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

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湘江三角洲沉积物元素重金属污染地球化学特征

ＳＳＳａｄＺｗｒａｕｅ．Ｍｅｈｄｆｉｄｘｇｏｃｕｌｔｎａｄｐｎｉａｏｏｅｔ — ｃ，ｎ，ｂ，ｎｎ，ｅｅｍｅｓｒｄｔｏｓｏｅｅａｃｍｕａｉｎｒｃｐｌｃｍｐｎｎｓａｎｏｉ
ｎｌｓｓｗｒｐｌｄｔｎｌｚｈｅｖｔｏｌｔｎＴｅｒｓｌｈｗｔａｍｏｇｔｏｅｈａｙａｙｉｅｅａｐｉｏａａｙｅｔｅｈａｙｍｅａｐｌｉ．ｈｅｕｔｓｏｈｔａｎｈｓｅｖｅｌｕｏｓｍｅｌｏｌｔｎｅｅｔａｉｅｄｌ，ｄｒｎｅｒｔｗｉｎＳＺａｄＰｅｎｘｌｃ．ｈａｐｕｏｉｈｔｌｉｓｎｔｓｒｅｔＣａｋｄｆｓ，ｔＳ，ｂ，ｎ，ｎｂｉｔｅｔａｅＴｅｕｎａｉｈｎｈｐ
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２ＢｏｏｉａＲｓｕｃｓｔｔ，ａｇｉｃｄｍｆｃｎｅ，ａｇｉａｃａｇ３０２Ｒ．ｉｇｃｅｏｒＩｔｕＪｎｘＡａｅｙｏｉｃｓＪｎｘＮｎｈｎ３０９ＰＣ）ｌｌｅｎｉｅｉＳｅｉ
关键词：重金属污染；积物；沉湘江；染评价；累积指数；成分分析污地主中图分类号：文献标识码：Ａ

湘西河流表层沉积物重金属污染特征及其潜在生态毒性风险

湘西河流表层沉积物重金属污染特征及其潜在生态毒性风险朱程;马陶武;周科;刘佳;彭巾英;任博【摘要】花垣河和峒河是湘西地区受到锰矿和铅锌矿生产影响严重的两条河流.通过表层沉积物采样分析了Cd、Pb、Cu、Nj、Cr、Zn和Mn的总量,根据BCR连续提取程序分析沉积物样品中重金属的地球化学赋存形态,采用内梅罗指数法和地积累指数法评价了沉积物重金属污染特征,根据重金属的富集程度探讨了重金属污染来源,采用淡水生态系统沉积物质量基准(SQGs,TEL/PEL)和毒性单位评价了花垣河和峒河沉积物中重金属元素的生态毒性风险.结果表明,花垣河和峒河绝大多数位点的表层沉积物中Cd、Pb、Cu、Ni、Cr、Zn和Mn的总量高于参照点,形成严重的复合污染,花垣河沉积物中重金属的污染水平明显高于峒河,但沿程变化规律不明显,而峒河沉积物中重金属的沿程变化较有规律,即上游含量低,中下游含量较高.两条河流表层沉积物中富集程度居前列的均为Cd、Pb、Zn和Mn.花垣河和峒河沉积物重金属污染主要来源于矿业生产所产生废渣和废水的点排放.在花垣河和峒河的大多数位点,Cd、Pb和Mn的形态具有共同特征,其生物可利用态均较大程度地超过生物不可利用态,而且Mn和Cd的生物可直接利用态所占比例远高于其它重金属,而Cu和Cr的生物可直接利用态所占比例很低.花垣河沉积物中Cd、Pb和Zn在所有位点极大地超过PEL,在峒河中下游,Cd、Pb、Ni和Zn超过PEL,具有较大的潜在生物毒性.除上游S1位点外,花垣河的其余各位点都具有明显的急性毒性,峒河中下游各位点具有明显的急性毒性,这些河段需要重点治理.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)015【总页数】12页(P3982-3993)【关键词】花垣河;峒河;河流沉积物;重金属;生态毒性;BCR连续提取程序;沉积物质量基准【作者】朱程;马陶武;周科;刘佳;彭巾英;任博【作者单位】吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000;吉首大学生物资源与环境科学学院,湖南,吉首,416000【正文语种】中文沉积物是水生态系统的重要组成部分，沉积物不仅为水生生物提供栖息场所和营养来源，同时又是各种污染物的蓄积库，经由多种途径进入水体中的有毒有害物质最终都沉降在沉积物中，当环境条件改变时，沉积物结合的污染物可能重新释放出来产生潜在的生物毒性风险，沉积物污染通过食物链传递对水生态系统和人类健康构成潜在的威胁[1]。

湘江沉积物重金属元素环境地球化学特征

态等进行了总结；对湘江沉积物中重金属的污染来源进行了分析，湘江沉积物重金属的富集种类主要受流域富集矿产的控制，重金属污染主要是人为活动导致的点源污染集中和高排放引起的；另外，运用Ｈａａｓｎ潜在生态风ｋｎｏ险指数和地累积指数对湘江沉积物中重金属的潜在生态风险和污染程度进行了评价，结果显示Ｃ、Ｐ、Ａ、Ｚ、ｄｂｓｎＣ、Ｈｕｇ等重金属在湘江沉积物中存在不同程度的污染，其中Ｃ、Ｈ、Ａ、Ｐ、Ｃｄｇｓｂｕ污染严重同时潜在生态危害也
染，蔬菜中砷、镉、铅等重金属含量严重超标［。２Ｏｌ
境污染评价和环境污染机制研究的重要研究对象［１１。－６对湖南境内的重要河流之一的湘江流域沉积物之重
金属污染的研究，前人已做过大量工作，如张立成、陈喜保、毛美洲等在２０世纪８０年代初，分析了湘江流域沉积物中重金属Ｃ、Ｃ、Ｐ、Ｚｕｄｂｎ等的含量、赋存状态等，发现湘江流域沉积物重金属
种金属元素的高背景区内［－］等一些重要认识。１１３５
１流域自然地理特征
湘江在湖南境内干流长６０ｋ７ｍ，流域面积９４６１ｍ。湘江流域在地质构造和地貌上属．６￣０ｋ２【 ”

水域生态系统的沉积物重金属污染与生态风险评估

水域生态系统的沉积物重金属污染与生态风险评估水域生态系统是地球上最重要的生态系统之一，不仅为人类提供水源、食物和休闲娱乐场所，还承担了许多重要的生态功能。

然而，由于人类活动的加剧和工业化进程的发展，水域生态系统面临着严重的沉积物重金属污染问题。

本文将探讨沉积物重金属污染的成因及其对水域生态系统的生态风险评估。

一、沉积物重金属污染的成因沉积物重金属污染是指水域沉积物中含有一定的重金属元素，超出了自然背景值，并对生态环境产生了不可逆转的负面影响。

沉积物重金属污染的成因主要包括以下几个方面：1. 工业废水排放：许多工业过程会产生含有重金属的废水，如果这些废水经过不合理的处理或直接排放到水域中，会导致沉积物中重金属元素的积累。

2. 农业活动：农业活动中使用的农药和化肥中含有一定的重金属元素，长期使用会导致农田中重金属的积累，最终通过农田径流进入水域，引发沉积物重金属污染。

3. 城市污水排放：城市污水中含有许多有机和无机物质，其中包括一定量的重金属元素。

如果城市污水处理不当或处理设施老化，重金属元素会进入水域并沉积在沉积物中。

4. 大气降尘：大气中的颗粒物和降尘中含有重金属元素，这些重金属元素经过降水沉积到水体中的沉积物中，成为水域沉积物重金属污染的重要来源。

二、沉积物重金属污染的生态风险评估为了全面评估沉积物重金属污染对水域生态系统的影响，需要进行生态风险评估。

生态风险评估是指通过对重金属元素的浓度、生物有效性和生物毒性等指标进行综合分析，评估重金属对水域生态系统的潜在风险程度。

1. 浓度分析：通过采集沉积物样品并进行分析，可以确定重金属元素的浓度。

比较沉积物中重金属元素的浓度与背景值、环境质量标准等指标，可以初步评估重金属污染的严重程度。

2. 生物有效性分析：重金属元素在沉积物中的形态和可溶性程度决定其对生物体的影响。

通过分析重金属元素在沉积物中的形态和可溶性，可以判断其在水体中的迁移和转化情况，从而评估生态系统中生物对重金属的暴露风险。

湖底泥重金属污染特征及生态风险

湖底泥重金属污染特征及生态风险重金属具有毒性强、易累积、不可降解等特性，是当前环境污染防治工作的重点之一。

国家“十二五”“十三五”规划纲要中，明确指出了我国水环境中重金属污染问题的严重性，并提出加大重点区域、重点行业重金属污染防治的力度，这从一个层面说明了水环境中重金属污染治理的迫切性。

底泥对重金属具有极强的累积作用，湖泊中重金属多通过各种生物和物理化学作用富集于底泥中，底泥中重金属浓度往往远高于水体，但随着上覆水环境条件的改变，累积在底泥中的重金属会释放进入水体，造成二次污染。

底泥污染状况是衡量湖泊水环境质量状况的重要因素之一，开展底泥中重金属污染特征及生态风险评价，对开展水环境中重金属内源污染释放研究具有重要的参考意义。

衡水湖位于河北省衡水市境内，是华北平原上第一个国家级湿地自然保护区，并被纳入联合国教科文组织中国人与生物圈保护区网络。

衡水湖分为东、西2个湖，水面面积为75km2，最大蓄水量为1.88亿m3。

衡水湖水源主要来自西南部汇水、引蓄卫运河和黄河水。

衡水湖是南水北调调蓄工程的枢纽，是南水北调中线工程丹江口—北京的必经之路。

经过近年来的治理，衡水湖水质已得到明显改善，但由于历史上污染较重，底泥中存在重金属富集风险。

关于衡水湖底泥中重金属污染特征与生态风险方面的系统研究较为鲜见，难以良好支撑当前衡水湖的生态环境保护和风险管控要求。

笔者对衡水湖底泥中重金属浓度进行分析，运用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价底泥中重金属污染状况，以期为衡水湖重金属污染的有效控制和科学管理提供依据，同时也为衡水湖生态环境保护及风险管控提供参考。

一、材料与方法1.1 采样点设置及样品采集根据衡水湖的地理位置特点，在衡水湖湖区设置了11个采样点(图1)，分别为大赵闸(S1)、南李庄村(S2)、大湖心(S3)、顺民庄(S4)、王口闸(S5)、梅花岛(S6)、道安寺(S7)、前冢村(S8)、小湖王口闸(S9)、小湖心(S10)和小湖碧水湾酒店(S11)附近水域。

河道沉积物重金属污染特征及风险评估

河道沉积物重金属污染特征及风险评估一、河道沉积物重金属污染概述河道沉积物是河流生态系统的重要组成部分，它们不仅记录了河流的历史，也是河流生态系统中物质循环和能量流动的关键环节。

然而，随着工业化和城市化进程的加快，河道沉积物中的重金属含量逐渐增加，对河流生态系统和人类健康构成了严重威胁。

本文将探讨河道沉积物中重金属污染的特征，以及如何进行风险评估。

1.1 河道沉积物重金属污染的来源河道沉积物中的重金属主要来源于工业排放、农业活动、城市生活污水和大气沉降等。

工业排放是重金属污染的主要来源，包括采矿、冶炼、化工等行业。

农业活动中使用的农药和化肥也是重金属的重要来源。

此外，城市生活污水中含有的重金属也会通过排水系统进入河道，造成污染。

1.2 河道沉积物重金属污染的影响重金属污染对河流生态系统的影响是多方面的。

首先，重金属可以被水生生物吸收并在其体内积累，影响生物的生长和繁殖。

其次，重金属通过食物链的传递，最终可能对人类健康造成影响。

此外，重金属污染还会影响河流的自净能力，降低水质。

1.3 河道沉积物重金属污染的检测方法检测河道沉积物中的重金属含量是评估污染程度的重要手段。

常用的检测方法包括原子吸收光谱法(AAS)、感应耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和X射线荧光光谱法(XRF)等。

这些方法具有高灵敏度和高准确度，能够准确测定沉积物中的重金属含量。

二、河道沉积物重金属污染特征分析2.1 重金属在沉积物中的分布特征重金属在河道沉积物中的分布通常不均匀，这与河流的流速、沉积物的颗粒大小和化学性质等因素有关。

一般来说，流速较快的区域重金属含量较低，而沉积物颗粒较小的区域重金属含量较高。

此外，沉积物中的有机物含量也会影响重金属的吸附和迁移。

2.2 重金属污染的季节性变化河道沉积物中的重金属含量会随着季节的变化而变化。

在雨季，由于径流量的增加，沉积物中的重金属含量可能会被稀释。

而在旱季，由于蒸发作用的增强，沉积物中的重金属含量可能会相对增加。

湘江株洲-湘潭-长沙段河床沉积物重金属污染特征及生态风险评价

潭一长沙（长株潭）河段三地１２处采集河流沉积柱芯１２个，获得沉积物样本３８４个，采用地累积指数、潜在
生态危害指数等评价方法，系统分析样本中Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ等６种重金属元素含量水平及分布变化特征，对湘江株洲一湘潭一
ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｓｒｆｏｍｔｈｏｓｅａｒｅａｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｅｖｌｕａａｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｇｅ０一ａｃｃｕｍｕ１ａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｍｅｔｈｏｄａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
害。株洲霞湾段湘江沉积物的重金属潜在生态危害应引起有关部门重视。关键词：重金属；污染评价；沉积物；湘江；长株潭中图分类号：Ｘ８２０．４文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ — ６８１９（２０１５）ｏｌ一００６０ — ０６ｄｏｉ：１０．１３２５４￣．ｊａｒｅ．２０１４．０２３０
ＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｉｓｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎＳｕｒｆａｃｅＳｅｄｉｍｅｎｔｓｉｎＣｈａｎｇｓｈａ－

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

湖南湘江流域重金属污染的现状与分析

湘江是长江中游的重要支流之一，发源于广西壮族自治区灵川县海洋山西麓的海洋坪，自西向东北蜿蜒而下，流经广西兴安、全州2县，在叉江入湖南东安县下江圩，斜贯湖南省境，经永州、冷水滩、祁阳、祁东、常宁、衡南、衡阳、衡东、衡山、株洲、湘潭、长沙、望城等县市，从湘阴县芦林潭入洞庭湖。

干流全长856 km，其中湖南省境内干流长670km，流域面积为85383km2，占全省总国土面积的40.3%，沿途接纳大小支流1300多条。

它是洞庭四水中流域面积最大、产水最多的河流。

湘江流域是湖南省的主要经济带，该流域内人口数占全省人口的57.1%，GDP占全省的72.4%，工业增加值占全省的64.3%，经济总量和工业发展总体水平居全省之冠[1]。

全省矿产开采、金属冶金、化工、建材、轻工、纺织、食品加工和机械等行业大多分布在该区域，如郴州柿竹园、衡阳水口山、株洲清水塘、湘潭岳塘是全省重要的工业区，下游的长沙、株洲、湘潭城市群（“长株潭”）更是该流域的核心，经济总量占全省的33.75%。

矿产开发、冶炼和化工等工业活动促进了当地政府的经济发展，但由于采矿和冶炼中的废水、废渣及降尘未经处理直接排放，造成湘江流域周围的水体、土壤和农作物受到严重的污染，进而影响人们的身体健康和社会的持续发展。

1湘江水环境中重金属的污染1.1水体中重金属的污染湘江既是纳污水体，又是该流域居民的重要生活饮用水及工农业用水水源。

由于产业结构和工业企业地区分布的不合理，部分江段污染物排放量已超过了环境功能区规划所允许的纳污能力。

湖南省《“十一五”湘江流域水污染防治规划（待批稿）》中指出：随废水流入湘江的有害物质中以有色金属的“贡献”最大，主要的有Hg、Cd、Pb、Zn、Cu、Cr等重金属。

目前，湘江水污染中的主要重金属污染已由Hg转变为Cd和As。

其入河量分别为：Hg1.17t·a-1，Cd148.55t·a-1，As 81.85t·a-1[2]。

湘江(株洲段)沉积物重金属污染现状及生态风险评价

湘江（株洲段）沉积物重金属污染现状及生态风险评价陈小威1，刘文华1，刘芬1，文新宇2，郭霞2（1.湖南科技大学化学化工学院，湖南　湘潭　411201；2.株洲市环境监测中心站，湖南　株洲　412000）摘　要：采集湘江（株洲段）9个断面的底泥样品，和1个柱状样品，对重金属（Cu 、Pb 、Zn 、Cd 、Ni 、Cr 、Hg 、As ）含量进行了检测；并运用地质积累指数法对底泥中重金属进行了生态风险评价。

结果表明，该江段底泥已受到较严重的重金属污染，在霞湾断面达峰值。

Cu 、Pb 、Zn 、Cd 含量为湘江背景值4.6倍~58.8倍，比该江段20世纪80年代均值增高1.71倍~1.96倍；地质积累指数评价结果表明，该江段未受到Ni 、Cr 的污染；Cd 的污染比其他重金属的污染要严重，污染级别为强-极强、极强；重金属的垂直分布表明：大体上，各重金属元素最高值出现在深度0cm ~50cm ，随深度的变化Ni 、Cr 的含量变化不大。

关键词：湘江（株洲段）；沉积物；重金属污染；生态风险评价中图分类号：X825 文献标识码：B 文章编号：10062009（2011）01-0042-05Evaluation of Pollution Situation and Ecological Risk for Heavy Metals inSediment of Xiangjiang River （Zhuzhou Section ）CHEN Xiao⁃wei 1，LIU Wen⁃hua 1，LIU Fen 1，WEN Xin⁃yu 2，GUO Xia2（1.The Chemical Industry Department of Xiantan Institute ，Xiantan ，Hunan 411201，China ；2.Zhuzhou Environmental Monitoring Center ，Zhuzhou ，Hunan 412000，China ）Abstract ：Heavy metals （Cu ，Pb ，Zn ，Cd ，Ni ，Cr ，Hg ，As ）were detected in the samples which werecollected in nine cross sections and one vertical section at Xiangjiang River of Zhuzhou.Ecological risk was eval⁃uated by index of geoaccumulation method.The results showed that sediment of Zhuzhou section had polluted se⁃riously and pollutant concentration at Xiawan was the highest among all samples.The concentrations of Cd ，Pb ，Zn and Cd reached 4.6~58.8times higher than background values of Xiangjiang river ，and 1.71~1.96timeshigher than the heavy metal values during the 1980s.There were on evidence of Ni and Cr pollution by evalua⁃tion of the geoaccumulation index.Cd was the top pollutant and pollution level had reached high⁃highest or the highest.The highest values of the heavy metals were found in the vertical section samples between 0cm and 50cm except Ni and Cr.Key words ：Xiangjiang River of Zhuzhou section ；Sediments ；Heavy mental pollution ；Ecological risk assessment收稿日期：2010-07-20；修订日期：2010-11-20基金项目：特殊类型河流污染防治与水质改善关键技术研究与示范基金资助项目（2008ZX07212-001-06）作者简介：陈小威（1986—），男，湖南岳阳人，在读硕士研究生，主要研究方向为环境分析化学与绿色化学工艺。

湘江长沙段重金属分布特征及污染评价

湘江长沙段重金属分布特征及污染评价作者：陈建周俊驰胡旷成等来源：《湖南农业科学》2018年第03期摘要：2016年7月至2017年3月对湘江长沙段水体镉、砷、铅及汞四种主要重金属污染物进行检测，并运用内梅罗指数法对重金属污染情况进行综合评价，结果表明，汞为湘江长沙段水体重金属污染物，所有取样断面检测数据总体超标率为70.59%，其他重金属含量较低，随着水流流向及采样时间的推移，各重金属污染物没有表现出明显的分布特征及规律；内梅罗指数法评价结果显示，作为饮用水源一级保护区的黑石铺和杜甫阁断面与二级保护区的坪塘断面污水域重金属污染状况属污染及重污染级别，作为工业用水区的丁字镇、霞凝港和三汊矶断面水质基本属于清洁级别，但也出现轻污染。

关键词：湘江；重金属；内梅罗指数法；污染评价中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2018）03-0063-04湘江是长江主要的支流之一，全长856 km，湖南省境内干流长670 km，流域面积总计85 385 km2，占湖南全省面积的40.3%。

水系由南到北跨越湖南省八个地级市，沿途分布全省主要的工业产业，是湖南省主要经济带，但湘江流域经济的整体快速发展也带来了一系列的环境污染问题，特别是重金属污染物在部分河段超标频率越来越高，造成的环境风险和潜在危害正逐渐增大。

湖南省有色金属冶炼具有悠久的历史，是著名的“有色金属之乡”，主要来自有色金属冶炼等行业的污染物使湘江水体行业结构型污染特征十分明显。

研究表明，湘江水环境问题越来越严重，重金属污染带来的危害越来越具有突发性和爆发性，污染问题已经对水源安全构成了严重的威胁，同时也制约着区域经济的发展。

而重金属因其在环境中的不可降解性、稳定性及对生物的毒性，成为水环境污染评价的重要指标。

研究以湘江长沙河段为重点研究对象，在检测水体镉、砷、铅及汞4种重金属数据基础上，结合水环境质量标准及水环境功能区划分，通过内梅罗指数法对湘江长沙段水质重金属污染程度进行评价，分析湘江水环境主要的污染物及污染程度，为湘江流域水环境保护提供技术支持与理论参考。

湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染模糊评价及污染源分析

湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染模糊评价及污染源分析作者：欧阳达谭长银余霞等来源：《湖南师范大学学报·自然科学版》2014年第05期摘要通过对湘江长沙段土壤和沉积物中重金属（As、Pb、Cd、Cr、Hg）质量分数的调查，运用模糊综合评价法对该段土壤和沉积物中重金属污染状况进行了评价.研究结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，土壤主要污染元素为Cd、Hg，沉积物主要污染元素为Cd、As、Pb.通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源为人为源和自然源的混合源；Cd、Hg、Cr污染的来源主要为人为源.关键词重金属；模糊综合评价；土壤；沉积物；污染源中图分类号X53文献标识码A文章编号10002537（2014）05000107近年来，随着工农业的迅速发展，土壤、沉积物中重金属污染问题越来越严峻.因为重金属毒性较强，不被生物降解，容易在土壤中积累，并可通过食物链危害人体健康，故土壤、沉积物中重金属污染是当前受关注的环境热点问题，也是我国“十一五”期间凸显的重大环境问题.通过样点定期监测和早期风险预警评价，是防止土壤重金属污染和及早治理的必要措施[14].土壤、沉积物重金属污染主要来源于矿业开发、污水灌溉、农业措施、工业三废的排放等人为活动，其中采、选、冶是向土壤和沉积物释放重金属污染的主要途径之一[56].湘江流域有许多工矿企业，对湘江流域土壤和沉积物造成了不同程度的重金属污染，影响该区域经济和生态的可持续发展.因此，许多学者对该地区重金属污染做了大量的研究.龙永珍等[7]用单因子指数法和综合因子指数法对长株潭地区土壤中的Cu、As、Zn、Cd、Pb进行了评价，其污染严重程度从大到小为Cd、Zn、 Pb、As、Cr、Cu、Ni.郭朝晖等[8]人对湘江衡阳长沙段的土壤和蔬菜重金属进行了采样研究，结果表明：土壤中As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量均大于湖南土壤背景值，其中Cd与Pb分别为背景值的7.97和3.69倍.甘国娟等[9]利用单因子指数法对湘中某冶炼区农田重金属污染进行了评价，结果显示：土壤重金属污染程度从大到小为Cd、Pb、Zn.3结论利用模糊综合评价法对湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染进行了评价，结果表明：湘江长沙段土壤和沉积物重金属污染严重，其中昭山地区土壤为严重污染，月亮岛轻度污染，丁字镇中度污染，坪塘严重污染，猴子石中度污染.对应的沉积物样点的重金属污染均为严重污染.昭山地区土壤中主要污染元素为Cd、Hg，月亮岛、丁字镇、坪塘土壤主要污染元素为Cd，猴子石土壤中主要污染元素为Cd、Hg.各地区沉积物中主要污染因子均为Cd、As.通过聚类分析，可将这5种重金属按来源分为三大类，第一类为Pb、As；第二类为Cd、Hg；第三类为Cr.同时，通过以TiO2为基准，结合粒度效应分析，对该地区的沉积物重金属污染源进行了判别.结果表明：湘江长沙段沉积物中重金属As、Pb的来源是人为源和自然源的混合源.Cd、Hg、Cr污染的来源主要是人为源，且Cr污染源来自长沙铬盐厂.参考文献：[1]骆永明. 中国主要土壤环境问题与对策[M]. 南京：河海大学出版社， 2008：39.[2]林跃胜，方凤满，魏晓飞，等. 黄山景区土壤重金属分布特征及其潜在生态风险评价[J]. 水土保持学报， 2012，26（2）：256260.[3]HUDSON T L， BORDEN J C， RUSS M， et al. Control on As， Pb and Mn distribution in community soils of an historical mining district， southwestern Colorado[J]. Environm Ecol，1997，33（1）：2542.[4]孙花，谭长银，黄道友，等. 土壤有机质对土壤重金属积累、有效性及形态的影响[J].湖南师范大学自然科学学报， 2011，34（4）：8286.[5]张莎娜，谭长银，万大娟，等. 农业生态系统长期试验在农业和环境研究中的作用[J]. 湖南师范大学自然科学学报， 2013，36（6）：7278.[6]李玲，高畅，董洋洋，等. 典型煤矿工业园区土壤重金属污染评价[J]. 土壤通报，2013，44（1）：227231.[7]龙永珍，戴塔根，邹海洋. 长沙、株洲、湘潭地区土壤重金属污染现状及评价[J]. 地球与环境， 2008，36（3）：231236.[8]甘国娟，刘伟，邱亚群，等. 湘中某冶炼区农田土壤重金属污染及生态风险评价[J]. 环境化学， 2013，32（1）：132138.[9]郭朝晖，肖细元，陈同斌，等. 湘江中下游农田土壤和蔬菜的重金属污染[J]. 地理学报， 2008，63（1）：311.[10]GB/T171401997，土壤质量Pb、Cd的测定[S].[11]周义，任伯帜，张雪，等.城市工业园区土壤重金属含量的空间结构特征及分布规律[J].湖南科技大学学报：自然科学版， 2013，28（1）：109113.[12]谢峰，吉玉碧，何锦林，等. 用模糊综合评价法评价土壤重金属污染程度[J]. 贵州农业科学， 2005，33（3）：2425.[13]孙丽娜，孙铁珩，金成洙. 卧龙泉河流域土壤重金属污染的模糊评价[J]. 水土保持研究， 2006，13（1）：126128.[14]杨西飞，周涛发，张鑫，等. 基于MatlabFIS的土壤中重金属污染模糊综合评价[J].合肥工业大学学报， 2007，30（10）：12451249.[15]赵鹏大. 定量地学方法及应用[M]. 北京：高等教育出版社， 2008：113116.[16]魏复盛，陈静生，吴燕玉，等.中国土壤环境背景值研究[J]. 环境科学， 1990，12（4）：1219.[17]汪雅各. 农业环境标准实用手册[M]. 杭州：浙江大学出版社，1991：32.[18]孙花. 湘江长沙段土壤和底泥重金属污染及其生态风险评价[D]. 长沙：湖南师范大学， 2012.[19]余霞. 湘江长沙段土壤和沉积物地球化学特征及重金属污染分析[D]. 长沙：湖南师范大学， 2013.[20]王成，龚庆杰，李刚，等. 从南海沉积物中的主量元素比值变化看物源区化学侵蚀变化[J]. 海洋地质动态， 2007，23（1）：15.[21]王凯雄，胡勤海. 环境化学[M]. 北京：化学工业出版社， 2006：141.[22]史长义，鄢明才，迟清华. 中国不同构造单元花岗岩类元素丰度及特征[J]. 地质学报， 2007，81（1）：4759.[23]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， 2006，35（6）：629638.[24]童霆. 河口三角洲元素含量与矿产资源：以湘资沅澧为例[J]. 第四系研究， 2005，25（3）：298305.。

湘江表层沉积物重金属的赋存形态及其环境影响因子

1． State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment，Chinese Research Academy of Environmental Sciences，Beijing 100012 2． State Environmental Protection Key Laboratory of Estuary and Coastal Environment， Chinese Research Academy of Environmental Sciences， Beijing 100012 Received 10 February 2011 ； received in revised form 2 March 2011 ； accepted 16 March 2011
Speciation of heavy metals in sediments from Xiang River and analysis of their environmental factors
2 * WANG Mingyu1，，ZHANG Lei1 ， QIN Yanwen1，，LI Fasheng2 ，JIA Jing1 ，CAO Wei1 ，ZHENG Binghui1
Pb、 Cu、 Zn）不同赋存形态的含量，摘要：采用 BCR 三步分级提取法分析了湘江衡阳段与岳阳段表层沉积物中 4 种重金属（ Cd、阐述了重金属赋 4 种元素均以弱酸溶解态、存形态及其环境影响因子的关系，评估了这 4 种重金属的生物有效性．结果表明，可还原态和可氧化态 3 种可提取态 4 种重金属的污染程度与其可提取态含量呈正相关关系．由相关性分析可为主，各元素生物有效性即可提取态含量排序为： Cd ＞ Pb ＞ Zn ＞ Cu，有机质是湘江表层沉积物中重金属总量及赋存形态的主要环境影响因子． 4 种重金属生态风险指数的空间分布特征均表现出中下游明显知，高于上游的趋势，并在衡阳水口山地区达到峰值，表明沿江重金属污染源企业的排放是影响本次湘江调查水域沉积物重金属污染元素空间分布的主要因素．关键词：湘江；表层沉积物；重金属形态；环境影响因子 2468 （ 2011 ） 11-2447-12 文章编号：0253中图分类号：X171 文献标识码：A

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。

湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究

中国环境科学 2018,38(10)：3933~3940 China Environmental Science 湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究钟宇1,付广义1*,向仁军1,杨麒2,姚福兵2,高翔2,陈才丽1,许友泽1,刘湛1,曾光明2(1.湖南省环境保护科学研究院,水污染控制技术湖南省重点实验室,湖南长沙 410004；2.湖南大学环境科学与工程学院,湖南长沙 410082)摘要：以湘江石峰大桥至马家河大桥区段的湘江沉积物作为研究对象,通过采集该区段表层沉积物样品,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)和原子吸收分光光度计测定Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、As和Hg的含量和赋存形态.结果表明,Cd和As的平均含量均超过土壤环境质量标准(GB15618-1995)三级标准限值,Mn平均含量超过我国土壤元素背景值(583mg/kg).采用Hakanson潜在生态危害指数法评价沉积物中重金属生态风险,表明5个采样点中有4个采样点潜在生态危害综合指数均超过600,属于很强生态危害程度.最后通过连续实验研究了不同流速、不同pH值对沉积物中Cu、Zn、Cd以及Mn释放规律的影响,结果表明,增大水流速度、降低上覆水体pH值均可促进沉积物中重金属的释放,实验还发现4种重金属的释放通量都比较小,其中释放通量最大的Mn为7.50 µg/(g·d),沉积物中重金属向水环境的释放是一个缓慢、长期的过程.关键词：湘江沉积物；重金属；生态风险；释放规律；释放通量中图分类号：X522 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2018)10-3933-08The ecological risk assessment and releasing flux estimation of heavy metal in the Xiangjiang River sediments. ZHONG Yu1, FU Guang-yi1*, XIANG Ren-jun1, YANG Q i2, YAO Fu-bing2, GAO Xiang2, CHEN Cai-li1, XU You-ze1, LIU Zhan1, ZENG Guang-ming2 (1.Hunan Key Laboratory of Water Pollution Control Technology, Hunan Research Academy of Environment Science, Changsha 410004, China；2.College of Environmental Science and Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China). China Environmental Science, 2018,38(10)：3933~3940Abstract：In this research, the Xiangjiang River areas from the Shifeng bridge to the Majiahe bridge were selected as study areas to assess the ecological risk and release amount of heavy metals in the surface sediments of the Xiangjiang River, Hunan Province, China. A sum of five surface sediment samples were collected, then the total contents and the specific chemical forms of Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、As and Hg in these samples were measured by the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and atom absorption spectrophotometer (AAS). Results showed that the average contents of Cd and As in sediments were higher than the standard of class III of National Soil Environmental Q uality Standard (GB15618-1995). Moreover, the Hakanson ecological risk index was adopted to assess the potential ecological risk of heavy metals in the surface sediments. The results showed that the comprehensive indexes of potential ecological risks (RI) for four sediment samples were higher then 600, suggesting that the Xiangjiang River has been suffered high ecological hazards. Finally, continuous experiments were carried out to study the effect of flow rate and initial pH values on the heavy metals release from sediments. The results showed that the increased flow rate and the decreased initial pH could promote the release of heavy metals in sediments, while the release amount of four heavy metals were too small and the largest release amount of Mn was 7.50µg/(g·d). It suggested that the release of heavy metals in the sediments into the water environment was a slow and long-term process.Key words：Xiangjiang River sediments；heavy metals；ecological risk；release rule；release amount湘江是长江七大支流之一,也是洞庭湖水系最大的河流,既是湖南省最主要的饮用水源地,又是沿江城市重要的纳污水体.湘江吸纳了沿线金属开采冶炼企业长期排放的含重金属废水,致使排入湘江的重金属总量一度占到全省的70%,威胁着流域4000万人口的饮用水安全.在经历了十几年的重金属污染治理,近年来重金属废水入河量大大减少,湘江水质有了明显的改善.当外源重金属污染得到控制之后,多年沉积于霞湾港、铜塘港及该区段的重金属成为湘江重金属污染的重要源头[1-2].随着水体环境条件发生变化,汇集在沉积物中的重金属会再次释放,使水体中重金属含量提升,水质下降[3].可见,水系沉积物是湘江水体重金属污染的“源”和“汇”,是造成水体重金属污染发生的重要缘由[4-5];另一方面,沉积物作为水中重金属的重要归宿地又是底栖生物的主要生活场所和食物来源,从而导致了重金属收稿日期：2018-03-25基金项目：国家自然科学基金资助项目(51709104,21806034);国家“十一五”水专项(2009ZX07212-001-07);湖南省自然科学基金资助项目(2017JJ3148)*责任作者, 助理研究员, fuguangyi107@3934 中国环境科学 38卷间接或直接进入食物链,危及人类健康和生态环境.因此,国内外学者逐渐重视湘江水环境中沉积物重金属来源以及生态风险的研究.研究表明,湘江流域的土壤和沉积物主要受到Cd、Cu、Pb和Zn等污染,且具有很高的潜在生态风险[1,6-7];关小敏[8]分析了湘江长株潭段Cd、Hg、As、Cr、Pb、Cu、Zn的沿程变化特征,认为重金属主要来源于工业污染和岩石的自然风化与腐蚀.综上所述,目前针对湘江典型区段底泥沉积物的研究主要集中在重金属污染的生态风险评价和来源解析方面, 对于沉积物重金属在自然条件下的释放规律和释放通量研究不足.因此,本研究采集了湘江石峰大桥至马家河大桥区段清水塘区域5个断面的沉积物样品,分析测定了沉积物样品中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、As和Hg的重金属含量和赋存形态;评估了沉积物中重金属污染程度和潜在生态风险;并利用自主设计的装置,模拟了自然条件下不同流速、不同pH值条件对重金属释放的影响,解析了沉积物中重金属释放规律并估算了重金属Cu、Zn、Cd以及Mn的释放通量,为制定湘江流域重金属的环境容量和沉积物原位生态修复提供科学依据和数据支撑.1 材料与方法1.1样品采集表1湘江底泥沉积物样品采样点分布Table 1 The distribution of five sampling points in XiangangRiver sediments采样编号采样标志物采样点经度(o E)采样点纬度(o N)A石峰大桥 113.107301 27.856671B庞家屋场 113.08982 27.860743C马家河监测站 113.053385 27.856016D 马家河大桥上游1200m113.042677 27.8495E 马家河大桥下游1200m113.037359 27.844645本研究选择了湘江石峰大桥至马家河大桥区段的清水塘区域作为采样区,利用抓斗式底泥采样器采集湘江近岸5个典型重金属污染断面的沉积物样品,具体采样点分布如表1所示.每个断面采集表层沉积物(0~5cm)3份,均匀混合后装入灭菌自封袋,带回实验室保存于4℃冰箱.实验使用前,去除石块、贝壳及动植物残体等杂质;进行理化性质分析前,经过自然风干,研磨过100目筛,装聚乙烯自封袋保存备用.实验需要用的水样采自石峰大桥(A)附近的湘江水体,实验用超纯水由密理博超纯水机制取(Mili-Q,美国).各重金属标准样品采购于国家标准物质中心,其他辅助试剂均为分析纯.1.2 实验装置与实验方法本实验采用自主设计的沉积物重金属释放模拟装置,如图1所示.装置主要由环形水槽、多功能水质分析仪、搅拌器、蠕动泵和回流管组成.环形水槽底面积6.2m2(其中,外圆直径0.9m,内圆直径0.5m).当模拟沉积物重金属释放实验时,将采集的沉积物加入环形水槽,并平铺,加入量达到环形水槽有效高度的2cm.实验采集的湘江水样作为重金属释放实验的上覆水体,以内槽作为水样缓冲槽,需要调节上覆水体初始pH值时,加0.1mol/L的HCl和0.1mol/L的NaOH到缓冲槽中,达到设定条件后再加入环形水槽中,直到设定的有效水深高度3cm.当进行不同流速实验时,根据湘江枯水和丰水期的流速(前期测定的流速范围为0.829~1.144m/s)设定环形水道中水体流速为0.6,0.9,1.2m/s;当进行不同pH值实验时,通过缓冲槽调节水样pH值分别为6.0,7.9,9.0,泵入到环形水道中,固定环形水道中的水体流速为0.9m/s.通过取样口在固定的时间采集上覆水样,在温度为(25±1)℃的条件下,连续实验1个月,离心取上清液储存于10mL比色管中,置于冰箱冷藏,待测.图1 湘江沉积物重金属释放模拟装置Fig.1 A schematic view of sediment pollutants release system沉积物中重金属的污染评价采用瑞典学者Hakanson[10]提出的潜在生态风险指数(RI)法进行评10期钟宇等：湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究 3935价,该方法不仅综合考虑了沉积物中污染物类别、含量、毒性水平和水体对重金属污染的敏感性,还反映了沉积物中重金属对环境的潜在生态风险程度.被广泛用于评价水系沉积物中污染物的潜在生态风险,计算方法为:111RI nnnii i i irrrr i i i i n C E T C T C =====×=×∑∑∑ (1) 式中:RI 为沉积物中多种重金属元素的综合潜在生态风险指数;E i r 是单个重金属i 的潜在生态风险系数;C i 为沉积物中重金属i 的实测值,mg/kg;C i n 为沉积物中重金属i 的背景值;mg/kg,为方便同类研究结果间比较;C i n 采用Hakanson 提出的工业化前全球土壤(沉积物)最高背景值(Cu=30、Pb=25、Zn=80、Cd=0.5、Cr=60、As=15、Hg=0.25,其中,Mn 采用中国A 层土壤元素背景值的算术平均值Mn=583mg/ kg [11]);T i r 为重金属i 的毒性响应系数,反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度,本研究采用众多学者[10,12]研究报道的毒性系数推荐值(Cu=Pb=5、Zn= Mn=1、Cd=30、Cr=2、As=10、Hg=40)替代毒性响应系数.重金属的潜在生态风险分级标准见表2[13].表2 沉积物中重金属生态危害程度与分级标准 Table 2 The heavy metals of ecological risk index and gradesof risk intensity in sedimentsE i单因子污染物潜在生态风险程度RI总的潜在生态风险程度 E i <40 轻微 RI<150 轻微 40≤E i <80 中等 150≤RI<300 中等 80≤E i <160 强 300≤RI<600 强 160≤E i <320 很强 RI ≥600 很强 E i≥320极强1.3 理化特征分析沉积物经过四酸法(HNO 3+HF+HClO 4+HCl)消解后,Cu 、Pb 、Zn 、Cd 、Cr 、Mn 、As 和Hg 等8种重金属浓度采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP -MS Agilent 7700x,美国)测定.沉积物中重金属形态采用Tessier 等[14]提出的分级提取方法分析,共分为5个形态:可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态以及残渣态,浸出液中重金属浓度采用原子吸收分光光度计(Agilent3510,美国)分析测定;pH 值用酸度计(梅特勒-托利马FE20,瑞士)测定.重金属浓度分析均重复进行3次,以提高精确度和减小随机误差,实验数据采用Excel 2010和Origin 8.0软件进行处理和作图分析. 2 结果与讨论2.1 沉积物重金属含量及形态分析目前我国和世界上许多国家(地区)尚未建立底泥沉积物环境质量标准,但均制订了符合本国、本地区情况的土壤质量控制指标,欧美国家通常将污染底泥疏浚控制值定为低于土壤污染物最高允许浓度[15].本研究中,研究区域重金属浓度与土壤环境质量的三级标准相比较,研究区域中沉积物的Cu 、Pb 、Zn 、Cd 、Cr 、Mn 、As 和Hg 的平均含量如表3所示.从表中可知,沉积物样品的pH 值在7.4~8.1之间,这应该与湘江水体偏碱性有关.重金属Cu 和Pb 含量的变化范围分别是41.2~ 75.9mg/kg 和60.7~113mg/kg,Cr 和Hg 含量的变化范围分别是83.4~122mg/kg 和0.287~0.608mg/kg,这4种重金属含量均未超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[16]中的三级标准值.沉积物中Zn 含量的变化范围是246~755mg/kg,有3个采样点(B 、C 、D)的Zn 含量超过土壤环境质量的三级标准中规定的限值[16],这很可能与该区域锌冶炼企业废水排放有关[6].Cd 和As 含量的变化范围分别是5.88~15.4mg/kg 和60.1~121mg/kg,5个采样点的Cd 、As 含量均超过土壤环境质量的三级标准[16],表明Cd 和As 污染物含量处于很高的污染水平,如果Cd 和As 等重金属通过饮水或食物链进入人体,将使人急性或慢性中毒,并可诱发各种疾病[17]. Mn 含量的变化范围是1024~1881mg/kg,最高值出现在E 采样点,由于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)[16]中缺少Mn 的标准值,此处参考中国A 层土壤元素背景值的算术平均值583mg/ kg [11],5个采样点的Mn 含量均超过土壤背景值,这与采样点周边工业区长期以来向湘江排放大量重金属废水有关[18].将上述采样点的Pb 、Zn 、Cd 、Cr 、As 和Hg 重金属值与2010年8月国家“十一五”水专项采集相同区域(课题编号:2009ZX07212-001-07)的重金属值相对比,如表4所示.结果表明除了重金属Zn 略有上升外,Pb 、Cd 、Cr 、As 和Hg 均有下降,其中,Hg3936 中国环境科学 38卷浓度下降幅度为97%,Pb 浓度下降接近43%.这表明,随着湘江重金属污染综合整治工作的推进以及水体的自然净化降解,沉积物重金属浓度逐渐下降,沉积物环境质量得到逐步的改善.表3 湘江沉积物中重金属含量分布Table 3 The heavy metal content in Xiangjiang River sediments重金属种类及浓度(mg/kg)采样点编号pH 值Cu Pb Zn Cd Cr M n As HgA 7.4 41.2 60.7 246 5.88 87.2 1862 60.1 0.287B 7.8 75.1 99.2 570 9.97 106 1801 121 0.455C 7.9 63.3 96.7 588 11.7 83.4 1024 119 0.411D 8.1 75.9 113.0 755 15.4 122 1464 109 0.608E 7.4 57.3 93.9 427 9.56 104 1881 116 0.502 平均值 7.7 62.56 92.70 517.20 10.50 100.52 1606.40 105.02 0.45 最小值 8.1 41.2 60.7 246 5.88 83.4 1024 60.1 0.287 最大值 7.4 75.9 113.0 755 15.4 122 1881 121 0.608 标准差0.3 12.8 17.3 170.9 3.1 13.9 328.1 22.8 0.1 GB15618-1995三级标准值>6.5≤400≤500≤500≤1.0≤400 583 ≤40≤1.5表4 同区域历史沉积物重金属浓度测定数据(2010年8月) Table 4 The historical heavy metal data from the same sectionin Xiangjiang River sediments重金属种类及浓度(mg/kg)历史采样点PbZnCdCrAsHgA 0 109 328 15.7 83 60 12.5B 0 137 360 28.7 129 231 8.75C 0 165 341 7.1 112 94 32.5D 0 227 508 7.6 164 24 17.5E 0 172 513 6.1 147 864 37.5 平均值 162 410 13.04 127 254.621.75最小值 109 328 6.1 83 24 8.75 最大值 227 513 28.7 164 864 37.5 标准差39.4 82.7 8.5 28.0 312.711.3沉积物中重金属总量只是在数量上对污染情况进行描述,要对不同重金属污染特性进行研究,则需对重金属形态进行分析,以揭示各种重金属在沉积物中的存在状态、形态毒性以及可能产生的环境危害.本研究以采样点沉积物重金属含量较高的Mn 、Zn 、Cd 和Cu 为研究对象,分析这几种重金属赋存形态的含量.结果如图2所示.5个采样点沉积物重金属Mn 的赋存形态平均百分含量由高到低依次是:铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>残渣态>有机质态>可交换态,其中铁锰氧化态占比平均值最高(41.9%);5个采样点Zn 的赋存形态平均百分含量由高到低依次是:铁锰氧化物结合态>残渣态>有机质态>碳酸盐结合态>可交换态.沉积物重金属Mn 、Zn 的形态均以铁锰氧化物结合态为主,这是由于Mn 、Zn 与氧化物有较强的结合能力[19],铁锰氧化态的重金属较易浸出,属于不稳定态,因此沉积物中Mn 、Zn 活性不容忽视.A B C D E百分比(%)采样点A BC D E20406080100百分比(%)采样点10期钟宇等：湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究 3937A B C D E百分比(%)采样点A BC D E20406080100百分比(%)采样点图2 湘江沉积物重金属Mn 、Zn 、Cd 和Cu 的形态特征Fig.2 The speciation characteristics of heavy metals in Xiangjiang River sedimentsF1表示残渣态, F2表示有机质态, F3表示Fe 、Mn 氧化态, F4表示碳酸盐结合态, F5表示可交换态沉积物重金属Cd 的赋存形态平均百分含量由高到低依次是:碳酸盐结合态(35.4%)>铁锰氧化物结合态(34.5%)>可交换态(14.8%)>残渣态(8.4%)>有机质态(6.8%),交换态和碳酸盐结合态重金属与沉积物结合较弱,最易被释放,有较大的可移动性.铁锰氧化态重金属在还原条件下易溶解释放,有机结合态重金属在氧化状态下易分解释放[20].Cu 的赋存形态平均百分含量由高到低依次是:有机质态>残渣态>铁锰氧化物结合态>碳酸盐结合态>可交换态,Cu 的有机态占比最高,其平均值达40.3%,Cu 在沉积物中易以岩屑、矿物颗粒等形式与有机质结合,且在氧化条件下易释放到溶液中[21].其潜在生态危害不可忽视.2.2 沉积物重金属的生态风险评价各采样点沉积物中重金属潜在生态风险指数计算结果列于表5.从单项重金属的E i 角度分析,湘江沉积物中重金属Cd 的E i 平均值是630.12,远大于320,属于极强生态危害程度,Cd 易与许多配位原子(S 、Se 、N)有机化合物组成中等稳定络合物,这类化合物具有较大的脂溶性、生物富集性和毒性,并能在水生生物体内蓄积[22].因此,湘江沉积物中Cd 对水生生物和人体能够造成较大的危害[23].As 、Hg 的E i 平均值分别为70.01和72.42,属中等生态危害;Cu 、Pb 、Zn 、Cr 、Mn 的E i 平均值低于40,属于轻微生态危害.以重金属潜在生态危害综合指数(RI)评价,5个采样点的RI 范围为466.97~1145.21(平均值为814.09),B 、C 、D 、E 采样点均超过600,属于很强生态危害程度,这主要是因为该区域内分布有株冶、株化、湘氮等100多家冶炼、化工企业,大量工业废水(含Cd 、Pb 、Hg 、Zn 等重金属)和生活污水通过霞湾港、老霞湾港及铜塘港工业废水汇入区,日积月累导致大量重金属在沉积物中积累,从而导致该区段沉积物中重金属对水域生态系统危害性强,本研究结果与多个重金属的潜在生态危害指数评价湘江长株谭段底泥重金属污染的结果一致[19],且强生态风险主要是由于人为污染排放所造成的,应该引起各环境监测和环境保护部门的关注.表5 湘江典型区段沉积物中重金属潜在生态风险评价结果Table 5 Potential ecological risk assessment results of heavy metals in Xiangjiang River sediments重金属潜在生态危害系数(E i )采样地点Cu Pb Zn Cd Cr M n As Hg 综合指数RI/污染等级 A 6.87 12.14 3.08 352.80 2.91 3.19 40.07 45.92466.97/强生态危害 B 12.52 19.84 7.12 598.20 3.53 3.09 80.67 72.80 797.77/很强生态危害 C 10.55 19.34 7.35 702.00 2.78 1.76 79.33 65.76 888.87/很强生态危害 D 12.65 22.60 9.44 924.00 4.07 2.51 72.67 97.28 1145.21/很强生态危害 E 9.55 18.78 5.34 573.60 3.47 3.23 77.33 80.32 771.61/很强生态危害平均值 10.43 18.54 6.46 630.123.35 2.76 70.0172.42814.09/很强生态危害标准差2.13.5 2.1 185.8 0.5 0.6 15.2 16.9-3938 中国环境科学 38卷2.3 沉积物重金属释放实验2.3.1 不同流速的影响设定流速在0.6,0.9, 1.2m/s,温度控制在(25±1)℃,pH 值为(7.7±0.2),通过30d 连续实验研究3种不同的流速条件下重金属Cu 、Zn 、Cd 以及Mn 的释放规律,结果如图3所示. 在实验初始,水样重金属Cu 、Zn 、Cd 以及Mn 的原始值分别为10.0,0,30.0,150.5µg/L.实验开始后随着流速增大.重金属Cu 、Zn 、Cd 和Mn 的释放浓度呈现规律性的增大,当流速为0.6m/s 时,动态循环流动过程中Cu 、Zn 、Cd 和Mn 在30d 的释放浓度变化不大,分别为14.8,33.0,0.4,323.5µg/L.由于沉积物中重金属Mn 的背景值比较高,所以在上述4种重金属中释放浓度最大.当流速增大到1.2m/s 时,Cu 、Zn 、Cd 以及Mn 的释放浓度分别增加到22.6,51.0,0.7, 456.0µg/L.实验结果表明沉积物中重金属的释放浓度随着水流速度的增加而增大.主要原因是:(1)随着水流速度的增大,水体的紊流强度增加从而导致沉积物和水体的分子扩散反应加快,此外,水流速度增大,还会加快沉积物中孔隙水与上覆水的水分子扩散速率,因此沉积物中的重金属与孔隙水的交换速率也得到相应的增强[24],从而提高重金属的释放浓度.(2)随着水流速度的不断增加,沉积物松散表层的厚度也随之增加,从而导致间隙水与上覆水的交换量及交换速率更加频繁,使得水体中的溶解氧也随着提高,从而间接促进沉积物中重金属的释放.0 5 10 15 20 2530时间(d)上覆水体浓度(μg /L )051015 20 25 300时间(d)上覆水体浓度(μg /L )0 5 1015 20 2530时间(d)上覆水体浓度(μg /L )051015 20 25 300100200300400500600时间(d)上覆水体浓度(μg /L )图3 不同流速下沉积物中Cu 、Zn 、Cd 以及Mn 的释放规律 Fig.3 The effect of flow rate on the heavy metals release rule from sediments沉积物中4种重金属的释放通量可根据如下方法估算[24]:o 1()()nn i i j i V C C V C C R At=−+−=∑ (2)每次实验间隔5d 取样,每次取样0.01L,30d 的取样体积共0.05L,且每次取样后没有重新添加水进去,取样体积相对于试验总用水体积V 可忽略,则上式可简化为:()n o V C C R mt−=(3)10期钟宇等：湘江沉积物重金属生态风险及释放通量研究 3939式中:R 表示重金属释放通量,µg/(g·d);V 表示试验总用水体积,L;C n 表示第n 次取样时所测重金属浓度,µg/L;C 0为初始时重金属浓度,µg/L;V i 为每次取样体积,L;C i 表示第i 次取样时水体重金属浓度,µg/L;C j 为添加原水后重金属浓度,µg/L;m 为加入沉积物的质量(实验值124g);t 为重金属释放时间,d;A 表示水槽中与水接触的沉积物表面积,m 2.根据上述公式估算的重金属释放通量见表6.流速为0.6m/s 时,沉积物中Cu 、Zn 和Cd 向上覆水中释磷过程非常缓慢,释放通量分别为0.16,0.10,0.012 µg/(g·d),由于沉积物中重金属Mn 含量较高,其释放通量比Cu 、Zn 和Cd 都大.当流速增大到1.2m/s 时,此时水流紊动作用非常剧烈,底部淤泥被成片掀起,沉积物中Cu 、Zn 、Cd 和Mn 的释放通量增大到0.42、0.18,0.025,10.20µg/(g·d).该实验结果与陆健刚等[25]对不同水动力下鄱阳湖沉积物重金属释放通量研究结论类似,沉积物中Cu 、Zn 、Cd 和Pb 的释放通量随水体流速增大呈快速增长趋势,表明水流速条件对沉积物重金属的释放起着重要的作用.表6 不同流速条件重金属的释放通量Table 6 The release content of heavy metal under differentflow conditions重金属指标水体流速(m/s)最终浓度(µg/L) 释放通量[µg/(g·d)]0.6 14.8 0.16 0.9 18.3 0.28 Cu1.2 22.6 0.42 0.6 33.0 0.100.9 35.5 0.18 Zn1.2 51.0 0.700.6 0.4 0.012 0.9 0.5 0.016 Cd1.2 0.7 0.025 0.6 323.5 5.780.9 259.2 3.63 Mn1.2 456.0 10.202.3.2 不同pH 值的影响水体中的pH 值能在一定程度上影响重金属的存在形态从而影响重金属的释放,当上覆水的pH 值从6.0升高到9.0时,沉积物中Cu 的释放通量从 1.15µg/(g·d)降低到了0.12µg/(g·d), Zn 的释放通量从1.21µg/(g·d)降低到了0.12µg/(g·d),Cd 的释放通量从0.618µg/(g·d)降低到了0.014µg/(g·d),与此同时,Mn 的释放通量也从7.50µg/(g·d)降低到了2.61µg/(g·d)(如图4所示).当水体pH 值等于6.0时,水中的氢离子浓度增加,不仅可以促进重金属中可交换态和碳酸盐结合态溶解析出,而且还能够占据沉积物中重金属的吸附点位,从而间接增加了沉积物中重金属释放量[26].其次,水体pH 值对不同类别重金属的释放量影响不一样,当水体pH 增加到9.0时,Cu 、Zn 和Cd 的释放通量分别减少了8.58、9.1、43.1倍,这是因为不同的重金属在沉积物中的存在形态不一样,Cu 、Zn 和Cd 的可交换态与碳酸盐结合态所占总量的比例分别为0.1%、0.2%和50.2%,可交换态与碳酸盐结合态越大,重金属越容易析出.因此,上覆水中pH 值越低,对重金属Cd 、Cu 、Zn 以及Mn 的析出量越大.实验结果还表明,4种重金属的释放通量都比较小,其中释放通量最大的Mn 为7.50µg/(g·d),其在水环境中释放通量的大小主要受自然条件的综合影响.因此,沉积物中重金属向水环境的释放是一个缓慢、长期的过程.2468109.07.9 释放通量[μg /(g ⋅d )]6.0pH 值图4 不同pH值条件下沉积物中Cu 、Zn 、Cd 、Mn 的释放通量Fig.4 The effect of solution pH on the heavy metals releasefrom sediments3 结论3.1 对5个不同采样点沉积物的重金属进行测定,其中Cd 含量范围为5.88~15.40mg/kg,As 含量为60.1~121mg/kg,两者平均含量均超过土壤环境质量三级标准限值,Mn 平均含量超过我国土壤背景值.但与7年前相同区域的历史数据相比,除了重金属Zn 含量略有上升外,沉积物中Pb 、Cd 、Cr 、As 和Hg 含量均有不同程度下降.3940 中国环境科学 38卷3.2 重金属赋存形态分析表明,Mn、Zn的赋存形态均以铁锰氧化物结合态为主,Cd的赋存形态以碳酸盐结合态为主,Cu的赋存形态以有机态为主.5个采样点中有4个采样点重金属潜在生态危害综合指数超过600,属于很强生态危害程度.3.3 流速增大可促进沉积物中重金属的释放;上覆水中pH值越低,重金属的释放量越大;沉积物中重金属向水环境的释放是一个缓慢、长期的过程,其释放通量的大小受自然条件的综合影响,释放量通最大的Mn在环形水槽中的释放量为7.50µg/(g·d).参考文献：[1] Jiang M, Zeng G M, Zhang C, et al. 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遵义市湘江河表层沉积物中重金属赋存形态及潜在生态风险

遵义市湘江河表层沉积物中重金属赋存形态及潜在生态风险蔡深文;刘斌;高智席;罗扬;谢飞【摘要】The Xiangjiang River flows through the main urban area with high densities of population in Zunyi City. Heavy metals from domestic sewage,industrial and agricultural activities in the watershed flow into the Xiangjiang River. In order to explore the distribution characteristics of heavy metal pollution and to evaluate potential ecological risks,a modified BCR sequential extraction procedure was used to analyze the speciation distributions of Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Mn, Ni, As, and Hg in eight surface sediment samplings from the Xiangjiang River in Zunyi City. Thew(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd),w(Cr),w(Mn) and w(Ni) were analyzed by using inductively coupled plasma atom emission spectrometry (ICP-AES). Thew(As) and w(Hg) were measured by the atomic fluorophotometer. The results showed that:(1) The averagew(Cu),w(Zn),w(Pb),w(Cd),w(Cr),w(Mn),w(Ni),w(As),and w(Hg) were 64.89, 313.75,75.93, 1.44, 93.95, 1507.98, 33.74, 13.50 and 0.68 mg∕kg, respectively. All average concentrations of heavy metals exceeded the background levels in Guizhou Province, except fo As. (2) The coefficients of variation of w(Cu), w(Zn), w(Pb), w(Cd),w(Mn), and w(Hg) in different sampling sites were 54.91%, 93.33%, 78.73%, 85.00%, 106.46% and93.44%,respectively,which was greatly influenced by human activities. There were significant positive correlations between Cu and Cr, Zn and Pb,Cd and Pb (P<0.01). The heavy metals might come from the samesource of pollution. (3) There were significant differences in speciation distribution of heavy metals between different sampling sites. The analysis of chemical speciation indicated that Cu, Pb, Cr, Ni,As, and Hg were mainly dominated by the residual fraction, and their average ratios in the total heavy metals were 52.72%, 59.31%,84.39%,79.09%, 89.14% and 99.87%, respectively. Mn mainly existed in acid-soluble extraction, the average ratio of which was 61.58%. Cd was mainly constituted of oxidizable fraction, the average ratio of which was 50.19%. The results of ratio of secondary phase to primary phase (RSP) assessment showed that Cr,Ni,As,and Hg showed lower potential ecological risk, while Mn and Cd showed higher potential ecological risk.%遵义市湘江河流经主城区,沿岸人口密度大,流域内生活污水和工农业活动产生的重金属汇入湘江河,为了解该河段的重金属污染分布特征及评价潜在生态风险,采用改进的BCR连续提取法提取并分析遵义市主城区湘江河8个表层沉积物样本中9种重金属元素的赋存形态,分别使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)和w(Ni),原子荧光光度法测定w(As)和w(Hg).结果表明:①w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)、w(Ni)、w(As)和w(Hg)的平均值分别为64.89、313.75、75.93、1.44、93.95、1507.98、33.74、13.50和0.68 mg∕kg,除w(As)外,其他重金属的平均值均高于贵州沉积物重金属背景值.②w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Mn)和w(Hg)在不同采样点间的变异系数分别为54.91%、93.33%、78.73%、85.00%、106.46%和93.44%,受人为活动的干扰较大.Cu与Cr、Zn与Pb、Cd与Pb之间存在极显著正相关关系(P<0.01),其污染来源可能具有同源性.③重金属的赋存形态在不同采样点间的空间分布差异较大,Cu、Pb、Cr、Ni、As和Hg的主要赋存形态为残渣态,占比分别为52.72%、59.31%、84.39%、79.09%、89.14%和99.87%;Mn以酸提取态为主,占比为61.58%;Cd以可氧化态为主,占比为50.19%.次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果显示,Cr、Ni、As和Hg对湘江河水环境产生潜在生态危害的风险较低,Mn和Cd的生态危害风险较高.【期刊名称】《环境科学研究》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】7页(P562-568)【关键词】沉积物;重金属;形态;生态风险;湘江河【作者】蔡深文;刘斌;高智席;罗扬;谢飞【作者单位】遵义师范学院资源与环境学院,贵州遵义 563006;遵义师范学院环境生物技术与水污染控制研究所,贵州遵义 563006;遵义师范学院资源与环境学院,贵州遵义 563006;遵义师范学院环境生物技术与水污染控制研究所,贵州遵义563006;遵义师范学院资源与环境学院,贵州遵义 563006;遵义师范学院环境生物技术与水污染控制研究所,贵州遵义 563006;遵义师范学院资源与环境学院,贵州遵义 563006;遵义师范学院资源与环境学院,贵州遵义 563006【正文语种】中文【中图分类】X522来源于自然环境以及人为活动产生的重金属由于毒性强、不易降解、能够在生物体内累积和富集等特点，进入水生态系统后将对水生态系统的稳定性产生严重威胁[1-3]，由重金属污染导致的环境问题也越来越受到人们的关注. 沉积物是水生态系统中重金属的最大存储库，同时又是水体重金属污染的源[4-5]，沉积物中的重金属会释放到水体，危害水生态平衡，因此沉积物通常被认为是研究水体重金属污染的重要对象[6-8]. 尽管沉积物中的重金属总量在一定程度上能够反应污染程度，但对于评价重金属的潜在生态危害具有局限性[9]，并且沉积物中重金属的迁移、转化、生物可利用性、生态毒性等主要取决于其赋存形态[10-11]，如未受人为污染的沉积物中重金属主要以较稳定的残渣态存在，而人类活动产生的重金属污染会使其可提取态明显增大. 因此，分析沉积物中重金属元素赋存形态，不仅有助于了解重金属的来源及其在水环境中的迁移转化规律，而且能够对其潜在的生态风险做出更加全面、科学的评价[12].湘江河为乌江左岸较大支流，被称为遵义人的“母亲河”，流经遵义市汇川区和红花岗区两大主城区，近年来，城区人口密度不断增大，沿河居民生活垃圾、生活污水存在未经处理直接排入湘江河的情况，沿岸分布的工矿企业也存在一定的重金属污染风险. 此外，为防洪需要，中心城区湘江河干流上建设的水力自动翻板坝使水流变缓，也加剧了重金属在河道中的沉积，但关于重金属在湘江河中的污染现状及生态风险方面的研究还鲜见报道. 该研究采用改进的BCR连续提取法[13]研究遵义市湘江河表层沉积物中重金属的空间分布和形态分布特征，并利用基于形态学研究的次生相与原生相比值法(RSP)对湘江河表层沉积物中重金属进行潜在生态风险评价，以期为遵义城区湘江河的沉积物污染研究提供基础资料，同时也为河道清淤及水污染综合整治提供科学依据.1 材料与方法1.1 样品采集2017年3月，在遵义市湘江河低水位时采集了8个位点的表层沉积物样品，采样点分布如图1所示. 利用手持GPS定位，记录采样点位置信息，在每个采样点的5 m×5 m范围内采集3个表层0～3 cm沉积物样品，装入聚乙烯宽口瓶中，置于低温冷藏箱中暂存，带回实验室-20 ℃保存备用.图1 研究区域与采样点Fig.1 The study area and sampling sites1.2 样品处理与分析每个采样点的3个沉积物样品等量混合后，使用冷冻干燥机进行干燥，去除杂物、研磨后过0.25 mm筛，装入干净的自封袋中保存备用. 沉积物中重金属赋存形态样品的处理采用改进的BCR连续提取法[14]，分别得到酸提取态(可交换态及碳酸盐结合态，F1)、可还原态(Fe/Mn氧化物结合态，F2)、可氧化态(有机物及硫化物结合态，F3)以及残渣态(F4)，残渣态分析采用HCl-HNO3-HF、HClO4硝化法.沉积物中各重金属的总量取各形态重金属含量之和，酸提取态、可还原态和可氧化态统称为有效态[15]. 各赋存形态w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Ni)、w(Cr)和w(Mn)采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定(ThermoICAP6300-duo，USA)，w(As)和w(Hg)用原子荧光光度法(KCHG AFS-230E)进行测定.试验所用器材均用10% HNO3溶液浸泡24 h，超纯水清洗后65 ℃烘干备用. 测定国家水系沉积物标准物质GSD-7(GBW-07307)的含量与实际值相对标准偏差均小于10%，所有样品均重复测定3次取平均值，平行样品间的相对标准偏差均小于3%，结果符合质量控制要求.1.3 数据处理采用Microsoft Office Excel 2007进行数据统计和分析；利用SPSS Statistics 19. 0软件进行重金属含量的Pearson相关性分析；采用Origin 8.0软件作图.1.4 生态风险评价方法根据重金属赋存形态特征，运用次生相与原生相分布比值法评价重金属生态风险[16]. 计算方法如下：RSP=Msec/Mprim(1)式中：RSP为次生相与原生相分布比值，表示污染程度；Msec为沉积物次生相中的重金属含量，即改进的BCR连续提取法提取的w(酸提取态重金属)、w(可还原态重金属)和w(可氧化态重金属)之和〔w(F1)+w(F2)+w(F3)〕；Mprim为沉积物原生相中的重金属含量,即w(残渣态重金属)〔w(F4)〕. 根据RSP的值将重金属污染程度划分为4个等级：RSP≤1为无污染，1<RSP≤2为轻度污染，2<RSP≤3为中度污染，RSP>3为重度污染.2 结果与讨论2.1 沉积物重金属含量与空间分布特征湘江河8个采样点沉积物中重金属含量如表1所示，w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)、w(Ni)、w(As)和w(Hg)的平均值分别为64.89、313.75、75.93、1.44、93.95、1507.98、33.74、13.50和0.68 mg/kg，除w(As)外，其他重金属的平均值均高于贵州沉积物重金属背景值[17]. 除少数位点的个别元素外，大部分采样点的沉积物重金属含量均高于背景值，其中w(Cu)为背景值的0.45～4.02倍，w(Zn)为0.46～9.13倍，w(Pb)为0.70～6.69倍，w(Cd)为1.39～13.85倍，w(Cr)为0.48～1.78倍，w(Mn)为0.43～4.16倍，w(Ni)为0.50～1.51倍，w(As)为0.50～1.30倍，w(Hg)为1.43～17.62倍，从重金属含量上看，Cd和Hg的污染相对较严重.表1 遵义市湘江河沉积物重金属含量统计特征Table 1 Statistic characters of heavy metal concentrations in the sediments in Xiangjiang River, Zunyi City mgkg项目CuZnPbCdCrMnNiAsHg采样点113 3941 2920 650 4337 94462 0216 527 430 27采样点245 73148 0231 640 9775 834475 7734 2719 340 16采样点365 76187 5676 921 17100 48836 4924 619 311 26采样点4118 27318 2969 611 27124 53552 7041 4713 731 25采样点553 63154 2737 720 87112 483665 2049 4417 720 23w∕(mg∕kg)采样点639 56122 0544 320 7056 37556 4225 808 210 14采样点770 81821 46129 891 80102 68971 6634 3418 250 38采样点8111 95717 04196 714 29141 32543 5843 4714 011 76平均值64 89313 7575 931 4493 951507 9833 7413 500 68标准差35 63292 8359 781 2234 891605 4410 984 740 64背景值29 4389 9429 390 3179 421076 9032 8414 890 10变异系数∕%54 9193 3378 7385 0037 13106 4632 5535 1193 44湘江河干流采样点1、3、4、6和8的沉积物重金属含量基本呈先增、后降、再增的趋势. 在采样点1上游区域主要为农业区，流经市区后接纳了沿岸的生活污水和工业废水，重金属含量在采样点3和4显著升高，此外，由于防洪的需求，在采样点4下游约200 m 处建设了拦河坝，采样点3和4所在区域水流变缓，导致重金属大量沉降也可能是这两个采样点重金属含量偏高的原因. 在采样点4和6之间共有4道拦河坝，上游水体中的重金属大量沉积在底泥中；另一方面，由于拦河坝对上游来水泥沙的沉降作用，在采样点6处的沉积物沙质化，细沙有机质组分低、对重金属的吸附和累积性能较弱[18]，使得采样点6的沉积物重金属含量较上游位点明显降低. 采样点5和7分别位于支流泥桥河和洛江，泥桥河接纳了工业园区、印刷厂等来源的废水，洛江主要接纳了红花岗区的生活污水. 采样点8的重金属含量再次升高可能是由于接纳了来自主城区南部及支流的废水.某一元素在环境中的变异系数越高，表明其受人为因素的干扰较多[19]. 湘江河沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Mn)和w(Hg)在不同采样点间的变异系数较高，分别为54.91%、93.33%、78.73%、85.00%、106.46%和93.44%，受人为因素的干扰较大，w(Cr)、w(Ni)和w(As)的变异系数相对较低，分别为37.13%、32.55%和35.11%，虽然也受到人为因素的干扰，但相对于其他几种重金属，受干扰程度较低.2.2 沉积物重金属含量的相关系数遵义市湘江河表层沉积物重金属间的Pearson相关性分析结果如表2所示. w(Cu)与w(Cr)、w(Zn)与w(Pb)、w(Cd)与w(Pb)之间极显著正相关(P<0.01)，表明各组重金属的污染来源可能具有同源性[20-21]，重金属之间显著相关可能是受到重金属长期积累和不同沉积环境的影响[22]. w(Cu)和w(Cr)可能共同来源于城区机械制造和化工等企业的污染排放. 遵义市主城区机动车保有量已超20×104辆，平均每平方公里拥有机动车近2 000 辆，城市车辆产生的轮胎磨损、润滑油耗损、金属部件、汽车尾气等是沉积物中Pb、Zn、Cd的重要污染源. w(Mn)与其他8种重金属之间的相关性不显著(P>0.05)，表明Mn可能与其他重金属的来源不一致. 尽管遵义大型碳酸盐锰矿基地位于市区东南部，不在研究区域内，但遵义锰矿资源丰富，不同的本底值可能是城区湘江河主河道及支流沉积物w(Mn)差异的主要原因，其具体机制还有待于进一步深入研究.表2 遵义市湘江河沉积物重金属含量相关性分析Table 2 Pearson correlation coefficients of heavy metal concentrations in the sediments in Xiangjiang River, Zunyi City项目w(Cu)w(Zn)w(Pb)w(Cd)w(Cr)w(Mn)w(Ni)w(As)w(Hg)w(Cu)1 w(Zn)0 6291w(Pb)0 710∗0 902∗∗1 w(Cd)0 6980 777∗0 950∗∗1 w(Cr)0 907∗∗0 6340 711∗0 715∗1 w(Mn)-0 258-0 288-0 396-0 251-0 0091 w(Ni)0 6450 4010 3760 4590 815∗0 4051 w(As)0 2940 4300 1990 2250 4810 7020 724∗1 w(Hg)0 817∗0 4490 717∗0 739∗0 733∗-0 4720 276-0 1291注： *表示P<0.05; ** 表示P<0.01.2.3 沉积物重金属的形态分布特征遵义湘江河沉积物重金属的赋存形态在不同采样点间的空间分布差异较大，如图2所示. Cu赋存形态在采样点1、2、3、5、6和7以残渣态为主，采样点4和8以可氧化态为主，Zn和Cd在采样点8也以可氧化态为主，这可能是由于城区人为排放的生活污水有机质含量高，北部城区的污水因拦河坝使大量有机质在采样点4富集，南部城区的污水在采样点8与重金属作用后形成可氧化态重金属. Cd和Mn赋存形态在采样点1、2和5均以酸提取态为主，一方面表明遵义北部及西北部近期工农业活动产生的Cd和Mn进入了湘江河水体，另一方面可能由于水体较高的pH促进游离态重金属形成碳酸盐共沉淀. Cr、Ni、As和Hg赋存形态在所有采样点均以残渣态为主，w(残渣态Cr)、w(残渣态Ni)和w(残渣态As)范围分别为69.15%～92.56%、73.59%～86.92%和79.62%～93.11%，w(残渣态Hg)均大于99%，表明这些重金属元素主要来源于流域内土壤自然地质风化过程，随降水沉积在河道. Zn赋存形态在采样点1、2、3、5和6以残渣态为主，采样点4和7以可还原态为主. Pb的赋存形态在采样点1、2、3、4、6和8以残渣态为主，采样点5以可还原态为主，采样点7以可氧化态为主. 不同重金属在同一采样点的形态分布不同、同一重金属在不同采样点的形态分布存在差异的现象在其他研究中也常见报道[23-25]，这通常与水体沉积物重金属的地球化学特征、吸附特征、水环境中的理化性质、水文动力学、人为污染等因素相关[26-28].图2 遵义市湘江河各采样点沉积物重金属的形态分布Fig.2 Fraction distributions of heavy metals in the sediments from different sampling sites in Xiangjiang River, Zunyi City总体而言，湘江河沉积物Cu、Pb、Cr、Ni、As和Hg的主要赋存形态为残渣态，占比分别为52.72%、59.31%、84.39%、79.09%、89.14%和99.87%，残渣态主要存在于矿物晶格中，性质稳定，一般情况下难以释放，通常被认为不具有生物有效性[29]，对环境是相对安全的[30]，这些重金属含量主要受背景值的影响. Zn酸提取态最低，可还原态、可氧化态和残渣态基本一致，占比分别为7.36%、30.75%、31.92%和29.97%. Mn以酸提取态为主，占比为61.58%，酸提取态对环境变化敏感，在水体酸性增加的条件下容易释放，易被生物吸收并产生毒性[31]，因此应重点关注Mn污染. w(可氧化态Cd)最高，占比为50.19%，由于可氧化态在碱性或氧化环境下可转化至活性态，对生物具有潜在的危害性，因此对湘江河中的Cd污染也需重视.2.4 沉积物重金属潜在生态危害评价利用基于形态学研究的次生相与原生相比值法对遵义市湘江河表层沉积物中的重金属进行潜在生态风险评价，评价结果如表3所示. 虽然w(Cr)、w(Ni)和w(Hg)高于贵州沉积物背景值(见表1)，但Cr、Ni和Hg的较低，在所有采样点中均小于1，此外，As的次生相与原生相比值也小于1，属无污染，说明这几种重金属在湘江河中主要以原生相存在，导致背景值较高，但对水环境产生潜在生态危害的风险较低. Cu在采样点4和8属于轻度污染，其他采样点属于无污染. Zn在采样点1、5和6属于无污染；采样点2和3属于轻度污染；采样点4属于中度污染；采样点7和8属于重度污染. Pb在采样点1、3、4和8属于无污染；采样点2、5和6属于轻度污染；采样点7属于重度污染. Cd在采样点6属于轻度污染；采样点1和7属于中度污染；采样点2、3、4、5和8属于重度污染. Mn在采样点6和8属于轻度污染；采样点4和7属于中度污染；采样点1、2、3和5属于重度污染. 沉积物重金属含量高并不能反映其生态危害大，次生相与原生相的比值能更加准确地反映其潜在生态危害，其越大表明重金属元素释放到环境中的可能性越大，导致潜在生态危害也越大. 由表3可以看出，表明湘江河沉积物重金属潜在生态危害较大的为Cd和Mn，与重金属赋存形态分析结果一致，应引起河道管理部门的重视. 采样点6的生态危害最小，与重金属含量分析结果一致，这可能主要是由于湘江河上的拦河坝对重金属的沉降作用，以及河道中的沉水植物对重金属的吸附效应，其具体机制有待进一步深入研究.表3 遵义市湘江河表层沉积物中重金属次生相与原生相比值Table 3 Ratio of secondary phase to primary phase of heavy metals in surface sediments from Xiangjiang River, Zunyi City采样点CuZnPbCdCrMnNiAsHg10 580 600 972 490 085 940 220 080 20 501 081 0112 710 1517 930 150 090 0130 661 190 134 510 123 590 230 21041 412 200 4113 770 452 020 290 10050 530 871 4912 270 1418 120 260 110 0160 380 771 250 640 121 850 280 100 0170 874 157 992 870 102 760 290 070 0181 513 520 183 880 221 740 360 260 013 结论a) 在遵义市湘江河表层沉积物中，w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)、w(Ni)和w(Hg)的平均值均高于贵州沉积物重金属背景值. 除少数位点的个别元素外，大部分采样点的沉积物重金属含量均高于背景值. 拦河坝降低水流速度，便于重金属的沉降，可能是采样点6重金属含量较低的主要原因. w(Cu)与w(Cr)、w(Zn)与w(Pb)、w(Cd)与w(Pb)之间极显著正相关(P<0.01)，其污染来源可能具有同源性.b) 从形态分布上看，重金属的赋存形态在不同采样点间的空间分布差异较大，Cu、Pb、Cr、Ni、As和Hg的主要赋存形态为残渣态，生物有效性低，危害小，Mn以酸提取态为主，Cd以可氧化态为主，湘江河中的Mn和Cd污染需重视.c) 利用沉积物重金属次生相与原生相比值法进行潜在生态风险评价的结果表明，Cr、Ni、As和Hg对水环境产生潜在生态危害的风险较低，其他重金属在不同采样点的生态危害程度不同. 采样点6的生态危害最小，可能与河道上的拦河坝、缓流水体中重金属的沉降以及水生植物吸附等因素相关，其具体机制有待进一步深入研究.参考文献(References)：【相关文献】[1] MONROY M,MACEDA-VEIGA A,DE SOSTOA A.Metal concentration in water,sediment and four fish species from Lake Titicaca reveals a large-scale environmentalconcern[J].Science of the Total Environment,2014,487(14):233-244.[2] CAI S W,NI Z H,LIU B,et al.Metal concentrations and health risk assessment in the muscle of ten commercial fish species from the Chishui River,China[J].International Journal of Environmental Research,2017,11(2):125-132.[3] RAHMAN M S,SAHA N,MOLLA A H,et al.Assessment of anthropogenic influence on heavy metals contamination in the aquatic ecosystem components:water,sediment,and fish[J].Soil and Sediment Contamination,2014,23(4):353-373.[4] HILLER E,JURKOVICˇ L,SˇUTR IEPKA M.Metals in the 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湘江重金属污染现状、污染原因分析与对策探讨.

环境保护科学第36卷第4期2010年8月湘江重金属污染现状、污染原因分析与对策探讨Analysis on Heavy Metals Pollution Status and Reasons in Xiangjiang River and Discussion on Its Countermeasures刘耀驰1高栗2李志光3刘素琴1黄可龙1李倦生2(1.中南大学化学化工学院长沙410083;(2.长沙环境保护职业技术学院长沙410004;(3.湖南农业大学理学院长沙410128摘要湘江是长江的重要支流,湘江流域内聚集了湖南约60%的人口,创造了全省近3/4的GDP。

近年来随着工农业的快速发展、城市圈的扩大、沿江两岸矿产资源的开发,湘江重金属污染日趋严重。

湘江综合治理不仅关系到湖南经济的发展、社会的和谐,还关系到长江流域的可持续发展。

本文在对湘江水资源作基本介绍的基础上,着重调查了重金属污染现状与己形成的影响,对重金属污染来源与原因进行了分析,提出了湘江重金属污染防治的对策与建议。

关键词湘江重金属污染现状对策A136"trac:t xian西iang River is one of the most important branches of Yangtze River in China.About 60percent p【’pulati叽of Hunan province lives in Xi帅商i8】【lg valley and 75percent GDP of Htman province is produced here.With rapid development of i11.±usny and as,4-culture-fast enlargement of the city—circle and excessive exploitation of mine n踟uH瞄。

湘江水体及底泥重金属污染现状

湘江水体及底泥重金属污染现状与修复技术罗玉梅(湖南师范大学资源与环境科学学院长沙 410081)摘要:湘江是湖南最大河流,为长江主要支流之一。

湘江流域集中了湖南省60%的人口和70%左右的国内生产总值,亦承载了60%以上的污染,是目前中国重金属污染最为严重的河流。

近年来随着工农业的快速发展、城市圈的扩大、沿江两岸矿产资源的开发, 湘江重金属污染日趋严重。

湘江综合治理不仅关系到湖南经济的发展、社会的和谐, 还关系到长江流域的可持续发展。

本文在对湘江水资源作基本介绍的基础上, 着重调查了重金属污染现状与己形成的影响, 对重金属污染来源与原因进行了分析, 提出了湘江重金属污染防治的对策与修复技术。

关键词:湘江重金属污染现状修复技术1 引言湘江是湖南最大河流,为长江主要支流之一,在湖南永州市区与潇水汇合,开始称湘江。

湘江自西向东北蜿蜒而下,流经广西兴安、全州两县,在叉江入湖南东安县下江圩,斜贯湖南省境,经永州、冷水滩、祁阳、祁东、常宁、衡南、衡阳、衡东、衡山、株洲、湘潭、长沙、望城等县市,从湘阴县芦林潭入洞庭湖。

干流全长856 公里,其中湖南省境内干流长670 公里,流域面积为85 383 平方公里,占全省总国土面积的40.3%,沿途接纳大小支流1300 多条。

它是洞庭四水中流域面积最大、产水最多的河流。

湘江流域是湖南省的主要经济带,该流域内人口数占全省人口的57.1%,GDP 占全省的72.4%,工业增加值占全省的64.3%,经济总量和工业发展总体水平居全省之冠,亦承载了60%以上的污染,是目前中国重金属污染最为严重的河流。

湘江干支流两岸大中型工矿企业达到1600多家。

湘江上游的郴州主要是矿产原料供应地,而重化工业基本集中在株洲、衡阳和岳阳等中下游区域。

沿江分布的工矿企业在生产过程中将工业废水和废渣等大量排入湘江。

根据湖南省环保局湘江的水质监测数据表明:湘江水质自上世纪94年代以来恶化日趋严重,主要污染来源是工业污染和生活废水污染,其中工业排放的重金属污染尤为严重。

湘江长沙--湘潭段河床沉积物重金属污染评价

Ｘｉａｎｇｊｉａｎｇ
ａｎ
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５．４污染负荷指数法……………………………………………………３４５．５内梅罗综合污染指数法……………………………………………３５５．６各种评价方法的综合分析…………………………………………３８５．７本章小结……………………………………………………………４２６．结论６．１主要结论……………………………………………………………４３６．２主要问题和思考……………………………………………………４４参考文献………………………………………………………………一４５附录……………………………………………………………………５０致谢…………………………………………………………………一５

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ＧＥｏＣＨＩＩＭＣＡ
Ｖ０．１ＮＯ１６－１４．．．３６９Ｊｎ．２１ａ．０２
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，王晨一，于志强，秦延文，张雷，
ｓｄｍｅｔｃｌｃｅｒｍＸｉｎｊｎｖｒ（ｕｙｎｅｔｎｗｅｅａａｚｄＭｅｎｉｈｏｅｔｌｅｏｏｉａｅｉｎｓｏｌｔｄｆａｇｉｇＲｉｅＹｅａｇｓｃｉ）ｒｎｌｅａｗｈｌｔｅｐｔｎｉｃｌｇｃｌｅｏａｏｙｅａｒｋｆｔｅｅｈａｙｍｅａｓｗｅｅｃｌｕａｅｎｓｅｓｄｕｉｇＩｄｘｏｅａｃｍｕａｉｎ（）ａｌａａｓｉｓｏｓｅｖｔｌｒａｃｌｔｄａｄａｓｓｅｓｎｅｆｏｃｕｌｔ／。ｓｗｅｌｓＬｒｓｈｎｇｏｇＨａｓｎｍｅｈｄｂｓｄｏｏｃｎｒｔｎａｕｅｎｔｉｔｄＴｅｒｓｌｄｃｔｄｔａ１ＸｉｇｉｇＲｖｒｎｏｔｏａｅｎｃｎｅｔａｉｓｍｅｓｒｄｉｈｓｓｙｈｅｕｔｉｉａｅｔ（）ａｊｎｉｅｏｕｓｎｈｎａ
（有机地球化学国家重点实验室，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，东１广广广州５０４；２中国科学院研究生院，北京１０４；１６０００９３中国环境科学研究院河流与海岸带环境创新基地，北京
１０１）００２
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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（ｄＣ、Ｐ、Ｚ、Ｃ、Ｔ、ＶＭｎＣ、ｕｂｎｒ１、、
国
Ｃｏ和Ｎ）１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ｃｄｎ（）、Ｚ、Ｍｎ和ｃｕ等污染较为严重，其含量范围分别为８５～９ｎ／ｇ５～６ｉｇｋ、１８～２８ｉｇｋ６１ｇｋ、２０３７ｎ／ｇ４９２５ｎ／ｇ和４～４７ｎ／ｇ（）究区域４ｉ０６ｉｇｋ；２研５中多种重金属潜在生态风险指数Ｄ为３９６８博６～９，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Ｔ；３湘江岳阳段沉积物呈现出以Ｃｄ主的多种重金属复合污染特征。１（）为家
关键词：重金属，沉积物，湘江岳阳段，地累积指数，潜在生态风险指数法漠中图分类号：５５Ｐ９Ｐ９；５３文献标识码：Ａ文章编号：３９１２（０２０ —０３００７ —７６２１）１６ —７０
英
Ｔｈｅｏｃｒｎｃ，ｉｔｉｕｔｏｎｄｐｒｌｉｒｉｋａｓｅｓｅｔｏａｅａｓｉｅｉｅｓｃｕｒｅｅｄｓｒｂｉｎａｅｉｎａｙｒｓｓｓｍｎｆｍｈｅｖｙｍｔｌｓｄｍｎｔｎ
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