史文献数据对1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属的演变特征进行分析.结果表明,2007—2017年洞庭湖沉积物重金属RI(综合潜在生态风险指数)范围为32. 63～917. 23,平均值为196. 24,属于\"较高\"风险水平,空间分布呈南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖,不同重金属单因子潜在生态风险水平呈Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr的特征. Daniel趋势检验和M-K突变检验结果显示,2007—2017年除西洞庭湖的w(Pb)、东洞庭湖和西洞庭湖的w(Hg)外,其他重金属质量分数在各湖区都呈下降趋势;东洞庭湖和南洞庭湖重金属潜在生态风险水平分别在2014—2015年和2016年发生了突变. 1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属质量分数演变特征分析表明,1984年和1990—1999年全湖重金属综合潜在生态风险分别为\"较高\"和\"中等\"水平,2004—2010年和2011—2015年均为\"很高\"水平,2016—2017年降至\"较高\"水平,同时w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(As)在2016—2017年下降明显,而w(Cr)、w(Hg)还有上升趋势.研究显示,洞庭湖重金属污染在2014—2017年有明显下降趋势,其主要原因可能是湘江和洞庭湖的全面综合治理,Cr、Pb和Hg在部分湖区还存在持续污染,应作为洞庭湖重金属下一步防治的重点.%The variation trend and ecological risk of heavy metals in Dongting Lake sediments were evaluated by the Daniel and Mann-Kendall (M-K) statistic test and the potential ecological risk index using the continuous monitoring data of Cr,Cu,Pb,Cd,Hg and As in the surfacesediments of Dongting Lake during 2007-2017,and combined with historical data during 1984-2017 to analyze the characteristics of long-term evolution of the heavy metals in Dongting Lake sediments over the past 30 years. The results showed that the average potential ecological risk index (RI) of the heavy metals in the sediments of Dongting Lake from 2007 to 2017 was 196. 24 (ranging from 32. 63 to 917. 23),suggesting a high ecological risk. The spatial distribution of the RI values was as follows: South Dongting Lake>East Dongting Lake>West Dongting Lake. The decreasing order of the values of the single ecological risk index of the heavy metals was as follows: Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr. The results of the Daniel trend test showed that,except for w(Pb) of West Dongting Lake and w(Hg) of East and West Dongting Lake,the contents of the heavy metals showed a decreasing trend in every lake regions in 2007-2017. The results of the M-K statistic test showed that,in recent 10 years,the RI values of the heavy metals in the sediments of East Dongting Lake mutated during 2014-2015,and that of the South Dongting Lake mutated in 2016. Analysis of the evolution in the last 30 years showed that the RI of the heavy metals in the whole lake was in high and moderate risk in 1984 and during 1990-1999,respectively, presented a very high risk during 2004-2010 and 2011-2015,and reduced to a relatively high-risk level in 2016-2017. In addition,the values of w(Cu),w(Pb),w(Cd),w(As) decreased significantly during 2016 to 2017,however,the values of w(Hg) and w(Cr) increased. Research showed that the pollution of the heavy metals in Dongting Lake sediments presented decreasing trend in the last two or three years, andthe control of heavy metals pollution in Dongting Lake and Xiangjiang River may be the main reason for it. The pollution of Hg,Cr,and Pb still existed in some lake regions,and they should be the focus of the next step in the prevention of heavy metals in Dongting Lake.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2019(032)001【总页数】9页(P126-134)【关键词】洞庭湖;沉积物;重金属;变化趋势;生态风险【作者】连花;郭晶;黄代中;李芬芳;田琪;龚正【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳 414000【正文语种】中文【中图分类】X524洞庭湖是我国第二大淡水湖，也是长江中游重要的过水吞吐湖泊，兼具河流与湖泊双重属性. 洞庭湖北接长江松滋、太平、藕池三口，南纳湘、资、沅、澧四水，最终经城陵矶汇入长江，由西往东可分为西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖，具有沟通航运、繁衍水产和改善生态环境等功能[1-2]. 流域内采矿、冶炼、造纸、化工企业众多，大量含重金属废水的排放给洞庭湖的水体和湖泊生态环境造成了极大危害[3-5]. 进入水体的重金属通过沉降作用，大部分进入沉积物，在一定条件下沉积物中的重金属又可以释放到水体，造成“二次污染”和生态风险[6-9]. 沉积物作为重金属的“汇”与“源”[10-12]，在湖泊生态系统起到关键作用.目前，湖泊沉积物中重金属污染已引起研究者的广泛关注[13-16]，研究内容多集中在重金属的分布特征、来源、污染评价[17-20]等方面. 郭晶等[5,21]通过对比部分单年份数据表明，1984—2013年，除Hg外，洞庭湖沉积物中Cu、Pb、Cd、As的质量分数和生态风险均有一定程度的上升，其中Cd的上升趋势最明显. 李芬芳等[22]研究表明，2010—2015年东洞庭湖和南洞庭湖沉积物中重金属污染程度和生态风险有所降低，西洞庭湖没有明显变化. 然而这些趋势分析都是使用单年份或短期监测数据，年份间的自然波动易导致分析的偏差，长期连续监测数据的趋势分析研究十分必要. 鉴于此，该研究利用2007—2017年洞庭湖表层沉积物连续监测数据，通过潜在生态风险指数法进行评价，并通过Daniel趋势检验和M-K(Mann-Kendall)突变检验对重金属的变化趋势进行分析；同时结合历史文献数据，对1984—2017年来洞庭湖沉积物中重金属元素Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As(As是具有金属性质的非金属，由于其具有类似重金属的毒性，该研究将其作为重金属一类进行分析)的演变特征进行分析，以期为洞庭湖重金属污染防控决策和湖泊生态风险管理提供参考.1 材料与方法1.1 样品采集与分析洞庭湖沉积物监测断面共设置9个，包括东洞庭湖的鹿角(S1)、东洞庭(S2)、洞庭湖出口(S3)，南洞庭湖的万子湖(S4)、横岭湖(S5)、虞公庙(S6)，西洞庭湖的南嘴(S7)、小河嘴(S8)、蒋家嘴(S9)，监测断面分布见图1. 2007—2017年(2008年无数据)每年12月—翌年3月(枯水期)各采集1次，采用抓斗式采泥器采集表层沉积物样品，用木勺取顶部0～2 cm表层沉积物，每个样品采集3个平行样现场混匀，装入封口袋，4 ℃下保存. 选择w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)共6个指标进行分析.沉积物样品在土壤干燥箱中干燥，经除杂、混匀后，用木棒和玛瑙研钵将样品磨碎，经100目(0.150 mm)尼龙筛后供测定用. 沉积物样品经HNO3-HClO4-HF消解后，w(Cu)、w(Cr)采用火焰原子吸收分光光度法测定，w(Pb)、w(Cd)采用石墨炉原子吸收分光光度法测定，w(Hg)、w(As)采用原子荧光法测定. 为保证分析的准确性，分析过程以国家土壤一级标准物质GSS系列样品为质控样，每个样品设2个平行样，平行样分析误差<5%，取平行样品分析结果的平均值为该样品结果.注： S1、S2、S3分别为东洞庭湖的鹿角、东洞庭、洞庭湖出口；S4、S5、S6分别为南洞庭湖的万子湖、横岭湖、虞公庙；S7、S8、S9分别为西洞庭湖的南嘴、小河嘴、蒋家嘴.图1 洞庭湖采样断面示意Fig.1 The distribution of sampling sites in Dongting Lake1.2 数据处理所有沉积物中重金属数据均来源于湖南省洞庭湖生态环境监测中心. 使用SigmaPlot 10.0 软件作图，用SPSS 19.0软件进行数据统计. 采用非参数独立样本的Kruskal-Wallis法进行多组数据比较. 采用Spearman秩相关系数法进行Daniel趋势检验和M-K突变检验进行数据的突变特征和突变点分析.1.3 评价方法潜在生态风险指数法是一种研究沉积物中重金属对环境影响的综合评价方法，该方法由Hakanson[23]提出，是目前国内外沉积物环境质量评价应用最为广泛的方法之一. 计算公式：(1)Eri=Tri×Cfi(2)Cfi=Ci/Cni(3)(4)式中：RI为沉积物中多种重金属综合潜在生态风险指数；Eri为重金属i的单因子潜在生态风险指数；Tri为重金属i的毒性响应系数，Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As 的Tri分别为2、5、5、30、40、10[22]；Cfi为重金属i的污染参数；Ci为重金属i质量分数的实测值，mg/kg；Cni为沉积物中相应污染物背景值，mg/kg，该研究采用洞庭湖水系沉积物背景值的上限值[24]作为参比，w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)分别为77、33.3、40、0.76、0.211、37.6 mg/kg；Cd为多种重金属综合污染参数；n为重金属种类数.因该研究的污染元素(Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As)少于Hakanson[23]提出的8种，所以对RI进行了相应的调整[25]，重新定义后的重金属元素RI范围见表1.表1 沉积物中重金属污染程度及潜在生态风险等级划分Table 1 Pollution grades and potential ecological risk levels of heavy metals in sedimentsEri单因子潜在生态风险水平RI综合潜在生态风险水平<40低<50低40～<80中等50～<100中等80～<160较高100～<200较高160～<320高≥200很高≥320很高——2 结果与讨论2.1 洞庭湖沉积物中重金属含量及时空分布特征2007—2017年洞庭湖全湖表层沉积物中重金属的监测结果和部分参考标准见表2和图2. 由表2可见，w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)的范围分别为41.50～199.00、12.00～70.90、9.89～134.00、0.05～20.70、0.05～0.64和9.71～83.70 mg/kg. 参考GB 15618—1995《土壤环境质量标准》，2007—2017年洞庭湖沉积物中w(Cr)(除2007年、2013年和2017年外)各年全湖平均值均小于GB 15618—1995一级标准限值；w(Cu)(除2014年、2016年和2017年外)、w(Pb)(除2009年、2014年外)、w(As)、w(Hg)各年全湖平均值均大于GB 15618—1995一级标准限值. 其中，w(As)在2013年和2016年超过GB 15618—1995二级标准限值，在2011年超过GB 15618—1995三级标准限值；w(Cd)各年全湖平均值均超过GB 15618—1995三级标准限值. 可见Cd、As是洞庭湖沉积物中主要重金属污染物. 与洞庭湖水系沉积物背景值比较，2007—2017年沉积物中w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)各年全湖平均值均大于洞庭湖沉积物背景值[24]，可见重金属累积的现象明显，人为污染加剧. 将上述结果与滑丽萍等[26]研究中关于全国不同区域湖泊底泥重金属含量的统计值进行比较发现，2007—2017年(除2014年外)洞庭湖沉积物中w(Cr)、w(Pb)、w(Cd)、w(As)各年全湖平均值均大于全国湖泊的平均值，w(Hg)、w(Cu)各年全湖平均值均小于全国湖泊的平均值，所以洞庭湖沉积物中As、Cd、Pb、Cr的污染需引起关注.从时间分布来看，2007—2017年洞庭湖沉积物中w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(Hg)、w(As)的最高值均出现在2010—2013年，w(Cr)、w(Hg)、w(As)的最低值均出现在2014年，w(Cu)、w(Cd)的最低值均出现在2017年，w(Pb)的最低值出现在2009年. 以各年重金属质量分数平均值计算变异系数，结果(见表2)表明，w(Cd)年际变化最大，w(Cr)、w(Pb)次之，w(Cu)、w(Hg)、w(As)较小.从空间分布来看，w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)表现为东洞庭湖>南洞庭湖>西洞庭湖，w(Cd)、w(As)表现为南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖，w(Hg)表现为南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖. 不同湖区沉积物中重金属质量分数的差异统计分析表明，除w(Cr)外，w(Cu)(P<0.05)、w(Pb)(P<0.01)、w(Cd)(P<0.05)、w(Hg)(P<0.05)、w(As)(P<0.01)在不同湖区的差异均有统计学意义. 由此可见，不同重金属在各湖区的分布有较大区别，其来源也存在差异. 入湖河流是洞庭湖湖体沉积物中重金属污染的主要来源[27]. 东洞庭湖重金属污染主要来源于湘江、汨罗江、新墙河等入湖河流周边的工业废水、生活污水排放，以及农业生产的肥料不合理应用及流失等[28-29]；南洞庭湖污染主要来源于湘江和资水流域周边的众多的采矿冶炼工厂的废水排放[3,30]；西洞庭湖污染来源复杂，可能与入湖河流澧水和沅水的重金属带入有关[22]. 值得注意的是，2007—2013年(除2011年外)w(Hg)在南洞庭湖最高，而2014—2017年在西洞庭湖最高，w(Hg)的分布发生了明显变化. 2014—2015年沅江入湖口沉积物中w(Hg)在洞庭湖所有入湖口中最高[27]，沅江水系上游汞矿开采以及高背景值可能是其主要来源；而南洞庭湖入湖河流湘江从2013年开始实施全面综合整治，Hg的来源得到有效控制[22]，可能是这一变化的主要原因.表2 洞庭湖沉积物中各重金属质量分数及其部分参考值Table 2 The average contents of heavy metals in sediments of Dongting Lake and partial reference value项目GB 15618—1995标准限值∕(mg∕kg)一级二级三级洞庭湖沉积物中重金属背景值[24]∕(mg∕kg)全国湖泊沉积物平均值[26]∕(mg∕kg)洞庭湖沉积物中重金属测定值(该研究)平均值∕(mg∕kg)变异系数w(Cr)903004004467.5586.050.25w(Cu)3510040020.248.0337.670.13w(Pb)3 530050023.338.0348.060.24w(Cd)0.20.310.330.943.430.60w(Hg)0.150.51.50. 0470.640.210.13w(As)15253012.913.5523.250.18图2 2007—2017年洞庭湖表层沉积物中重金属质量分数变化Fig.2 Contents of heavy metals in sediments of Dongting Lake from 2007 to 20172.2 沉积物中重金属的生态风险评价图3 2007—2017年洞庭湖沉积物中重金属RI的变化特征Fig.3 The variation of RI of heavy metals in sediments of Dongting Lake from 2007 to 2017采用潜在生态风险指数法对洞庭湖表层沉积物重金属的污染程度进行评价，结果见图3. 2007—2017年洞庭湖沉积物中重金属RI范围为32.63～917.23，平均值为196.24，属“较高”风险水平. 2007—2013年RI呈波动上升，2014年开始明显降低. 不同重金属单因子潜在生态风险水平呈Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr的特征，其中Cd的Eri平均值为135.51，属“较高”风险水平；Hg的Eri平均值为40.65，属“中等”风险水平；As、Pb、Cu、Cr均属“低”风险水平. 可见Cd和Hg是洞庭湖沉积物中最关键的生态风险重金属，这与许多研究学者[3-4,20]的结论一致.从空间分布来看，2007—2017年RI总体表现为南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖，但差异无统计学意义. 南洞庭湖是洞庭湖重金属综合潜在生态风险最大的湖区. 田琪等[27]研究表明，南洞庭湖的湘江和资水入湖口沉积物在洞庭湖所有河流入湖口中重金属质量分数最高，流域内大量有色金属、稀有金属开采和冶炼是重金属污染的重要来源.2.3 沉积物中重金属含量的趋势分析2.3.1 Daniel趋势检验对洞庭湖各湖区重金属沉积物质量分数和RI采用Spearman秩相关系数法进行Daniel趋势检验，结果表明，2007—2017年，除西洞庭湖的w(Pb)、东洞庭湖和西洞庭湖的w(Hg)外(R>0)，其他重金属元素质量分数在各湖区都呈下降趋势(R<0). 其中，东洞庭湖的w(Pb)(R=-0.418，P<0.05)、w(Cd)(R=-0.410，P<0.05)，南洞庭湖的w(Cu)(R=-0.457，P<0.05)、w(Cd)(R=-0.497，P<0.01)、w(As)(R=-0.386，P<0.05)和RI(R=-0.448，P<0.05)，西洞庭湖的w(As)(R=-0.429，P<0.05)，下降趋势均有统计学意义；东洞庭湖的w(Hg)(R=0.401，P<0.05)上升趋势有统计学意义. 这表明西洞庭湖的Pb、东洞庭湖和西洞庭湖的Hg均存在持续污染，应作为重金属防控和治理的重点. 李芬芳等[22]研究表明，与2003—2010年相比，2010—2015年洞庭湖沉积物中除w(Pb)和w(As)略有上升外，w(Cr)、w(Cu)、w(Cd)、w(Hg)均呈下降趋势，这与笔者所得研究结果基本一致；而w(As)和w(Hg)的演变趋势与笔者所得结果不同，可能是研究时间段的差别引起的.图4 2007—2017年洞庭湖各湖区沉积物中重金属RI的M-K突变检验曲线Fig.4 M-K statistics graph of RI index of heavy metals in sediments of Dongting Lake from 2007 to 20172.3.2 M-K突变检验对洞庭湖各湖区重金属沉积物的RI值进行M-K突变检验，分析洞庭湖沉积物中重金属综合潜在生态风险的趋势变化及突变点. 2007—2017年3个湖区RI的M-K突变检验曲线如图4所示，其中，UFk曲线为时间序列统计曲线，UBk曲线为逆序时间序列统计曲线. 若UFk>0，表示序列呈上升趋势；若UFk<0，表示序列呈下降趋势；若UFk和UBk两条曲线出现交点，且交点在临界直线之间，那么交点对应的时刻就是突变开始的时刻[31-33]. 对于东洞庭湖，在α=0.05水平下，2011—2014年UFk<0，RI呈下降趋势；2014—2015年UFk和UBk两条曲线相交发生了突变，且之后UFk曲线继续下降；到2016—2017年UFk值超过临界值，RI下降趋势有统计学意义(P<0.05). 对于南洞庭湖，2007—2014年UFk>0，RI呈上升趋势；2014—2015年UFk<0，RI出现下降趋势；2016年发生了突变. 对于西洞庭湖，UFk和UBk两条曲线出现了多个交点，RI变化趋势不明显. 由此可见，东洞庭湖和南洞庭湖重金属潜在生态风险水平分别在2014—2015年和2016年发生了突变，生态风险水平降低显著. 李芬芳等[22]研究表明，2014—2015年东洞庭湖和南洞庭湖沉积物的重金属污染累积程度、潜在生态风险水平及潜在水生生物毒性水平较2010—2013年均有降低，而西洞庭湖没有明显变化，这与笔者所得研究结论基本一致.2.4 沉积物中重金属长期演变特征分析结合该研究2007—2017年试验数据和历史文献[34-38]数据，分析洞庭湖沉积物中重金属的长期演变特征. 由图5可见，1984—2017年洞庭湖沉积物中w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(As)均呈先升高再降低的趋势；w(Hg)在1984年最高，之后慢慢下降，到2016—2017年有一定的升高；w(Cr)在2004—2010年、2011—2015年和2016—2017年期间变化不大，2016—2017年略有上升. 潜在生态风险指数法计算结果见表3，洞庭湖全湖沉积物中重金属综合潜在生态风险在1984年和1990—1999年分别为“较高”和“中等”水平，2004—2010年和2011—2015年均为“很高”水平，2016—2017年降至“较高”水平. 就单个重金属而言，Cd的生态风险变化最大，1984年和1990—1999年分别为“中等”和“低”风险水平，2004—2010年和2011—2015年分别为“高”和“较高”风险水平，2016—2017年降至“中等”风险水平. Hg除在2011—2015年为“低”风险水平外，其他时段均为“中等”风险水平. Cr、Cu、Pb、As生态风险无等级上的变化.图5 洞庭湖沉积物中重金属长期变化趋势Fig.5 Long-term evolution trend of heavy metals in sediments of Dongting Lake表3 不同时段洞庭湖沉积物中重金属的潜在生态风险评价结果Table 3 Result of the potential ecological risk assessment of heavy metals in sediments of Dongting Lake in different periods时段EriCrCuPbCdHgAsRI综合潜在生态风险水平1984年—3.504.6059.6272.614.34146.90较高1990—1999年—5.415.8933.6442.196.6596.02中等2004—2010年2.266.516.25161.0241.736.16223.94很高2011—2015年2.155.606.17144.3538.956.52203.75很高2016—2017年2.294.625.3851.9746.575.44116.27较高注：由于w(Cr)有缺失值,以2004—2010年、2011—2015年和2016—2017年Eri的平均值作为1984年、1990—1999年数据参与RI的计算.洞庭湖水体中重金属质量浓度[24,39-41]变化趋势与沉积物中重金属相似，但是其质量浓度甚微(见表4)，所有元素质量浓度均低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅰ类标准限值(除Hg在1996—2000年外). 主要是水体中绝大部分重金属被颗粒物吸附，富集在沉积物中，所以仅通过水体中重金属质量浓度难以反映洞庭湖重金属的真实污染程度.由表4可见，1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属的综合潜在生态风险表现为先升高再降低的趋势，其中20世纪八九十年代重金属含量处于较低水平，可能是由于当时经济处于相对落后状态，主要以点源污染为主[42]. 随着流域社会经济的迅速发展，洞庭湖工业污染、农业面源污染和城市生活污染加剧[43]，沉积物中重金属综合潜在生态风险及Cu、Pb、Cd的单因子生态风险均在2004—2010年出现近30年来的最高值. 2006年三峡工程开始全面运行，洞庭湖水情变化明显，分流分沙大幅降低，污染物扩散减慢，同时清水下泄河床的大面积冲刷，减少了重金属沉降；此外，从2011年起国家实施《重金属污染综合防治“十二五”规划》，对洞庭湖水环境进行综合治理[44]，使得这期间重金属污染开始减缓. 2016—2017年洞庭湖重金属污染程度明显降低，全湖重金属综合潜在生态风险相对于2004—2010年降低了1个等级，Cd单因子风险降低了2个等级. 其原因可能是，自2013年起，湖南省启动了湘江污染防治“一号重点工程”第一个“三年行动计划”(2013—2015年)，该行动实行后关闭了沿岸多家工厂，减少了工业污染源排放，使湘江和洞庭湖重金属污染得到有效遏制[22,44].表4 不同时段洞庭湖水体中重金属质量浓度和部分参考值Table 4 The contents of heavy metals in water of Dongting Lake in different periods and partial reference value时间段及参考标准ρ∕(μg∕L)CrCuPbCdHgAs1986年[24]1.641.401.400.080.02551.21996—2000年[39]—2.42.70.080.112.22004年[40]1.7854.740.8550.3150.0155.122016年[41]0.622.501.490.05<0.053.62GB 3838—2002中Ⅰ类标准限值10(六价铬)101010.0520此外，洞庭湖重金属污染的年际间波动还可能受年降水量、水位以及样品的采集和处理等影响. 研究[45-46]表明，洞庭湖的泥沙淤积速率在1.79～2.33 cm/a之间，且在不同年度或不同湖区之间均有区别，而该研究中取0～2 cm表层沉积物作为本年度样品，在其代表性上可能会存在偏差，在今后的研究中应引起注意. 近年来，洞庭湖治理使重金属污染状况得到较大改善，但w(Cr)、w(Hg)以及w(Pb)在部分湖区还存在上升趋势，需加强治理，控制好污染的源头. 目前，湘江治理正处于“一号重点工程”第二个“三年行动计划”(2016—2018年)，期待能对洞庭湖重金属污染的减轻和生态系统的改善起到进一步作用.3 结论a) 2007—2017年，洞庭湖沉积物中除w(Cd)(2007—2017年)和w(As)(2011年)超过GB 15618—1995三级标准限值、w(As)(2013年、2016年)超过GB 15618—1995二级标准限值外，其他重金属元素质量分数各年全湖平均值均低于GB 15618—1995二级标准限值. 2007—2017年沉积物中所有重金属质量分数各年全湖平均值均大于洞庭湖沉积物中相应背景值.b) 潜在生态风险指数法分析显示，2007—2017年洞庭湖全湖沉积物中重金属的RI范围为32.63～917.23，平均值为196.24，属“较高”风险水平. 2007—2013年呈波动上升趋势，2014年开始明显降低. RI空间分布呈南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖的特征，不同重金属呈Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr的特征，Cd和Hg是洞庭湖沉积物中主要的重金属污染物.c) 2007—2017年的Daniel趋势检验结果表明，除西洞庭湖的w(Pb)、东洞庭湖和西洞庭湖的w(Hg)外(R>0)外，其他重金属质量分数在各湖区均呈下降趋势(R<0). M-K突变结果表明，东洞庭湖重金属RI在2014—2015年发生了突变，南洞庭湖在2016年发生了突变，湘江和洞庭湖治理可能是2014—2017年重金属污染降低的主要原因.d) 1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属综合潜在生态风险表现为先升高再降低的趋势，其中1984年和1990—1999年分别为“较高”和“中等”水平，2004—2010年和2011—2015年均为“很高”水平，2016—2017年期间降低至“较高”水平. 2016—2017年，洞庭湖沉积物中w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(As)下降明显，但是w(Cr)、w(Hg)仍有上升趋势，需加强治理，控制好污染的源头.【相关文献】[1] YANG Bo,LIU Yuping,OU Fuping,et al.Temporal and spatial analysis of COD concentration in east Dongting Lake by using of remotely sensed data[J].Procedia Environmental Sciences,2011,10:2703-2708.[2] QINA Y,ZHENG M H,GAO L,et al.Heavy metal contamination and its environmental risk assessment in surface sediments from Lake Dongting,People′s Republic ofChina[J].Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2005,75(1):204-210. [3] 谢意南,欧阳美凤,黄代中,等.洞庭湖及其入湖口沉积物中重金属的污染特征、来源与生态风险[J].环境化学,2017,36(10):2253-2264.XIE Yinan,OUYANG Meifeng,HUANG Daizhong,et al.Pollution characteristics,sources and ecological risk of heavy metals in sediments from Dongting Lake and its lakeinlets[J].Environmental Chemistry,2017,36(10):2253-2264.[4] LIANG Jie,LIU Jiayu,YUAN Xingzhong,et al.Spatial and temporal variation of heavy metal risk and source in sediments of Dongting Lake wetland,Mid-South China[J].Journal of Environmental Science and Health Part A:Toxic/Hazardous Substances & Environmental Engineering,2015,50(1):100-108.[5] 郭晶,李利强,黄代中,等.洞庭湖表层水和底泥中重金属污染状况及其变化趋势[J].环境科学研究,2016,29(1):44-51.GUO Jing,LI Liqiang,HUANG Daizhong,et al.Assessment of heavy metal pollution in surface water and sediment of Dongting Lake[J].Research of EnvironmentalSciencs,2016,29(1):44-51.[6] LI Jingbao,YIN Hui,CHENG Jiang,et al.Sedimentation effects of the Dongting Lake area[J].Journal of Geographical Sciences,2009,19(3):287-298.[7] REN Jun,SHANG Zhen,TAO Ling,et al.Multivariate analysis and heavy metals pollution evaluation in Yellow River surface sediments[J].Polish Journal of Environmental Studies,2015,3(24):1041-1048.[8] RAMAMOORTHY S,RUST B R.Heavy metal exchange processes in sediment-water systems[J].Environmental Geology,1978,2(3):165-172.[9] TURMEL D,PARKER G,LOCAT J.Reprint of evolution of an anthropic source to sink system:Wabush Lake[J].Earth-Science Reviews,2015,153:175-191.[10] WANG Shaofeng,JIA Yongfeng,WANG Shuying,et al.Fractionation of heavy metals in shallow marine sediments from Jinzhou Bay,China[J].Journal of Environmental Sciences,2010,22(1):23-31.[11] LIU Honglei,LI Liqiang,YIN Chengqing,et al.Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in sediments of Moshui Lake[J].Journal of EnvironmentalSciences,2008,20:390-397.[12] RERTIN C,VOURG A.Trends in the heavy metal content (Cd,Pb,Zn) of river sediments in the drainage basin of smelting activities[J].Water Research,1995,29(7):1729-1736. [13] ABDEL-SATAR A M,ALI M H,GOHER M E.Distribution and speciation ofFe,Mn,Zn,Cu,Pb and P in surface sediments of Lake Mariut,Egypt[J].Oceanological and Hydrobiological Studies,2017,46(2):154-167.[14] ZHANG Yanfeng,HAN Yuwei,YANG Jinxi,et al.Toxicities and risk assessment of heavy metals in sediments of Taihu Lake,China,based on sediment quality guidelines[J].Journal of Environmental Sciences,2017,12:31-38.[15] WARDHANI E,ROOSMINI D,NOTODARMOJO S.Status of heavy metal in sediment of Saguling Lake,West Java[C]//IOP Conference Series:Earth and Environmental Science,2017.[16] RAJESHKUMAR S,LIU Yang,ZHANG Xiangyang,et al.Studies on seasonal pollution of heavy metals in water,sediment,fish and oyster from the Meiliang Bay of Taihu Lake in China[J].Chemosphere,2018,191(4):626-638.[17] MAKOKHA V A,QI Yueling,SHEN Yun,et al.Concentrations,distribution,and ecological risk assessment of heavy metals in the East Dongting and Honghu Lake,China[J].Exposure and Health,2016,8(1):31-41.[18] HU Cong,DENG Zhengmiao,XIE Yonghong,et al.The risk assessment of sediment heavy metal pollution in the east Dongting Lake wetland[J].Journal ofChemistry,2015,2015(15):1-8.[19] LI Fei,HUANG Jinhui,ZENG Guangming,et al.Integrated sourceapportionment,screening risk assessment,and risk mapping of heavy metals in surface sediments:a case study of the Dongting Lake,Middle China[J].Human and Ecological Risk Assessment:An International Journal,2014,20(5):1213-1230.[20] YAO Zhigang,BAO Zhengyu,GAO Pu.Environmental assessments of trace metals in sediments from Dongting Lake,Central China[J].Journal of China University of Geosciences,2006,17(4):310-319.[21] 张光贵,田琪,郭晶.洞庭湖表层沉积物重金属中生态风险及其变化趋势研究[J].生态毒理学报,2015,10(3):184-191.ZHANG Guanggui,TIAN Qi,GUO Jing.Heavy metal ecological risk of surface sediments in Dongting Lake and its trend[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2015,10(3):184-191. [22] 李芬芳,符哲,李利强,等.洞庭湖表层沉积物重金属污染状况评估[J].环境化学,2017,36(11):2462-2471.LI Fenfang,FU Zhe,LI Liqiang,et al.Assessment on heavy metal pollution in the surface sediments of Dongting Lake[J].Environmental Chemistry,2017,36(11):2462-2471. [23] HAKANSON L.An ecological risk index for aquatic pollution control:a sedimentological approach[J].Water Research,1980,14(8):975-1001.[24] 李健,曾北危,姚岳云,等.洞庭湖水系水体环境背景值调查研究[J].环境科学,1986,7(4):62-68. LI Jian,ZENG Beiwei,YAO Yueyun,et al.Studies on environmental background levels in waters of Dongting Lake system[J].Environmental Science,1986,7(4):62-68.[25] 刘婉清,倪兆奎,吴志强,等.江湖关系变化对鄱阳湖沉积物重金属分布及生态风险影响[J].环境科学,2014,35(5):1750-1758.LIU Wanqing,NI Zhaokui,WU Zhiqiang,et al.Influence of the river-lake relation change on the distribution of heavy metal and ecological risk assessment in the surface sediment of Poyang Lake[J].Environmental Science,2014,35(5):1750-1758.[26] 滑丽萍,华珞,高娟,等.中国湖泊底泥的重金属污染评价研究[J].土壤,2006,38(4):366-373. HUA Liping,HUA Luo,GAO Juan,et al.Heavy metal pollution of sediments of lakes in China[J].Soils,2006,38(4):366-373.[27] 田琪,张光贵,谢意南,等.洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价[J].生态毒理学报,2017,12(2):191-200.TIAN Qi,ZHANG Guanggui,XIE Yinan,et al.Distribution and ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments from main tributary entrances of DongtingLake[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2017,12(2):191-200.[28] 万群,李飞,祝慧娜,等.东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析[J].环境科学研究,2011,24(12):1378-1384.WAN Qun,LI Fei,ZHU Huina,et al.Distribution characteristics,pollution assessment and。

中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价

8.张芙蕖,蒋晶晶三种土壤消解方法的对比研究[期刊论文]-环境科学与管理 2008(03)
9.张丽萍,刘京土壤样品中铅和镉的微波消解法研究[期刊论文]-云南环境科学 2001(01)
10.黄智伟,王宪,邱海源,陈丽丹,曾敏土壤重金属含量的微波法与电热板消解法测定的应用比较[期刊论文]-厦门大学学报(自然科学版) 2007(z1)
17.祝云龙,姜加虎,孙占东,黄群,王红娟,周云凯洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价[期刊论文]-湖泊科学2008(04)
18.简敏菲,游海,倪才英鄱阳湖饶河段重金属污染水平与迁移特性[期刊论文]-湖泊科学 2006(02)
19.钟晓兰,周生路,黄明丽,赵其国土壤重金属的形态分布特征及其影响因素[期刊论文]-生态环境学报 2009(04)
11.张素荣,曹星星对比不同消解方法测定土壤中重金属[期刊论文]-环境科学与技术 2004(z1)
12.刘翠梅,施燕支,张兰,张华,王英锋微波消解-ICP-MS法测定土壤、沉积物中多元素[期刊论文]-首都师范大学学报(自然科学版) 2009(01)
13.韩春梅,王林山,巩宗强,许华夏土壤中重金属形态分析及其环境学意义[期刊论文]-生态学杂志 2005(12)
20.郑利,徐小清武汉东湖沉积物中酸挥发性硫化物(AVS)的深度分布及其影响因素[期刊论文]-湖泊科学
2003(03)
21.刘景春,严重玲,胡俊水体沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)研究进展[期刊论文]-生态学报 2004(04)
22.尹洪斌,范成新,蔡永久太湖表层沉积物AVS与SEM分布特征及相互关系[期刊论文]-湖泊科学 2008(05)
中国五大淡水湖沉积物中重金属的污染特征及评价
作者:刘嘉妮
学位授予ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ位:中南林业科技大学

洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价

ｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙａｃｉｄｓｏｌｕｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎꎬ Ｃｒｗａｓｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｉｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎꎬ Ｃｕｗａｓｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎ
ａｎｄｏｘｉｄａｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎꎬ Ｐｂｗａｓｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｒｅｄｕｃｉｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎꎬ Ｚｎｗａｓｍａｉｎｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｉｎｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄ
布比值法) 和ＲＡＣ ( 风险评价指数法) 评价了沉积物重金属的污染程度与生态风险. 结果表明:全湖范围内ꎬＣｄ主要以弱酸溶解
态为主ꎬＣｒ主要以残渣态和可还原态为主ꎬＣｕ以残渣态和可氧化态为主ꎬＰｂ以可还原态和残渣态为主ꎬＺｎ以残渣态和弱酸溶解
态为主ꎻＲＳＰ评价结果显示ꎬＣｄ在全湖范围表现为重度污染ꎬＰｂ总体表现为中度污染ꎬ但在湘、资、沅、澧“ 四水” 入湖口以及东洞
ａｃｉｄｓｏｌｕｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎ. ＴｈｅＲＳＰｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｈｅａｖｉｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄｂｙＣｄｉｎｔｈｅｗｈｏｌｅｓｔｕｄｙａｒｅａꎬ ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄｂｙ
Ｐｂꎬ ｂｕｔｈｅａｖｉｌｙｉｎｔｈｅｅｓｔｕａｒｉｅｓｏｆＸｉａｎｇꎬ Ｚｉꎬ ＹｕａｎａｎｄＬｉｒｉｖｅｒｓｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈｓｏｍｅｐｌａｃｅｉｎＥａｓｔＤｏｎｇｔｉｎｇＬａｋｅ. ＴｈｅＲＡＣｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ
测定时同步分析了由国家地质试验测试中心以及中国计量科学研究院生产的湖底沉375环境科学研究第33卷表1bcr法提取步骤所需试剂及组分table1reagentusedateachextractingstepandtheextractionfractionofsedimentsinthesequentialextractionprocedure步骤浸提液及方法形态提取组分10????1mollhac溶液80????0ml?225下振荡提取16h?以3000rmin离心30min?上清液为弱酸提取态重金属弱酸溶解态可交换态及碳酸盐结合态20????5mollnh2oh????hcl?225下振荡提取16h?以3000rmin离心30min?上清液作为可还原态可还原态femn氧化络合态330的h2o2室温消解1h?852水浴消解1h?待溶液小于3ml?加入30的h2o2溶液?852水浴消解至1ml?冷却后?加入50ml1????0mollnh4oac用硝酸将ph调节为2????00????1?225下振荡提取16h?以3000rmin离心30min?上清液为可氧化态可氧化态有机物及硫化物结合态4105烘干?6ml的王水和2ml的氢氟酸微波消解?作为残渣态残渣态矿物晶格中形态积物顺序提取微量元素标准物质gbw07436?各重金属不同形态回收率在80????8118????7之间?符合美国环境保护局usepa标准要求的范围

洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价

J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(4): 477-485. E-mail: jlakes@©2008 by Journal of Lake Sciences洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价*祝云龙1,2, 姜加虎1**, 孙占东1, 黄群1, 王红娟1,2, 周云凯1,2(1: 中国科学院南京地理与湖泊研究所, 南京210008)(2: 中国科学院研究生院, 北京100049)摘要: 于2003-2004年在洞庭湖湖区采集沉积物样品700个, 测定了沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的含量, 并用地积累指数方法和主成分分析法对沉积物中的重金属污染状况进行了评价和分析. 结果显示, 洞庭湖各子湖区沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均含量都属于国家土壤二级标准, As、Hg、Ni属于国家土壤一级至二级土壤标准; 在南洞庭湖与东洞庭湖入湖河流的三角洲的前缘是沉积物重金属积累最高的地点, 而在西洞庭湖入湖河流三角洲的后缘沉积物重金属含量比前缘高. 采用综合地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物进行评价, 结果表明: 南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染). 采用主成分分析法对洞庭湖各子湖区沉积物进行分析, 结果表明: 南洞庭湖与东洞庭湖第一主成分贡献率分别为55.22%、56.86%, 主要支配As、Cd、Hg、Pb、Zn的载荷, 而第二主成分贡献率分别为30.04%、33.11%, 主要支配Cu、Cr、Ni的载荷; 西洞庭湖、大通湖和城陵矶因沉积物重金属来源不同, 主成分分析结果相差较大.关键词: 沉积物; 重金属; 污染评价; 主成分分析; 洞庭湖Character and assessment of heavy metals in the sediments from Lake DongtingZHU Yunlong1,2, JIANG Jiahu1, SUN Zhandong, HUANG Qun1, WANG Hongjuan1,2 & ZHOU Yunkai1,2(1: Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210018, P.R.China)(2: Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, P.R.China)Abstract: 700sediment samples were collected from Lake Dongting during 2003-2004, and concentrations of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn in the sediments were measuremed. The results showed that the average concentrations of Cd, Cr, Cu, Pb, Zn did not exceed the standards of Class II of environmental quality standard for soils in China; the average concentrations of As, Hg and Ni were between the standards of Class I and the standards of Class II of the standard. The heavy metals in east Lake Dongting and south Lake Dongting were mostly accumulated in the front of the delta where rivers ran into the lake, however the heavy metals in west Lake Dongting were mostly accumulated in the rear part of the delta. Results with integrative index of geoaccumulation showed that the decreasing order of the degree of heavy metal pollution in Lake Dongting was as follows: south Lake Dongting > east Lake Dongting > west Lake Dongting > Lake Datong > Chenglingji . Principal component analysis (PCA) was applied to study the heavy metals in the sediments from Lake Dongting. Results showed that the first principal component (PC1) in south Lake Dongting accounts for 55.22% of total data variance, and the second principal (PC2) accounts for 30.04%. As, Cd, Hg, Pb, and Zn have greater loadings in the PC1, and Cu, Cr and Ni have greater loadings in PC2, in south Lake Dongting and east Lake Dongting. For the west Lake Dongting, Lake Datong and Chenglingji, due to the fact that they have different sources of heavy metals, the principal component analyses have shown different results.Keywords: Heavy metal; sediments; pollution assessment; principal component analysis; Lake Dongting湖泊沉积物是各种污染物质的蓄积库, 污染物可以被水体颗粒物吸附、络合、絮凝、沉降在沉积物*国家自然科学基金(40571028)资助. 2007-07-05收稿; 2007-12-17收修改稿. 祝云龙, 男, 1978年生, 博士研究生; E-mail: zhylong78@.**通讯作者; E-mail: jiangjh@.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(4) 478中, 湖泊沉积物记载着湖区环境变化的丰富信息, 可以反映流域工业生产对湖泊环境的影响[1-2]. 重金属由于具有难降解、生物富集和放大作用而对生物体及生态系统有较大的生态危害性[3-4].洞庭湖(111º53′-113º05′E, 28º44′-29º35′N)[5]位于湖南省东北部, 长江中游荆江段南岸, 南近湘阴、益阳,北抵华容、安乡、南县, 东滨岳阳、汨罗, 西至澧县、沅江等县市. 湖体呈近似“U”字形, 水位33.50m时(岳阳站, 黄海基面), 湖泊面积2625km2. 因泥沙淤积、筑堤建垸等自然和人类活动的共同影响, 洞庭湖现已分割为东、南、西三部分. 据调查和统计[6], 洞庭湖区共有82个工业排污口, 其中东洞庭湖41个, 南洞庭湖33个, 西洞庭湖区8个. 本文分析了洞庭湖不同湖区沉积物中的重金属和有机质的含量及沉积物pH值, 地积累指数法对重金属污染状况进行了评价, 为洞庭湖的持续健康发展提供参考.1 材料与方法2003-2004年, 用抓斗式采泥器在洞庭湖湖区采集了700个沉积物样品, 采样站点如图1. 采样过程中, 用塑料勺采取抓泥器中央未受干扰的表层0-2cm泥样于聚乙烯袋中, 扎紧袋口, 带回实验室待测. 将样品在通风的室内自然风干、除杂、混合均匀后, 用木棒和玛瑙研钵将样品磨碎后, 过100目尼龙筛后供测定用.图1 洞庭湖沉积物采样点示意Fig.1 Location of sampling sites in Lake Dongting沉积物样品经HNO3-HClO4-HF消解后, Pb、Cd、Ni用石墨炉原子吸收分光光度法测定, Cu、Cr、Zn 以火焰原子吸收分光光度法测定, As用氢化物-非色散原子荧光法测定, Hg用HNO3-H2SO4-V2O5消解后, 用冷原子无色散原子荧光法测定, 测定Cd、Cr、Cu、Zn、Pb和Ni所用的仪器为220FS 200Z型原子吸收分光光度计; 测定Hg、As的仪器为HG-AFS原子荧光光谱仪, 沉积物中有机质的含量以灼烧法(550℃灼烧2h)来测定. 沉积物pH以土:水=1:2.5的比例电位法测定的. 分析过程以国家土壤一级标准物质GSS1——GSS8为质控标样, 测定相对误差小于5%. 用统计软件SPSS11.5进行数据处理.祝云龙等: 洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价479 2 结果与分析2.1 洞庭湖沉积物中重金属的含量为详细分析各子湖区的重金属变化特征及污染状况, 将洞庭湖分成5个子湖区(段), 各子湖区采集的沉积物样品数量为: 西洞庭湖102个, 南洞庭湖(包括万子湖和横岭湖)214个, 东洞庭湖348个, 大通湖24个, 城陵矶12个. 各子湖区重金属的平均含量、国家一级土壤标准[7]及洞庭湖沉积物背景值[8]如图2所示.从图2中可看出, 洞庭湖各子湖区As的平均含量为: 南洞庭湖>城陵矶>东洞庭湖>大通湖>西洞庭湖, 西洞庭湖和大通湖沉积物中As属于国家一级土壤标准, 东洞庭湖、城陵矶和南洞庭湖沉积物中As属于国家二级土壤标准(15-30mg/kg), 且各子湖区沉积物中As的平均含量都高于洞庭湖沉积物As的背景值(12.9mg/kg). 东洞庭湖As的含量在4.72mg/kg(9号)与69.26mg/kg(1号)之间, 1号点As的含量最高, 是国家三级土壤标准(30mg/kg)的2.3倍. 南洞庭湖As含量在5.02mg/kg(13号)与93.43mg/kg(6号)之间, 6号点沉积物As的含量最高, 是国家三级土壤标准的3.1倍. 西洞庭湖As含量在6.03mg/kg(14号点)与34.78mg/kg(16号点)之间, 16号点As的含量最高, 是国家三级土壤标准的1.1倍. 大通湖As含量在10.91mg/kg(20号)与18.91mg/kg(22号)之间, 略高于国家一级土壤标准, 且各采样点之间As含量变化较小. 城陵矶As的含量在8.45mg/kg(24号)与48.56mg/kg(23号)之间, 各采样点之间变化较大.洞庭湖各子湖区沉积物Cd的平均含量为: 南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖>大通湖>城陵矶, 且Cd的含量全部超过国家一级土壤标准(0.2mg/kg), 南洞庭湖和东洞庭湖、西洞庭湖均属于国家三级土壤标准(>0.6mg/kg). 东洞庭湖Cd的含量在0.07mg/kg(4号点)至14.94mg/kg(1号)之间, 且1号点Cd的含量最高, 是国家三级土壤标准的24.9倍. 南洞庭湖Cd的含量在0.04-23.34mg/kg之间, 6号点最高, 是国家三级土壤标准的38.9倍. 西洞庭湖Cd的含量在0.06-3.65mg/kg之间, 18号点最高, 是国家三级土壤标准的6.1倍. 大通湖Cd的含量在0.26-0.57mg/kg之间, 22号点最高, 但小于国家三级土壤标准. 城陵矶Cd的含量在0.14-0.46mg/kg之间, 也都远小于国家三级土壤标准.洞庭湖各子湖区沉积物中Cr的平均含量大小顺序为: 大通湖>东洞庭湖>南洞庭湖>城陵矶>西洞庭湖, 且所有沉积物中Cr的含量都属于国家二级土壤标准(90-250mg/kg). 大通湖沉积物Cr的含量在102-133mg/kg之间, 东洞庭湖Cr的含量在18-152mg/kg之间, 3号点Cr的含量最高, 属于国家二级土壤标准. 南洞庭湖Cr的含量在38-159mg/kg之间, 11号点Cr的含量最高. 西洞庭湖Cr含量在54-329mg/kg之间, 14号点最高. 城陵矶Cr的含量在58-122mg/kg之间, 23号点Cr含量最高.各子湖区沉积物中Cu的平均含量大小顺序为: 大通湖>东洞庭湖>南洞庭湖>城陵矶>西洞庭湖, 且Cu的平均含量均属于国家二级土壤标准(35-100mg/kg). 大通湖Cu的含量在47.8-63.2mg/kg之间, 东洞庭湖Cu的含量在10.3-85.8mg/kg之间, 南洞庭湖Cu的含量在15.7-84.5mg/kg之间, 西洞庭湖Cu的含量在12.9-83.1之间, 城陵矶Cu的含量在18.1-90.4mg/kg之间.沉积物中Hg的含量只有西洞庭湖属于国家二级土壤标准(0.15-1.0mg/kg), 其它子湖区均属于国家一级土壤标准(<0.15mg/kg), 各子湖区沉积物中Hg平均含量的大小顺序为: 西洞庭湖>南洞庭湖>东洞庭湖>大通湖>城陵矶. 西洞庭湖Hg的含量在0.053-1.08mg/kg之间, 16号点最高, 略微超过国家三级土壤标准. 南洞庭湖Hg的含量在0.033-1.36mg/kg之间, 11号点最高, 为国家三级土壤标准的1.36倍. 东洞庭湖Hg的含量在0.016-0.71mg/kg之间, 1号点最高. 大通湖和城陵矶Hg的含量分别在0.052-0.106mg/kg和0.05-0.106之间.沉积物中Ni的含量只有东洞庭湖和大通湖属于国家二级土壤标准(40-200mg/kg), 其它属于国家一级土壤标准, 且各子湖区Ni的平均含量大小顺序为: 大通湖>东洞庭湖>南洞庭湖>城陵矶>西洞庭湖. 大通湖Ni的含量在46.3-59.8mg/kg之间, 21号点最高. 东洞庭湖Ni的含量在9.2-65.2mg/kg之间, 2号点最高. 南洞庭湖Ni的含量在16.9-64.1mg/kg之间, 11号点最高. 西洞庭湖Ni的含量在18.8-60.5mg/kg之间, 14号点最高. 大通湖和城陵矶Ni的含量分别在46.3-59.8mg/kg、19.7-55.7mg/kg之间.各子湖区沉积物中Pb平均含量的大小顺序为: 南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖>城陵矶>大通湖, 且沉积物中Pb的含量都属于国家二级土壤标准(35-350mg/kg). 南洞庭湖Pb的含量在21.3-199.1mg/kg之间, 7号点最高; 东洞庭湖Pb含量在15.1-145.8mg/kg, 1号点最高; 西洞庭湖Pb的含量在22.4-118.6mg/kg之间,J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(4) 48014号点最高; 大通湖和城陵矶Pb的含量分别在29-44.2mg/kg、22.5-46.3mg/kg之间.图2 洞庭湖各子湖区重金属的平均含量及参考标准Fig.2 Content of heavy metal and standards in different lake of Lake Dongting祝云龙等: 洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价481各子湖区沉积物中Zn 的平均含量大小顺序为: 东洞庭湖>南洞庭湖>大通湖>西洞庭湖>城陵矶, 且沉积物中Zn 的平均含量都属于国家二级土壤标准(100-300mg/kg). 东洞庭湖Zn 的含量在29-474mg/kg 之间, 1号点Zn 含量最高, 是国家三级土壤标准的1.6倍. 南洞庭湖Zn 的含量在51-614mg/kg 之间, 6号点最高, 是国家三级土壤标准的2倍. 西洞庭湖Zn 的含量在63-189mg/kg 之间, 18号点Zn 含量最高. 大通湖Zn 的含量在102-133mg/kg 之间, 21号点最高. 城陵矶Zn 的含量在63-142mg/kg 之间, 23号点最高.总体上来说, 大通湖是近乎封闭的水体, 8种重金属的含量较为均一. 西洞庭湖的沅江河口三角洲后部重金属的含量比前缘高, 这可能是因为三角洲后缘沉积物粒度较细, 且叠加了沅江和澧水沉积物的缘故. 东洞庭湖8种金属的含量变化都比较大, 且以汨罗江、新墙河入湖的河口三角洲及君山等处重金属含量较高, 这与姚志刚[9]等得出东洞庭湖的鹿角至城陵矶段沉积物重金属污染相当严重的结论是相一致的, 同时也可能与汨罗江上游铅矿开采有关[10]且重金属含量从东洞庭湖的东部向西北部逐渐变小, 在采桑湖和团洲附近重金属含量最小. 南洞庭湖以湘江和资水入湖的河口三角洲上沉积物重金属含量最高, 以东洞庭湖和南洞庭湖衔接处重金属含量最低. 城陵矶作为洞庭湖入江的唯一出口, 其沉积物重金属含量并不是洞庭湖沉积物中重金属含量最高的地方, 与姚志刚等得出的城陵矶沉积物重金属含量是洞庭湖沉积物中含量最高的结论是不一致的.2.2 用地积累指数法评价洞庭湖沉积物的污染状况地积累指数评价法(Geoaccumulation index, I geo )是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Muller [11]于1979年提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量指标. 计算公式为:geo 2log =n n C KB I式中: Cn 是实测元素n 在沉积物中的含量; B n 为该元素在普通页岩中的地球化学背景值; K 是考虑了各地岩石差异可能会引起的变动而取的系数(一般取1.5). 地积累指数可分为几个级别, 如Föstner 等[12]将其分为7级, 分级情况和污染程度分类见表1.表1 重金属污染级别、地积累指数(I geo )和分级的比较Tab.1 Comparison of polluted level of heavy metal, Geoaccumulation index (I geo ) and its classification 污染程度分类项目清洁轻度污染偏中度污染中度污染偏重污染重污染严重污染 I geo ≤0 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 >5 级别 0 1 2 3 4 5 6 考虑到不同的地球化学背景可能造成所获得的重金属的污染信息的差异, 本次研究选取洞庭湖水系水体沉积物背景值[8]作为B n , 即: As 为12.9mg/kg, Cd 为0.33mg/kg, Cr 为44mg/kg, Cu 为20.2mg/kg, Hg 为0.047mg/kg, Ni 为21.2mg/kg, Pb 为23.3mg/kg, Zn 为83.3mg/kg, 同时考虑到区域地质差异K 取1.5. 其计算结果如表2. 此外, 为了分析重金属的复合污染状况, 我们引入了综合地累积指数I tot , 并定义I tot 为一个地区所有重金属地累积指数I geo 的和值[9].从表3中可看出, 对西洞庭湖沉积物中的重金属的平均含量而言, As 和Zn 为清洁; Cd 、Cr 、Cu 、Ni 、Pb 属于轻度污染; Hg 属于偏中度污染. 对西洞庭湖沉积物中重金属的最高含量而言, As 、Ni 、Zn 属于轻微污染, Cu 、Pb 属于偏中度污染, Cd 、Cr 属于中度污染, Hg 则属于偏重污染. 就不同重金属而言, 西洞庭湖Hg 污染最严重, Cd 、Cr 次之, As 和Zn 最轻.对南洞庭湖沉积物中的重金属的平均含量而言, As 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 、Zn 属于轻度污染, Cd 属于偏中度污染. 对南洞庭湖沉积物中重金属的最高含量而言, Cd 属于严重污染, Hg 属于重污染, As 、Pb 、Zn 的属于中度污染, Cr 、Cu 、Ni 属于偏中度污染. 就不同重金属而言, 南洞庭湖Cd 污染最严重, Hg 次之, Cr 、Cu 、Ni 最轻.对东洞庭湖沉积物重金属的平均含量而言, As 属于轻度污染; Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 、Zn 属于偏中度污染. 对于东洞庭湖沉积物中重金属的最高含量而言, Cd 属于重污染, Hg 属于偏重污染, Pb 属于中度J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(4) 482污染, As、Cr、Cu、Ni属于偏中度污染. 就不同重金属而言, 东洞庭湖Cd污染最严重, Hg次之, Pb再次之, As最轻.对大通湖沉积物重金属的平均含量而言, Cr、Cu、Hg、Ni、Pb属于轻度污染, As、Cd、Zn属于清洁. 对大通湖沉积物重金属的最高含量而言, Cr、Cu属于偏中度污染, Cd、Hg、Ni、Pb、Zn属于轻度污染, As属于清洁.表2 洞庭湖重金属污染元素的地积累指数(I geo)及分级*Tab.2 Geoaccumulation index and its classification of heavy metals from Lake Dongting sediments.NiPbI totZnHgCuCd湖区AsCr西洞庭湖I geoA1)-0.37 0.50 0.460.30 1.770.210.08 -0.14 2.81分级0 1 1 1 2 1 1 0 3I geoM2) 0.85 2.88 2.32 1.46 3.940.93 1.76 0.6分级 1 3 3 2 4 1 2 1 南洞庭湖I geo 0.09 1.08 0.520.600.880.430.46 0.11 4.17分级 1 2 1 1 1 1 1 1 5I geoM 2.27 5.56 1.27 1.48 4.27 1.01 2.51 2.30分级 3 6 2 2 5 2 3 3 东洞庭湖I geoA -0.07 0.81 0.670.810.640.640.34 0.12 3.96分级0 1 1 1 1 1 1 1 4I geoM 1.84 4.92 1.2 1.5 3.33 1.04 2.06 1.92分级 2 5 2 2 4 2 3 2 大通湖I geoA-0.30 -0.310.850.850.180.790.05 -0.04 2.07分级0 0 1 1 1 1 1 0 3I geoM-0.07 0.2 1.01 1.060.590.910.34 0.09分级0 1 2 2 1 1 1 1 城陵矶I geoA 0.05 -0.630.510.560.180.220.05 -0.17 0.77分级 1 0 1 1 1 1 1 0 2I geoM 1.33 -0.110.89 1.580.590.810.41 0.18分级 2 0 1 2 1 1 1 1I geoA-0.13 0.90 0.590.670.910.510.35 0.09全湖分级0 1 1 1 1 1 1 1* 1) I geoA由沉积物平均值计算的I geo; 2) I geoM由沉积物最高值计算的I geo.表3 洞庭湖各子湖区主成分因子的贡献率Tab.3 Cumulative ratio of principal component factors in Lake DongtingPC1贡献率(%) PC2贡献率(%) PC3贡献率(%) 累计贡献率(%)西洞庭湖45.50 24.00 15.80 85.30 南洞庭湖 55.22 30.04 85.26东洞庭湖 56.86 33.11 89.97大通湖59.96 16.27 11.93 88.16 城陵矶60.23 17.50 13.74 91.47祝云龙等: 洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价483对城陵矶沉积物重金属的平均含量而言, Cd、Zn属于清洁, As、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn属于轻度污染. 对城陵矶沉积物重金属的最高含量而言, As、Cu属于偏中度污染, Cr、Hg、Ni、Pb、Zn属于轻度污染, Cd属于清洁.对洞庭湖各子湖区沉积物中重金属的复合污染状况进行评价, 结果是: 南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染). 同时可以看出, 洞庭湖沉积物中的主要重金属污染物是Cd和Hg, 且主要污染点集中在河流入湖的三角洲上, 西洞庭湖由于沅江和澧水共同注入, 主要污染点集中在三角洲的后缘而不是前缘, 与东洞庭湖和南洞庭湖不同.2.3 洞庭湖沉积物重金属主成分分析为了进一步揭示重金属元素之间的相互关系, 对洞庭湖各子湖区沉积物中各种污染物进行主成分分析求出因子载荷矩阵, 探讨该地区沉积物中重金属含量的相互关系. 通过主成分分析计算, 洞庭湖各子湖区的主成分因子的载荷和主成分因子的贡献率如图3和表3.图3 洞庭湖各子湖区主成分因子载荷Fig.3 Loading plots of principal component factors in Lake Dongting西洞庭湖第一主成分(PC1)的贡献率为45.5%, 特点表现为因子变量在Cu、Ni、Zn的浓度上有较高的正载荷, 也就是第一主成分反映了Cu、Ni、Zn的富集程度; 第二主成分(PC2)的贡献率为24%, 特点表现为因子变量在As、Cr、Pb的浓度上有较高的正载荷, 也就是说第二主成分因子反映了As、Cr、Pb的富集程度; 第三主成分(PC3)的贡献率为15.8%, 特点表现为Cd、Hg的浓度上有较高的正载荷, 第三主成分因子反映了Cd、Hg的富集程度, 同时Zn受第一主成分因子与第三主成分因子的共同支配.南洞庭湖第一主成分的贡献率为55.22%, 特点表现为因子变量在As、Cd、Hg、Pb、Zn的浓度上有较高的正载荷, 第一主成分反映了As、Cd、Hg、Pb、Zn的富集程度; 第二主成分的贡献率为30.04%, 特点表现为因子变量在Cr、Cu、Ni的浓度上有较高的正载荷, 第二主成分反映了Cr、Cu、Ni的富集程度.J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(4) 484东洞庭湖第一主成分的贡献率为56.86%, 特点表现为因子变量在As、Cd、Hg、Pb、Zn的浓度上有较高的正载荷, 第一主成分反映了As、Cd、Hg、Pb、Zn的富集程度; 第二主成分的贡献率为33.11%, 特点表现为因子变量在Cr、Cu、Ni的浓度上有较高的正载荷, 第二主成分反映了Cr、Cu、Ni的富集程度.大通湖第一主成分的贡献率为59.96%, 特点表现为因子变量在As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn的浓度上有较高的正载荷, 第一主成分反映了As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn的富集程度; 第二主成分的贡献率为16.27%, 特点表现为因子变量在Hg上有较高的正载荷, 第二主成分反映了Hg的富集程度; 第三主成分的贡献率为11.93%, 特点表现位因子变量在Cu的浓度上有较高的正载荷, 第三主成分反映了Cu的富集程度, 同时, Cr和Zn在第一、第二和第三主成分都有较高的正载荷, 说明Cr和Zn受第一、第二、第三主成分的共同支配.城陵矶第一主成分的贡献率为60.23%, 特点表现为因子变量在Cr、Ni、Pb、Zn的浓度上有较高的正载荷, 第一主成分反映了Cr、Ni、Pb、Zn的富集程度; 第二主成分的贡献率为17.50%, 特点表现为因子变量在As、Cd、Pb的浓度上有较高的正载荷, 第二主成分反映了As、Cd、Pb的富集程度; 第三主成分的贡献率为13.74%, 特点表现为因子变量在Cu、Hg的浓度上有较高的正载荷, 第三主成分反映了Cu、Hg 的富集程度, Cu、Pb、Zn同时也受第一、第二和第三主成分因子的共同支配.综上所述, 洞庭湖各子湖区8种污染物的全部信息可由三个主成分反映大于85%的信息, 即对前三个主成分进行分析已经能反映全部数据的大部分信息[13-14]. 通过主成分分析可知, 南洞庭湖与东洞庭湖的As、Cd、Hg、Pb、Zn主要受第一主成分的支配, 可归为一类, 且其相应的最高点分别集中在湘江和资水入南洞庭湖的河口三角洲与汨罗江和新墙河入东洞庭湖的河口三角洲上, 说明As、Cd、Hg、Pb、Zn主要来源于洞庭湖入湖的河水, 而Cr、Cu、Ni则主要受第二主成分的支配, 可归为一类, 且各采样点之间变幅不大, 受洞庭湖河流来水的影响不大. 西洞庭湖由于沅江和澧水的相互作用, 且入湖河流三角洲的沉积物的重金属含量是后缘比前缘高, 可能是沅江与澧水相互顶托, 使悬浮颗粒的凝聚作用和重金属的沉淀或沉积作用增强, 使As、Cd、Cu、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn在主成分分析时, 使其在主成分因子上的载荷受到影响. 大通湖沉积物重金属各采样点之间变化不大, 但Hg和Cu分别受第二和第三主成分的支配, 可能是受大通湖渔业养殖用药影响较大的缘故. 城陵矶作为洞庭湖的唯一出水口, 受长江和洞庭湖的共同影响, 因此在主成分分析时, 因此重金属元素在主成分因子上的载荷与东洞庭湖、南洞庭湖不同.3 结论洞庭湖各子湖区沉积物中Zn、Pb、Cu、Cr、Cd的平均含量都属于国家土壤二级标准; As的平均含量是西洞庭湖和大通湖属于国家一级土壤标准, 东洞庭湖、南洞庭湖、城陵矶属于国家二级土壤标准; Hg 的平均含量是西洞庭湖属于国家二级土壤标准, 东洞庭湖、南洞庭湖、大通湖和城陵矶属于国家一级土壤标准; Ni的平均含量是西洞庭湖河城陵矶属于国家一级土壤标准, 东洞庭湖、南洞庭湖和大通湖属于国家二级土壤标准. 南洞庭湖和东洞庭湖重金属含量的最高点大都集中在河流入湖的三角洲的前缘, 而西洞庭湖沉积物重金属的最高含量则是河流入湖的三角洲的后缘.利用地积累指数法对洞庭湖各子湖区沉积物中重金属的复合污染状况进行评价, 结果表明: 南洞庭湖(重污染)>东洞庭湖(偏重污染)>西洞庭湖(中度污染)>大通湖(中度污染)>城陵矶(轻度污染). 洞庭湖沉积物中的主要重金属污染物是Cd和Hg, 且主要污染点集中在河流入湖的三角洲上, 西洞庭湖由于沅江和澧水共同注入, 主要污染点集中在三角洲的后缘而不是前缘, 与东洞庭湖和南洞庭湖不同.洞庭湖各子湖区8种污染物的全部信息可由三个主成分反映大于85%的信息, 即对前三个主成分进行分析就已经能反映全部数据的大部分信息. 南洞庭湖与东洞庭湖As、Cd、Hg、Pb、Zn主要受第一主成分支配, 而Cu、Cr、Ni主要受第二主成分支配; 而西洞庭湖、大通湖、城陵矶因沉积物重金属来源不同, 主成分分析结果也相差较大.致谢: 感谢湖南省地质研究所提供的数据.祝云龙等: 洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价485 4 参考文献[1] Forstner U, Wittmann GTW. Metal pllution in the Aquatic Environment. Berlin: Springer-Verlag, 1979: 110-192.[2] Rognerud S, Field E. Trace element contamination of Norw egian Lake sediments. Ambio, 2001, 30(1): 11-19.[3] Tessier A, Tumer DR. Metal speciation and bioavailability in aquatic systems. Chichester: John Wiley & Sons, 1995: 670.[4] Bocher P, Caurant F, Miramand P et al. Influence of the diet on the bioaccumulation of heavy metals in zooplankton-eatingpetrels at Kerguelen archipelago , Southern Indian Ocean. Polar Biol, 2003, 26: 759-767.[5] 窦鸿身, 姜加虎. 洞庭湖. 合肥: 中国科学技术大学出版社, 2000.[6] 湖南省政协经济科技委员会编. 三峡工程与洞庭湖关系研究. 长沙: 湖南科学技术出版社, 2002: 179-182.[7] GB15618-95. 土壤环境质量标准. 1995.[8] 李健, 曾北危, 姚岳云等. 洞庭湖水系水体环境背景值调查研究. 环境科学, 1986, 7(4): 62-68.[9] 姚志刚, 鲍征宇, 高璞. 洞庭湖沉积物重金属环境地球化学. 地球化学, 2006, 35(6): 629-638.[10] 湘水政(2006)3号. 关于进一步加强湘江流域水资源管理的紧急通知. 2006.[11]Müller G.. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River. Geojournal, 1969, 2(3): 108-118.[12]Forstner U. Contaminated sediments: Lectures on environmental aspects of particle-associated chemicals in aquatic systems.Lecture Notes in Earth Sciences (Vol.21). Berlin: Springer-Verlag, 1989: 107-109.[13] 高吉喜, 段飞舟, 香宝. 主成分分析在农田土壤环境评价中的应用. 地理研究, 2006, 25(5): 836-842.[14] 李玉, 俞志明, 宋秀贤. 运用主成分分析(PCA)评价海洋沉积物中重金属污染来源. 环境科学, 2006, 27(1): 137-141.。

洞庭湖水系入湖口表层沉积物中重金属的污染特征与生态风险

洞庭湖水系入湖口表层沉积物中重金属的污染特征与生态风险李芬芳;李利强;符哲;尹宇莹;刘妍【摘要】分析了洞庭湖7条环湖河流入湖口表层沉积物中9种重金属元素(As、Hg、Cd、Pb、Sb、Cu、Ni、Cr和Zn)的含量水平、分布特征和污染变化趋势,并采用地累积指数法、内梅罗污染指数和对数衰减模型初步评价了重金属污染状况和潜在生态风险.研究结果表明,沉积物中9种重金属的平均含量在0.257～123mg/kg之间,其含量大小为Zn＞ Cr＞Pb＞ Cu＞Ni ＞As＞ Cd＞ Sb＞ Hg.在近30年来,洞庭湖水系中湘江入湖口沉积物中重金属污染累积最严重,其中Cd和Hg 表现最突出.地累积指数法(Igeo)和内梅罗单因子污染指数(Ii)显示研究区域中Cd 和Hg重金属污染累积效应显著,综合地累积指数(Itot)和内梅罗多因子综合污染指数(Pn)显示各个入湖口沉积物重金属污染累积程度大小为:湘江＞资江＞沅江＞泪罗江＞澧江＞松滋河东支＞新墙河.对数衰减模型评价显示湘江、资江和沅江入湖口沉积物重金属污染极有可能存在较高的水生生物风险,各个河流入湖口沉积物重金属潜在水生生物危害可能性大小排序为为湘江(极有可能)＞资江(极有可能)＞沅江(极有可能)＞澧江(可能)＞泪罗江(可能)＞松滋河东支(可能)＞新墙河(不会),从产生可以观察到毒性效果的可能性大小看,整个研究区域各个重金属潜在生物毒性风险的高低顺序依次是:As＞ Sb＞ Cd＞ Ni＞ Hg＞ Cr＞ Pb＞Zn＞ Cu.%The concentrations,distribution characteristics,and pollution trends of nine heavy metals (As,Hg,Cd,Pb,Sb,Cu,Ni,Cr,and Zn) in the surface sediments of the seven rivers around Dongting Lake,China,were analyzed.The geo-accumulation index,Nemerow integrated pollution index,and a logistic regression model were used to evaluate the heavy metal pollution and potential ecological risk.The results showed that the mean concentrationsof the nine heavy metals in the sediment samples ranged from 0.257mg/kg to 123 mg/kg.The heavy metal contents followed the order Zn ＞ Cr ＞ Pb ＞ Cu ＞ Ni ＞ As ＞ Cd ＞ Sb ＞ Hg.Over the past 30 years,the most severe heavy metal accumulation occurred in the surface sediments of the Xiangjiang River inlet of Dongting Lake,especially for Hg and Cd.The geo-accumulation index and Nemerow single factor pollution index showed that the accumulative effects of Cd and Hg in the study area were significant.Based on the geo-accumulation index and Nemerow multi-factor synthesis pollution index,the accumulative degree of heavy metal pollution in the surface sediments of Dongting Lake rivers followed the order Xiangjiang River ＞ Zijiang River ＞ Yuanjiang River ＞ Miluojiang River ＞ Lijiang River ＞ Songzihe east branch River ＞ Xinqianghe River.The logistic regression models showed that there was most likely a high potential aquatic risk in Xiangjiang River inlet,Zijiang River inlet,and Yuanjiang River inlet sediments.The order of the potential for harm by heavy metals followed the order Xiangjiang River (most likely) ＞ Zijiang River (most likely) ＞ Yuanjiang River (most likely) ＞ Lijiang River (likely) ＞Miluojiang River (likely) ＞ Songzihe River (likely) ＞ Xinqianghe River (no harm).The order of the potential bio-toxicological risk of each heavy metal in the whole study area was as follows As ＞ Sb ＞ Cd ＞ Ni ＞Hg ＞ Cr ＞Pb ＞ Zn ＞ Cu.【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】10页(P580-589)【关键词】洞庭湖水系;入湖口;沉积物;重金属;生态风险【作者】李芬芳;李利强;符哲;尹宇莹;刘妍【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000【正文语种】中文【中图分类】X824;P5950 引言洞庭湖是我国第二大淡水湖, 北有松滋、太平、藕池分泄荆江水沙, 南有湘、资、沅、澧四水入汇, 周边汩罗江、新墙河等中小河流直接入湖, 洞庭湖流域内的这些河流每年携带大量泥沙入湖, 其中, 一部分自城陵矶输出进入长江, 另一部分则淤积在东、南、西洞庭湖及湖区洪道内。

洞庭湖湿地水相中重金属的地球化学评价

维普资讯
第３８卷第１１期２００７年１１月
人民长江
ＹａｇｚＲｉｅｎｔｅｖｒ
Ｖ１３．ｏ１０．８Ｎ．１
Ｎｏｖ．，２ＯＯ７
文章编号：０ —４７（０７１ — １１３１１１９２０）１０２ —００
３湖北省地质调查院，．湖北武汉４０３３００）
摘要：与世界不同水体中溶解态的重金属含量比较，洞庭湖水体中溶解态重金ຫໍສະໝຸດ 的含量较高。洞庭湖水相中的
重金属ｃ、ｂＺ、ｒＮ和Ｈ含量丰水期要高于枯水期。垂向上，层水和深层水的重金属含量的分布规律ｕＰ、ｎＣ、ｉｇ表
２结果与讨论
２１水相中重金属的含量．
洞庭湖２００４年枯水期表层水和深层水的重金属浓度如表２所示。表层水中总重金属的均值为３．８ｔＣ，６９Ｌ变化范围为３２ｃ．１
～
４９７Ｃ，体重金属的变化范围为００４．ｔＬ个７ｃ．０～ｌ７３Ｃ。７．０ｔＬｃ
个。另外，人湖水道等处布置ＸＪ０～ＸＪ１共ｌ个采样在ＣＯ１Ｃ０ｌ１
点采集表层水水样，采样时间为２ＯＯ４年ｌ２月枯水期和２Ｏ年８Ｏ５
月丰水期。
分级值是用背景值和硬度方程计算的急性毒性浓度值确定的。急性毒性浓度值，就是Ｃ，准最大浓度。采用单指标评价ＭＣ基法（最差的项目赋全权，又称一票否决法）确定地表水水质类别。

洞庭湖区莲藕重金属污染特征

Journal of Agricultural Resources and Environment 农业资源与环境学报2016年11月·第33卷·第6期：554-559November2016·Vol.33·No.6：554-559洞庭湖区莲藕重金属污染特征罗满1，张灿明2，李有志1*，杨楠2，牛艳东3，王婧文1，葛紫萱1，邓嘉俊1（1.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南长沙410128;2.湖南省水资源研究和利用合作中心,湖南长沙410013;3.湖南省林业科学院，湖南长沙410004）—莲藕为摘要：洞庭湖区土壤重金属污染引发了关于湿地产品中重金属可能超标的广泛担忧。

本研究以洞庭湖区的湿地产品——研究对象，通过对主要种植区域莲藕中重金属含量的野外调查，结合国家食品污染物限量标准，采用综合污染指数法，阐明莲藕中重金属镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）的污染特征。

结果表明，洞庭湖区的莲藕重金属污染严重，以Cd、Pb超标明显，单项污染指数分别为5.70和8.35。

根据莲藕中重金属综合污染指数的高低，产于岳阳楼区和沅江市的莲藕属于中度污染，而产于君山区、华容县、南县、大通湖区的莲藕属于重度污染。

对莲藕重金属含量和各种植区的主成分分析表明，洞庭湖莲藕中度和重度污染区域呈现出明显的集群分布。

莲藕种植区域的水土重金属污染和藕池破碎化是导致莲藕中重金属超标的两个主要原因，建议地方政府开展莲藕种植区域生境恢复，降低水土重金属污染，促进莲藕产业的健康发展。

关键词：洞庭湖区;莲藕;重金属中图分类号：X836文献标志码：A文章编号：2095-6819（2016）06-0554-06doi:10.13254/j.jare.2016.0120引用格式：罗满，张灿明，李有志，等.洞庭湖区莲藕重金属污染特征[J].农业资源与环境学报,2016,33（6）:554-559.. All Rights Reserved.LUO Man,ZHANG Can-ming,LI You-zhi,et al.Characteristics of Heavy Metals Contamination in Lotus Root in the Dongting Lake Area,China[J].Journal of Agricultural Resources and Environment,2016,33（6）:554-559.Characteristics of Heavy Metals Contamination in Lotus Root in the Dongting Lake Area,ChinaLUO Man1,ZHANG Can-ming2,LI You-zhi1*,YANG Nan2,NIU Yan-dong3,WANG Jing-wen1,GE Zi-xuan1,DENG Jia-jun1（1.College of Bioscience and Biotechnology,Hunan Agricultural University,Changsha410128,China;2.Hunan Water Resources Researchand Development Center,Changsha410013,China;3.Hunan Academy of Forestry,Changsha410004,China）Abstract:Heavy metal contamination in soils in the Dongting Lake areas has evoked widespread concerns about the excessive heavy metalsin aquatic product.Based on the national standards of food contaminant limits and the method of comprehensive pollution index,heavy metalsof Cd,Pb,Cu,Zn,Mn in lotus root were clarified through field investigation in the Dongting Lake area.Results showed that lotus root in theDongting Lake area was contaminated seriously by heavy metals.Cd and Pb were two main pollutants and the single pollution indices were5.70and8.35respectively.According to the comprehensive pollution index of heavy metals,lotus root in Yueyanglou District and YuanjiangCity were classified into medium pollution and Junshan District,Huarong County,Nan County,and Datong District were classified into heavypollution.Principal component analysis showed that planting areas of lotus root were clumped and medium and heavy pollution areas wereseparated significantly.Habitat contamination by heavy metals and decreasing area of lotus ponds were two main factors for excessive heavymetals in lotus root.Thus,some measurements,such as habit restoration,were proposed for local government to decrease heavy metals inplanting areas and to promote the healthy development of lotus root industry in the Dongting Lake area.Keywords:Dongting Lake area;lotus root;heavy metals收稿日期：2016-05-08基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（2014BAC09B00）;中国博士后科学基金面上项目（2015M571161）;湖南省科技计划项目（2013WK4015，11JJ5021）作者简介：罗满（1995—），男，本科。

洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价

洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价田琪;张光贵;谢意南;莫永涛【期刊名称】《生态毒理学报》【年(卷),期】2017(012)002【摘要】尽管针对洞庭湖沉积物中重金属的研究工作较多,但缺乏针对其主要入湖口的研究.基于2014年12月和2015年6月对洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属调查,分析了重金属含量的时空分布特征,并采用一致性沉积物质量基准法对其生态风险进行了评价.结果表明,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn的平均含量分别为3.27、0.190、27.10、39.8、38.0和157.8 mg·kg-1,其大小顺序为Zn＞Cu＞Pb ＞As＞Cd＞Hg,Cd和As含量出现超过土壤环境质量三级标准的现象,是主要的重金属污染物.Cd、As、Pb和Zn等4种重金属含量的最高值均出现在湘江人湖口,Cu含量的最高值出现在资水入湖口,Hg含量以沅江入湖口最高,除Pb外,其他5种重金属在湘江和资水入湖口的含量均大于平均值,表明湘江和资水入湖口污染较为严重;汛期与非汛期6种重金属的含量均无显著性差异(P＞0.05).6种重金属生态风险大小顺序为As＞Cd＞Zn＞Pb＞Cu＞Hg,各入湖口生态风险大小顺序为湘江入湖口＞资水入湖口＞沅江入湖口＞汨罗江入湖口＞澧水入湖口＞长江“三口”＞新墙河入湖口,其中湘江和资水入湖口为较高生态风险,其他入湖口为较低生态风险.入湖河流是洞庭湖湖体沉积物重金属污染的主要来源,在一定程度上,入湖河流沉积物中重金属的含量对洞庭湖湖体沉积物中重金属污染状况起着决定性作用,因此,洞庭湖流域重金属污染防控应以入湖河流为主,其中尤以湘江和资水为重点.【总页数】10页(P191-200)【作者】田琪;张光贵;谢意南;莫永涛【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心,岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,岳阳414000;湖南省洞庭湖生态环境监测中心,岳阳414000【正文语种】中文【中图分类】X171.5【相关文献】1.洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价 [J], 张光贵;谢意南;莫永涛2.东洞庭湖及其入湖口水域表层沉积物中重金属的分布特征与生态风险 [J], 欧阳美凤;谢意南;李利强;田琪;张屹;张光贵3.太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价 [J], 闫兴成;杨晓薇;黄烯茜;董傑靖;王明玥;韩睿明;王国祥4.洞庭湖水系入湖口表层沉积物中重金属的污染特征与生态风险 [J], 李芬芳;李利强;符哲;尹宇莹;刘妍5.洞庭湖表层沉积物重金属赋存形态及生态风险评价 [J], 赵艳民; 秦延文; 曹伟; 温泉; 时瑶; 马迎群因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价

Spatial Distribution Characteristics and Potential Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Typical Water Surface Sediments of Dongting Lake 作者：张光贵[1];谢意南[1];莫永涛[1]作者机构： [1]湖南省洞庭湖生态环境监测中心,湖南岳阳414000出版物刊名：环境科学研究页码： 1545-1552页年卷期： 2015年第10期主题词：重金属;空间分布;生态风险;湘江;洞庭湖;表层沉积物摘要：基于2007—2012年连续对洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域5个采样点——S1（樟树港）、S2（虞公庙）、S3（鹿角）、S4（君山）和S5（洞庭湖出口）表层沉积物中Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr和Zn 7种重金属质量分数分析,对该典型水域表层沉积物中重金属的空间分布特征进行了探讨,并采用潜在生态危害指数法对其生态风险进行评价.结果表明：表层沉积物中w（Cd）、w（Hg）、w（As）、w（Cu）、w（Pb）、w（Cr）和w（Zn）分别为0.54~79.90、0.046~0.712、15.2~289.0、29.0~217.0、6.0~246.0、65.4~269.0和41.4~632.0 mg/kg,w（Cd）、w（Hg）、w（As）、w（Cu）、w（Pb）和w（Zn）沿程总体呈下降趋势,w（Cr）沿程变化较小;Cd具有很高生态风险,Hg具有中等生态风险,其余污染物具有低生态风险,不同污染物生态风险的大小顺序为Cd〉Hg〉As〉Pb〉Cu〉Cr〉Zn,各采样点的RI（潜在生态危害指数）为115.51~1 000.09,平均值为373.30,研究区域重金属总体具有高生态风险,其中S1采样点具有很高生态风险,不同采样点表层沉积物中重金属生态风险的大小顺序为S1〉S2〉S5〉S4〉S3;除Cr外,Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn主要来源于湘江,Cd和Hg是主要风险污染物,其中Cd为首要污染物,因此湘江重金属污染治理应以Cd为重点.。

洞庭湖沉积物中持久性有机有毒物质的分布、评价与源解析

洞庭湖沉积物中持久性有机有毒物质的分布、评价与源解析杨海君;张海涛;刘亚宾;许云海;黄钟霆【摘要】In order to reveal the distribution characteristics and the sources of HCHs,DDTs and PAHs in sediments of Dongting lake,and assess their ecological risk,this study investigated the contents of HCHs,DDTs and PAHs in sediments (0～20cm) from 31sample sites of Dongting Lake (Nanzui Town,Yuanjiang city) in Dec,2015.The results showed that the∑HCHs and ∑PAHs content variation in South Dongting Lake was the highest,and the highest content variation of ∑DDTs and∑OCPs was in West Dongting Lake.Based on the spatial distribution,the content of HCHs in East Dongting Lake was the highest,the next was on the border between East Dongting Lake and South Dongting Lake,and the other areas were low.The contents of DDTs in other areas were relatively high except the north part of West Dongting Lake,and some high value areas were found.The maximum content value of PAHs was found on the border between East Dongting Lake and South Dongting Lake,the second was the north and the central part of West Dongting Lake.Pollution sources analysis found that those 23kinds of compounds clustering in sediments of Dongting Lake could be classified into three categories,and 31monitoring points could be classified into four categories.Since th e α-HCH/y-HCH in all samples was 0.66,with the finding of lindane,it could be inferred that HCHs in the sediments of Dongting Lake mainly came from agricultural production.While,according to the p,p'-DDE/p,p'-DDT,new DDTs input hadbeen found in the sediments.The study also suggested that the major sources of PAHs in sediments were coal and petroleum combustion and petroleum leakage.At last,by the risk assessment,Acy had caused slight pollution in the Dongting Lake,while other PAH had no effect.However,the residues of o,p'-DDT,p,p'-DDT and ∑DDTs would pose ecologicalrisk.Furthermore,the detection of the residues of BbF,BkF,B ghi P,Incd P,α-C6H6Cl6,β-C6H6Cl6,δ-C6H6C16 and ∑HCHs should be seriously considered as well.%为揭示洞庭湖沉积物中六氯环己烷(HCHs)、双对氯苯基三氯乙烷(DDTs)、多环芳烃(PAHs)的分布特征及其来源,评价存在的生态风险,于2015年12月采集洞庭湖沅江市南嘴等31个点位0～20cm沉积物,测定了沉积物样品中HCHs、DDTs、PAHs的含量.结果发现,南洞庭湖点位∑HCHs和∑PAHs含量变化最大,西洞庭湖点位∑DDTs和∑OCPs含量变化最大;沉积物中HCHs的空间分布为东洞庭含量最高,其次为东洞庭湖与南洞庭湖的交界处,其它区域HCHs含量较低,DDTs含量除了在西洞庭湖北部含量较低外,其它区域DDTs含量都相对较高,并出现了多个高值区域,PAHs含量空间分布的最大值出现在东洞庭湖与南洞庭湖交界处,其次为西洞庭湖北部和中部区域;污染源分析发现,洞庭湖沉积物中的23种有机化合物聚类归为3类,而31个监测点归为4类所有样品中α-HCH/γ-HCH的比值为0.66左右,可以认为洞庭湖沉积物中的HCHs来源于农业生产,并有林丹的使用.而p,p'-DDE/p,p'-DDT的比值发现,沉积物中有新的DDTs输入,比值法得出沉积物中的PAHs主要来自于燃烧源和石油源的污染.风险评价发现,苊烯(Acy)在洞庭湖中存在轻微污染,其它环芳烃在沉积物中不存在污染,而沉移物中o,p'-DDT、p,p'-DDT和∑DDTs残留量存在一定的生态风险,此外苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[ghi]花(B ghi P)、茚并[1,2,3-cd]芘(Incd P)、α-C6H6C16、β-C6H6Cl6、δ-C6H6C16及∑HCHs残留量均有一定检出,应引起重视.【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2017(037)004【总页数】10页(P1530-1539)【关键词】洞庭湖;沉积物;有机有毒物质;分布;评价;源解析【作者】杨海君;张海涛;刘亚宾;许云海;黄钟霆【作者单位】湖南农业大学植物保护学院,湖南长沙410128;湖南农业大学植物保护学院,湖南长沙410128;湖南农业大学植物保护学院,湖南长沙410128;湖南农业大学植物保护学院,湖南长沙410128;湖南省环境监测站中心站,湖南长沙410014【正文语种】中文【中图分类】X131湖泊沉积物是湖泊水体污染物的蓄积场所,也是湖泊潜在的污染源.由于湖泊受到人类活动的影响,特别是在人口稠密城市的周围,湖泊沉积物中的持久性有毒物质不断聚集,造成湖泊所受的污染越来越严重[1].沉积物被认为是持久性有机污染物在水体中的主要归宿,可以反映出该处水源较长时期内受污染的状况.在一定条件下,蓄积在沉积物中的污染物又能通过再悬浮作用再次进入水体,造成水体的二次污染和对水生生物的毒害.因此,国内外学者对湖泊、河流、海湾等水体沉积物中持久性有毒物质进行了广泛的研究[2-8],并取得了许多成果.洞庭湖是我国五大淡水湖泊之一,长江中游重要吞吐湖泊,为湖南省北部,荆江南岸工农业及生活的重要水源之一.洞庭湖周边入湖江河较多,水体污染严重、污染来源复杂、污染物成分多样,持久性有机有毒物质己成为洞庭湖水质恶化的重要污染物之一.过去大量的研究表明洞庭湖底泥和水体中持久性有毒无机物重金属污染不仅普遍存在,而且产生了潜在的生态风险[9-13].而系统全面地研究洞庭湖底泥中持久性有机有毒物质的污染特征及来源解析等还未见报道.本研究通过采集洞庭湖沉积物样品,利用化学分析方法及测试方法,对31个沉积物样品中的持久性有机有毒物质HCHs、DDTs、PAHs含量进行了测试.结合环境科学、环境化学、环境毒理学等理论和聚类分析法等,探究了洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的空间分布规律、来源以及环境生态风险等,研究结果将为洞庭湖环境治理提供科学依据.1.1 研究区概况洞庭湖跨湘、鄂两省,介于28°30′~30°20′N, 110°40′~113°10′E.湖区面积1.878×104km2,天然湖面积2740km2,另有内湖面积1200km2.最大水深30.80m,水容积188.0亿m3.洞庭湖接纳湘江、资江、沅江、澧水、长江三口、汩罗江、新墙河水流的同时,也接纳了大量的污染物,每年直接或间接入湖的工业废水达5.0×108m3,随之入湖的各种污染物超过了1.3×109kg[14].所有入湖的污染中,相当比例的有机有毒物质直接影响到沿湖岸人们的饮水安全和工农业生产.1.2 采样点布设为充分考虑江河来水和当地工农业生产对洞庭湖产生的有机有毒污染影响,有利于进行污染物来源分析,采样点位布设在洞庭湖主要入湖口、湖内、出湖口等处,共布设点位31个,其中南洞庭湖、西洞庭湖、东洞庭湖点位数分别为14个(S1~S14)、9个(W1~W9)、8个(E5~E12),具体沉积物采样点位分布见图1.1.3 样品处理与测定于2015年12月在洞庭湖沅江市南嘴等31个点位分别采集湖底表层0~20cm沉积物混合样品(左、中、右)3kg,将采集的沉积物样品均匀混合装入聚乙烯自封袋中密封后于4℃冰箱中冷藏保存.样品运至实验室后经冷冻干燥处理,研磨后置于棕色玻璃瓶内避光保存.样品中HCHs、DDTs采用气相色谱仪测定;PAHs的分析采用加速溶剂萃取、复合层析柱净化以及气相色谱质谱法测定.1.4 质量控制与保证样品测定采用方法空白、基质加标、基质加标平行样等进行质量控制,目标化合物的最终定量结果经空白扣除和回收率校正.每批分析样带1个空白样,以确认试剂和容器的清洁程度,每个样品均扣除空白样品值,每批样带2~3个平行样,以确认测试结果的再现性.所有HCHs、DDTs样品(包括实验样品、空白样品和加标样品等)均加入回收率指示物以控制样品预处理过程中的效率,回收率在65%~93%,相对标准偏差为1.49%~15.48%; PAHs样品(包括实验样品、空白样品和加标样品等)均加入回收率指示物以控制样品预处理过程中的效率,回收率在66%~98%,相对标准偏差为2.85%~9.57%,均符合质量控制标准[15-16].1.5 数据分析方法采用特征比值法和聚类分析法对沉积物中的HCHs、DDTs、PAHs进行来源解析,用MacDnonald等[17]和Long等[18]提出的沉积物中有机污染物的生态风险评价指标进行风险评价.2.1 沉积物中HCHs、DDTs、OCPs及PAHs的含量沉积物中有机氯和PAHs的结果如表1所示.从表1可知,南洞庭湖∑HCHs(α-C6H6Cl6、β- C6H6Cl6、γ-C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6)的含量变化范围在0.383~30.303ng/g、平均值为12.228ng/g; ∑DDTs(p,p´-DDE、p,p´-DDD、o,p´-DDT、p,p´- DDT)的含量变化范围在7.42~137.75ng/g、平均值为45.87n g/g;∑OCPs(∑HCHs、∑DDTs)的含量变化范围在7.803~162.253ng/g、平均值为58.094ng/g;∑PAHs的含量变化范围在78.32~ 535.4ng/g、平均值为253.09ng/g.东洞庭湖∑HCHs(α-C6H6Cl6、β-C6H6Cl6、γ-C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6)的含量变化范围在3.023~140.303ng/g、平均值为34.013ng/g;∑DDTs(p,p´-DDE、p,p´-DDD、o,p´-DDT、p,p´-DDT)的含量变化范围在7.42~ 39.72ng/g、平均值为11.46ng/g; ∑OCPs (∑HCHs、∑DDTs)的含量变化范围在10.443~ 147.723ng/g、平均值为45.471ng/g; ∑PAHs的含量变化范围在95.84~565.7ng/g、平均值为269.48ng/g.西洞庭湖∑HCHs(α-C6H6Cl6、β- C6H6Cl6、γ-C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6)的含量变化范围在0.383~ 16.403ng/g、平均值为5.823ng/g; ∑DDTs(p,p´- DDE、p,p´-DDD、o,p´-DDT、p,p´- DDT)的含量变化范围在7.42~157.55ng/g、平均值为38.37ng/g;∑OCPs(∑HCHs、∑DDTs)的含量变化范围在7.803~173.953ng/g、平均值为44.197ng/g;∑PAHs的含量变化范围在86.3~ 253.97ng/g、平均值为172.69ng/g.由以上结果可知,洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、OCPs及PAHs含量波动范围较大,引起含量变化的因素很多,包括温度、阳光照射、水流量、有机碳含量、工业废水及生活污水等[19].从东、西、南洞庭湖各点位沉积物中∑HCHs、∑DDTs、∑OCPs及∑PAHs含量分布来看,南洞庭湖点位∑HCHs和∑PAHs含量变化最大,分别达到79倍和6.8倍,西洞庭湖点位∑DDTs含量变化最大,达到21倍,且西洞庭湖点位总∑OCPs含量变化也最大,达到22倍.以上结果与洞庭湖水流走向、周边河流的汇入、多种人类活动( 如建坝、筑堤、开垦、水产养殖等)、周边企业的分布有关.结合洞庭湖的全景图(图1)发现,南洞庭湖有湘江、沅水等河流的汇入,这是引起南洞庭湖点位∑HCHs和∑PAHs变化的主要原因[20].而东洞庭湖与岳阳相邻,与另外2个湖区比,其人类活动频繁,生活生产导致大量污染物进入周边[21].西洞庭湖靠近常德,沅江等河流汇入洞庭湖,其周边分布有许多化工企业,这是引起西洞庭湖点位∑DDTs含量变化的主要原因[22-23].在东、西、南洞庭湖各区域所有点位沉积物中∑HCHs、∑DDTs、∑OCPs、∑PAHs平均值含量顺序为,东洞庭湖∑HCHs>南洞庭湖∑HCHs>西庭湖∑HCHs;南洞庭湖∑DDTs>西洞庭湖∑DDTs>东洞庭湖∑DDTs;南洞庭湖∑OCPs>东洞庭湖∑OCPs>西洞庭湖∑OCPs;东洞庭湖∑PAHs>南洞庭湖∑PAHs>西洞庭湖∑PAHs.2.2 洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的空间分布用MATLAB软件对洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs含量进行处理,得到沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的空间分布(图2).由图2可知,东、西、南洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs含量的空间分布存在差异.沉积物中HCHs的空间分布为东洞庭湖含量最高,其次为东洞庭湖与南洞庭湖交界区域,洞庭湖其他区域HCHs含量较低,变化不明显,且分布比较均匀;沉积物中DDTs含量除了在西洞庭湖北部含量较低外,洞庭湖其它区域DDTs含量都相对较高,相对于HCHs含量的空间分布而言,DDTs含量出现了多个高值区域,说明洞庭湖沉积物中DDTs在这些区域可能存在重点污染源;与洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs含量空间分布不同,PAHs 含量的空间分布最大值出现在东洞庭湖与南洞庭湖交界区域,其次是西洞庭湖北部和中部区域.研究结果与田泽斌等[24]在洞庭湖出入湖污染物通量特征研究中的结果一致,主要是长江中游荆江南岸的松滋、太平、藕池三口以及湖南湘水、资水、沅水、澧水等四水汇入洞庭湖,经湖泊调蓄后由湖口城陵矶泄入长江,其中沅江由西部汇入洞庭湖,湘江由东南部汇入洞庭湖,而湘水、资水、沅水、澧水入湖污染负荷占总入湖污染负荷的82.82%~87.54%,其中湘江和沅江的贡献率最大.2.3 洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的来源解析2.3.1 洞庭湖沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的聚类分析利用SPSS18.0软件将洞庭湖沉积物中的α-C6H6Cl6等23种有机化合物进行聚类分析.将数据标准化到(0,1)范围,对距离的测度方法选择欧氏距离法(European Distance),以离差平方和法(Ward’smet hod)进行变量(Q型)聚类[25].所得组间连接法聚类过程见表2.由表2可知,聚类过程共有22阶,在第1阶,集群1与集群2的距离最近,系数小于0.001,因此,首先聚成一个类型,其余集群依次类推.在两个聚类步骤中,如果距离突然增大,比如19阶与20阶之间,距离增大很多时,则在第21阶停止聚类.洞庭湖沉积物聚类树形图见图3.由表2和图3可以看出,X1(α-C6H6Cl6)、X3(γ-C6H6Cl6)、X4(δ-C6H6Cl6)、X5(p,p´-DDE)、X6(p,p´-DDD)、X21(二苯并ab 蒽)可归为一类;X14(荧蒽)、X15(芘(Pyr))、X16(苯并[a]蒽)、X18(苯并b荧蒽)、X20(苯并a芘)、X23(茚并123cd芘)可归为同一类;X2(β-C6H6Cl6)、X7(o,p´-DDT)、X8 (p,p´-DDT)、X9(萘)、X10(苊烯)、X11(芴)、X12(菲)、X13(蒽)、X17(苯并菲䓛)、X19(苯并k荧蒽)、X22(苯并[ghi]苝)可归为同一类,23种化合物聚类可以归为3类.2.3.2 东、西、南洞庭湖31个监测点位的聚类分析将数据标准化到(0, 1)范围,对距离的测度方法选择欧氏距离法(European Distance),以离差平方和法(Ward’smethod)进行变量(Q型)聚类[26].所得组间连接法聚类过程表见表3.由表3可知,聚类过程共有30阶,在第1阶,集群1与集群2的距离最近,系数小于0.001,因此,首先聚成一个类型,其余集群依次类推.在两个聚类步骤中,如果距离突然增大时,比如27阶与28阶之间,距离增大很多时,则在第29阶停止聚类.东、西、南洞庭湖31个监测点位聚类树形图见图4.由表3和图4可以看出点位W8、W7、S2、W2、S3、W1、S9、W5、S8、S4、S10、W4、S1、W9、S5、E12可归为一类,S13、E9可归为一类,S6、E5可归为一类,S7、S12、W3、W6、E10、S14、E7、E11、E6、E8、S11可归为一类,由此,31个监测点位可以归为4类.2.3.3 利用特征比值法解析沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的污染源用比值法对洞庭湖沉积物有机氯农药中的HCHs和DDTs进行源解析,通常以α-HCH与γ-HCH的比值大小来判断是否有工业源或者林丹输入,当样品的α-HCH/γ- HCH 比值在4~7之间说明 HCHs可能来源于工业输入,若比值接近于1,则说明有林丹的输入[27],检测结果发现,洞庭湖沉积物所有样品中α- HCH/γ-HCH的比值均为0.66,可以认为洞庭湖沉积物中的HCHs来源为农业生产,并有林丹的使用.环境中p,p'-DDE主要来自p,p'-DDT的转化,因此可用p,p'-DDE/p,p'-DDT比值判断历史污染,若该值较低,表示有新的DDTs输入,否则为历史污染[28],p,p'-DDE/p,p'-DDT的比值发现,S1、S4、S5、S8、S10、W4、W5、W9点位样品的比值很低,在0.00109-0.00395之间,说明上述点位沉积物中有新的DDTs输入,其它点位的p,p'-DDE/p,p'-DDT的比值均为0.034907.p,p'- DDT/(p,p'-DDD+p,p'-DDE)的比值发现,比值最大的点位分别为S8、S13、E9、W5,比值分别为106.7692、196.9231、52.6154、63.6923,其它点位的比值均为2.9231.说明洞庭湖沉积物有p,p'-DDT的进入,并且S8、S13、E9、W5点位处DDTs的污染非常严重.人类活动是产生PAHs的主要来源,包括石油及其精炼产品的泄漏和化石燃料以及其它有机物质不完全燃烧产物的排放[19].目前主要是利用特征化合物指数对PAHs 的来源进行判别,根据PAHs特征污染物的比值Flu/(Flu+Pyr)、Ant/(Ant+Phe)、BaA/(BaA+Chr)和 IcdP/(IcdP+ BghiP)对沉积物中PAHs的主要来源进行初步解析(见图5),结果发现,S14、E8、W1、W2、W4、W5、W7~W9点位样品中的Flu/(Flu+Pyr)值小于0.4,其余22个点位样品中的Flu/(Flu+Pyr)值均大于0.5;S5、S6、E8、E9、W1~W8点位样品中的Ant/(Ant+Phe)值小于0.1,其余19个点位样品中的Ant/(Ant+Phe)值大于0.1;S7、S13、E9、W3、W4、W7点位样品中的BaA/(BaA+Chr)值小于0.2,S9、S10点位样品中的BaA/(BaA+Chr)值介于0.2~0.35,其余23个点位样品中的BaA/ (BaA+Chr)值大于0.35;E5点位样品中的IcdP/ (IcdP+BghiP)值小于0.2,S2、S4~S10、S13~S14、E6、E8、E9、W1~W9点位样品中的IcdP/(IcdP+ BghiP)值介于0.2~0.5,其余9个点位样品中的IcdP/(IcdP+BghiP)值大于0.5.∑PAHs含量最高值主要分布在资阳区沙头镇(资水入口)、湘阴县虞公庙(湘江入口)、岳阳县麻矿乡区域,并对水生生物具有潜在威胁.所以,洞庭湖沉积物中的PAHs主要来自于燃烧源和石油源的污染.2.4 沉积物中HCHs、DDTs、PAHs的生态风险评价HCHs、DDTs、PAHs都是在自然界中广泛分布的一类持久性有机有毒污染物,大部分单体具有较强的生物毒性、致癌性、致突变性和难降解性,并长期累积,造成了生态环境问题.利用沉积物质量基准法(SQGs)评价洞庭湖沉积物中PAHs的生物毒性效应[28],洞庭湖沉积物中15种PAHs的平均含量与对应的效应区间低值(ERL)、效应区间中值(ERM)如表4所示.其中苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[ghi]苝(B ghi P)和茚并[1,2,3-cd]芘(Incd P)没有最低安全值,只要存在于环境中就会产生毒副作用,但是尚无最低安全值的苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[ghi]苝(B ghi P)和茚并[1,2,3-cd]芘(Incd P)均有一定含量的检出,应引起重视;根据风险评价标准可知,化合物苊烯(Acy)含量在东、西、南洞庭湖的平均值分别为23.7, 21.8,21.0ng/g,均超过ERL,且处于ERL~ERM之间,说明苊烯(Acy)在洞庭湖中存在轻微污染;其它化合物的含量以及∑PAHs残留量远低于ERL,这表明PAHs在洞庭湖沉积物中暂不存在污染.洞庭湖沉积物中HCHs和DDTs的含量以及对应的阈值效应含量(TECs)、可能效应含量(PECs)[25]如表5所示.其中α-C6H6Cl6、β- C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6及∑HCHs残留量没有质量基准,只要存在于环境中就会产生毒副作用,但尚无质量基准的α-C6H6Cl6、β-C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6及∑HCHs残留均有一定检出,应引起重视.东、西、南洞庭湖沉积物中γ-C6H6Cl6含量以及p,p′-DDT和o,p′-DDT的含量均低于TECs,说明γ-C6H6Cl6、p,p′-DDT和o,p′-DDT生态风险较低.而o,p´-DDT、p,p´-DDT和∑DDTs残留量均介于TECs-PECs之间,说明洞庭湖沉积物中o,p´-DDT、p,p´-DDT和∑DDTs残留量存在一定的生态风险.3.1 南洞庭湖点位∑HCHs和∑PAHs含量变化最大,分别达到79倍和6.8倍;西洞庭湖点位∑DDTs和∑OCPs含量变化最大,分别达到21倍和22倍.3.2 沉积物中HCHs的空间分布为东洞庭含量最高,其次为东洞庭湖与南洞庭湖交界处,其它区域HCHs含量较低,DDTs含量除了在西洞庭湖北部含量较低外,其它区域DDTs含量都相对较高,并出现多个高值区域,PAHs含量空间分布的最大值出现在东洞庭湖与南洞庭湖交界区域,其次是西洞庭湖北部和中部区域.3.3 聚类分析发现,沉积物中α-C6H6Cl6等23种有机化合物聚类归为3类,31个监测点位归为4类;特征比值法分析得出,洞庭湖沉积物样品中α-HCH/γ-HCH的比值为0.66左右,可认为洞庭湖沉积物中的HCHs来源为农业生产,并有林丹的使用,而p,p'-DDE/p,p'-DDT的比值发现,沉积物中有新的DDTs输入,沉积物中的PAHs主要来自于燃烧源和石油源的污染.3.4 风险评价发现,苊烯(Acy)在洞庭湖中存在轻微污染,其它环芳烃在洞庭湖沉积物中不存在污染.洞庭湖沉积物中o,p´-DDT、p,p´-DDT和∑DDTs残留量存在一定的生态风险,此外苯并[b]荧蒽(BbF)、苯并[k]荧蒽(BkF)、苯并[ghi]苝(B ghi P)、茚并[1,2,3-cd]芘(Incd P)、α-C6H6Cl6、β-C6H6Cl6、δ-C6H6Cl6及∑HCHs残留量均有一定检出,应引起重视.[1] Jose M, Alex J . Assessment of sediment and porewater after one year of subaqueous capping of contaminated sediments in Hamilton harbour, Canada [J]. Water Science&Technology , 1998,37(6):323-329. [2] 陈燕燕,尹颖,王晓蓉,等.太湖沉积物中PAHs和PCBs的分布及风险评价[J]. 中国环境科学, 2009,29(2):118-124.[3] 张明,唐访良,吴志旭,等.千岛湖表层沉积物中多环芳烃污染特征及生态风险评价[J]. 中国环境科学, 2014,34(1):253-258.[4] 杜芳芳,杨毅,刘敏,等.上海市表层土壤中多环芳烃的分布特征与源解析[J]. 中国环境科学, 2014,34(4):989-995.[5] Hartmann P C, Quinn J G, Cairns R W, et al. The distribution and sources of polycyclic aromatic hydrocarbons in Narragansett Bay surfacesediments [J]. Marine pollution bulletin, 2004,48(3):351- 358.[6] 黄国培,陈颖军,林田,等.渤海湾潮间带沉积物中多环芳烃的含量分布和生态风险[J]. 中国环境科学, 2011,31(11):1856- 1863.[7] Liu L Y, Wang J Z, Wei G L, et a1. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in continental shelf sediment of China: Implications for anthropogenic influences on coastal marine envmonment [J]. Environmental Pollution, 2012,16(7):155-162.[8] 周俊丽,李霏,刘征涛.长江河口沉积物柱状样中多环芳烃沉积记录分析[J]. 环境化学, 2013,32(6):30-35.[9] 张光贵,田琪,郭晶.洞庭湖沉积物重金属生态风险及其变化趋势研究[J]. 生态毒理学报, 2015,10(3):184-191.[10] 方群,李飞,祝慧娜,等.东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源分析[J]. 环境科学研究, 2011,24(12): 1378-1384.[11] 祝云龙,姜加虎,孙占东,等.洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价[J]. 湖泊科学, 2008,20(4):477-485.[12] 湖南省政协经济科技委员会编.三峡工程与洞庭湖关系研究[M]. 长沙:湖南科学技术出版社, 2002:179-182.[13] 姚志刚,鲍征宇,高璞.洞庭湖沉积物重金属环境地球化学[J]. 地球化学, 2006,25(6):629-638.[14] 基于GIS和多元变量模型的洞庭湖沉积物中重金属的空间风险评价和来源解析[D]. 长沙:湖南大学, 2013.[15] 李国傲.水、土壤、气体样品中挥发性有机物分析方法研究[D]. 北京:北京师范大学, 2013.[16] 宋守鑫.哈尔滨周边地区土壤中27种挥发性有机物的测定[D]. 长春:吉林大学,2013.[17] Long E R, Macdonald D D, Smith S L, et al. Incidence of adversebiological effects with range of chemical concentrations in marineand estuarine sediments [J]. Environmental Management,1995,19(1):81-97.[18] Macdonald D D, Ingersoll C G, Berger T A. Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystems [J]. Arch Environmental Contamination, 2000,39(1):20-31. [19] 李海燕,段丹丹,黄文,等.珠江三角洲表层水中多环芳烃的季节分布、来源和原位分配[J]. 环境科学学报, 2014,34(12): 2963-2972.[20] 万群,李飞,祝慧娜,等.东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析 [J]. 环境科学研究, 2011,24(12): 1378-1384.[21] Du Yun, Cai Shuming, Zhang Xiaoyang, et al. Interpretation of the environmental change of Dongting Lake, middle reach of Yangtze River, China, by 210Pb measurement and satellite image analysis [J]. Geomorphology, 2001,41(23):171-181.[22] 秦迪岚,黄哲,罗岳平,等.洞庭湖区污染控制区划与控制对策[J]. 环境科学研究, 2011,24(7):748-755.[23] 田泽斌,王丽婧,李小宝,等.洞庭湖出入湖污染物通量特征[J]. 环境科学研究, 2014,27(9):1008-1015.[24] 程荣进,张思冲,周晓聪,等.大庆城郊湿地沉积物重金属污染及聚类分析[J]. 中国农学通报, 2009,25(2):240-245.[25] Law S A, Diamond M L, Helm P A, et al. Factors affecting theoccurrence and enantiomeric degradation ofhexachlorocyclohexaneisomers in northern and temperate aquatic systems [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 2001, 20(12):2690-2698. [26] Zheng X, Liu X, Liu W, et al. Concentrations and source identification of organochlorine pesticides (OCPs) in soils from Wolong Natural Reserve [J]. Chinese Science Bulletin, 2009, 54(5):743-751.[27] 张明,唐访良,吴志旭,等.千岛湖沉积物中多环芳烃污染特征及生态风险评价[J]. 中国环境科学, 2014,34(1):253-258.[28] 冯精兰,刘书卉,申君慧,等.新乡市地表水沉积物中HCHs和DDTs的分布特征及生态风险[J]. 农业环境科学学报, 2013,32(6):1219-1225.致谢：本实验的现场采样工作由湖南省洞庭湖环境保护监测站及湖南省环境监测中心站等协助完成,在此表示感谢！。

洞庭湖表层沉积物中重金属污染特征、来源与生态风险

洞庭湖表层沉积物中重金属污染特征、来源与生态风险张光贵【摘要】选择洞庭湖9个有代表性的样点,研究了洞庭湖表层沉积物中重金属的空间分布特征、主要来源与生态风险。

结果表明,洞庭湖Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr 的含量分别为0.60~20.70、0.090~0.640、10.4~83.7、17.9~70.9、16.9~95.8、59.0~199.0 mg/kg, Cd、As出现超过土壤环境质量三级标准的现象,是主要重金属污染物；Cd、Hg的空间分布相似,表现为南洞庭湖区>西洞庭湖区>东洞庭湖区；As、Cu、Pb、Cr的空间分布相似,表现为南洞庭湖区>东洞庭湖区>西洞庭湖区。

相关分析结果显示：As、Cd、Hg、Cu、Pb之间呈显著正相关,Cr与其它重金属之间没有显著的相关性。

主成分分析结果表明,第一主成分的Hg、As、Cd主要受工矿业采冶支配,第二主成分的Cr、Pb、Cu主要与生活污水排放和农业生产有关。

沉积物质量基准法初步评价结果表明,洞庭湖Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr等重金属均具有引起较低生态风险的可能性,部分点位Cd、As、Cr具有引起较高生态风险的可能性。

受Cd、As含量较高的影响,南洞庭湖区具有较高的生态风险。

%9 representative sampling sites were selected to study the spatial distribution characteristics, sources and ecological risk of heavy metals in surface sediments from Dongting Lake. The results show that, The contents of Cd, Hg, As, Cu, Pb and Cr in surface sediments ranged from 0. 60 to 20. 70, 0. 090 to 0. 640, 10. 4 to 83. 7, 17. 9 to 70. 9, 16. 9 to 95. 8 and 59. 0 to 199. 0 mg/kg, the contents of Cd and As exceed the stan dard of classⅢof environment quality standard for soils ( GB 15618—1995) in part sites, Cd and As are the main heavy metal pollutants; on the spatial distribution, Cd and Hg are similar, the average contents of them are South Dongting Lake >West Dongting Lake > East Dongting Lake, As, Cu, Pb and Cr are similar, the average contents of them are South Dongting Lake > East Dongting Lake > West Dongting Lake. Correlation analysis indicates that significant positive correlations exist among As, Cd, Hg, Cu and Pb, but there is no significant correlations between Cr and other heavy metals; principal component analysis shows that the first principal components include Hg, As and Cd, which are considered to come from mining and heavy industry, the second principal components include Cr, Pb and Cu, which are probably from sewage and agricultural contamination. The preliminary evaluation results from sediment quality criteria method show that Cd, Hg, As, Cu, Pb and Cr do not constitute a serious threat to the ecological system, but Cd, As and Cr have a serious threat in part sites. affected by higher contents of Cd and As, South Dongting Lake has higher ecological risk.【期刊名称】《中国环境监测》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P58-64)【关键词】重金属;空间分布;来源;生态风险;洞庭湖;表层沉积物【作者】张光贵【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心，湖南岳阳 414000【正文语种】中文【中图分类】X824近年来湖泊重金属污染问题日益严重，成为国内外十分关注的环境问题之一。

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