黄浦江沉积物重金属的污染及评价

2024-10-02

黄浦江沉积物重金属的污染及评价(7篇)

1.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇一

厦门湾海域表层沉积物重金属和多环芳烃污染特征及生态风险评价

摘要:研究了厦门湾海域表层沉积物中Cu,Pb,Zn,Cr,Cd,Hg和As和16种多环芳烃的`分布、来源及潜在的生态风险.结果表明:(1)Cu,Pb和As平均含量均介于效应浓度区间低值(ERL)和效应浓度区间中值(ERM)之间,而大多数站位Zn,Cr,Cd和Hg平均含量则低于ERL值;(2)沉积物多环芳烃(PAHs)以石油或油料燃烧来源为主,PAHs的总量远低于ERL值(4000μg・kg~(-1));(3)重金属与低环PAHs相关性显著,易发生交互作用;(4)利用沉积物平均效应区间中值商法(mERM-Q)进行沉积物生态风险评价发现,o笃湖表层沉积物对海洋底栖生物可能存在较强的生物毒性风险.Abstract:Heavy metal and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are often present together in sediment environment, and their combined pollution has become one of the important directions of environmental sciences. Bottom surface sediments from 12 stations within Xiamen bay were analyzed for Cu, Zn, Pb, Zn, Cr, Cd and 16 priority PAHs. The results indicated that As, Pb and Cu were grouped between the effects range-low (ERL) and effects range-median(ERM), and Zn, Cr, Cd, Hg were grouped below ERL at most sites. Total PAH levels were far below ERL of 4000 μg kg~(-1) , and both petrogenic and pyrogenic inputs were significant to the observed PAH levels. The results that have shown a good correlation between heavy metals and low-ring PAHs indicated that they have similar chemical behaviours in the environment. By applying of mean Effects Range Median quotients (mERM-Q), it was found that the Yundang Lagoon with mERM-Q value close to 0.5 would be expected to have the greatest potential toxic risk in amphipod within Xiamen bay and its adjacent areas.作 者:李庆召 李国新 罗专溪 张娴 颜昌宙 LI Qing-zhao LI Guo-xin LUO Zhuan-xi ZHANG Xian YAN Chang-zhou 作者单位:李庆召,李国新,LI Qing-zhao,LI Guo-xin(中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室,厦门,361003;中国科学院研究生院,北京,100049)

罗专溪,张娴,颜昌宙,LUO Zhuan-xi,ZHANG Xian,YAN Chang-zhou(中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室,厦门,361003)

期 刊:环境化学 ISTICPKU Journal:ENVIRONMENTAL CHEMISTRY年,卷(期):,28(6)分类号:X13关键词:重金属 多环芳烃 沉积物 生态风险评价 厦门湾. Keywords:heavy metal PAHs sediment ecological risk assessment Xiarnen bay.

2.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇二

由于人口的增多, 经济的发展, 使得含重金属的污染物排放量加大。水中重金属离子在一定作用下, 最终大部分会进入沉积物, 故而水体沉积物可以作为水环境中重金属的主要蓄积库[1], 能够反映出河流受重金属污染状况。前人对沉积物重金属研究已有不少, 如化学、生态学和毒理学等多学科综合评价方法[2,3]、模糊集理论[4]、回归过量分析[5]、脸谱图法[6]、地积累指数法[7,8,9]等。Hakanson生态风险指数法不仅能够反映某一特定环境下沉积物中各种污染物对环境的影响以及多种污染物的综合效应, 而且用定量的方法划分出潜在生态风险的程度, 因而该法是沉积物污染评价中应用较为广泛的方法之一。在此, 对清江河底表层沉积物进行采集, 分析其中的重金属含量, 用生态风险指数法评价清江河重金属综合污染效应, 找出主要风险因子, 定量剖析典型污染物的潜在生态风险状况。

2 样品采集与分析

2.1 样品采集

在恩施州清江河恩施段的6个断面采集沉积物样, 断面编号QJ1~QJ6, 用抓斗式采泥器采取5 cm~15 cm表层沉积物, 每断面在河流距河岸1/4, 1/2, 3/4处采集样品, 混合泥样装入聚乙烯塑料袋中密封, 在冰箱 (4 ℃) 中保存, 以备处理分析之用。

2.2 样品处理与分析

将样品自然风干, 剔出杂草等杂物, 用玛瑙研磨过100目筛, 筛下物质储存于广口瓶中, 编号冷冻保存待用。称取样品, 采用HNO3-HF-HClO4消解, HNO3溶液定容。自配标准液, 绘制标准曲线, 采用原子吸收测定4种重金属 (Cu, Zn, Pb, Cd) 含量, 多次测量取其均值, 减小误差。

3 结果与讨论

3.1 沉积物重金属含量

沉积物中重金属分析结果见表1。

3.2 重金属的潜在生态风险评价

为定量确定重金属生态风险程度, 采用瑞典科学家Hakanson的潜在生态风险指数法对多种重金属污染物进行综合评价, 评价公式如下:

RΙ=imEri=imΤri×Cfi=imΤri×CiCni

其中, RI为沉积物中多种重金属潜在生态风险指数;Eri为潜在生态风险参数;Tri为单个污染物毒性参数, 反映其毒性水平和生物对其污染的敏感程度;Cfi为单一污染物污染指数;Ci为沉积物中污染物的实测浓度;Cni为参比值, 采用全球工业化前沉积物中重金属的最高背景值, 重金属Cu, Zn, Pb, Cd最高背景值分别为30 mg/kg, 80 mg/kg, 25 mg/kg, 0.5 mg/kg, 对应的毒性系数分别为5, 1, 5, 30[11]。潜在生态风险程度级别划分[12]见表2。

潜在生态风险参数与指数结果见表3, 参照潜在生态风险程度可以看出, 从重金属潜在生态风险Eri参数来看, Cu平均值为8.7 (7.0~12.6) , 处于低风险;Zn平均值为1.8 (1.4~2.9) , 处于低风险;Pb平均值为7.3 (5.6~10.1) , 处于低风险;Cd平均值为65.1 (19.8~154.4) , 介于低风险到重风险之间, 不同断面潜在生态风险参数差别较大, 应引起重视。说明4种重金属中, Cd为研究河段主要污染物, 其潜在生态风险最大。

就采样断面而言, 6个断面的重金属污染大部分处于低潜在生态风险, 但个别断面 (QJ3断面) 处于中潜在生态风险。

4 结语

3.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇三

关键词 沉积物;重金属;评价

中图分类号:X-1 文献标识码:A

The evaluation methods of heavy metals in sediment

Li Huan1, Chen Liang 2

(1Changsha Environmental Protection College, Changsha, Hunan 410004, China;2 Hunan environmental protection science research institute,Changsha, Hunan 410004, China

Abstract This article review evaluation methods of heavy metals in sediment.Put forward the evaluation procedure of heavy metal in sediment.It need to make sure of the background value, and then measuring method, finally to determine the appropriate evaluation method, in order to accurately evaluate sediments of heavy metal pollution.

Key words Sediment;Heavy metals; Pollution evaluation;methods

近年来,河流沉积物中重金属的污染防治问题取得了一定的研究进展。本文拟对河流沉积物重金属污染评价方式方法做了综述,以期进一步推动该领域的发展。对于重金属的污染评价可以分三步走,先确定背景值,再定测量方法,最后确定合适的评价方法做出科学的判断。

1.重金属元素背景值及其确定方法

重金属环境背景值是指水体、土壤、岩石、生物等在未受污染和破坏的情况下,各种地质、地球化学作用,如地质构造活动、岩石风化、侵蚀及水动力作用等自然过程作用的结果,形成了重金属元素的自然丰度和分布状态[1]。Matschullat等[2]认为,背景值并不一定等于样品中元素与组分的最低含量,背景值只是区别样品中自然存在和人为因子影响元素或组分含量的一种相对测度,并强调不同区域背景值的差异。

作者简介:李欢(1983-),女,汉族,湖南长沙人,长沙环境保护职业技术学院讲师、工程师,研究方向:重金属污染治理、水处理技术、环境规划。地址:长沙环境保护职业技术学院环境工程系,410004.邮箱562025490@qq.com。

重金属背景值是研究与评价环境中重金属污染和制定环境质量标准的前提和基础。许多学者曾用页岩的平均组成[3]或地壳重金属元素的平均丰度[4]作为全球沉积物的比较基准。但这种单一基准忽视了不同地区间固有的地球化学特征差异,易导致错误结果的产生。在实际工作中,人们倾向于采用区域背景值。确定既定河流沉积物重金属元素背景值的基本方法有两种:①以未受污染流域沉积物重金属含量作为背景值[5];②通过取柱状样获取工业化以前的沉积物样品,以其中重金属含量作为背景值[6]。

2.沉积物中重金属测定方法

重金属检测方法主要有原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和ICP-AES、ICP-MS等[7]。各类测定方法比较见表1。

表1 各类沉积物重金属测定方法比较

方法名称特点应用

原子吸收光谱法检测限低, 方法精密度和重现性良好,但由于一次只能检测一种元素, 不适宜大批量样品多元素检测。样品单一元素测定

石墨炉原子吸收光谱法检测限低, 方法精密度和重现性良好,但由于一次只能检测一种元素, 不适宜大批量样品多元素检测。样品单一元素测定

ICP-AES能同时进行多元素检测, 但由于检出限相对较高, 不能满足样品中痕量元素的直接检测需求。样品多元素、非痕量元素测定

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测限低、动态线性范围宽、干扰少且易消除等优点[8]适用于多元素检测。目前已经在环境分析、卫生防疫方面有广泛的应用[9]

由表1可以看出,在环境监测中,对于重金属测定,最适宜选择的是检测限低、动态线性范围宽、干扰少且能同时进行多元素检测的电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)。

但是对于沉积物中重金属元素的测定,不同区域或同一区域不同实验室间所测数据差别较大。故在将数值测定出来之后,还需对所测数据进行归一化处理[10],使不同沉积特征的沉积物中的重金属含量具有可比性。归一化的前提是在自然条件下重金属总量与归一化因子之间有良好的正相关性。目前,沉积物中重金属的归一化主要有两种方法,一种是用保守元素对沉积物中的重金属含量进行归一化,一种是以粒度组成对沉积物中的重金属含量进行归一化。

3.沉积物中重金属污染评价方法

开展沉积物重金属污染评价的第三步为确定适合该沉积物特性的重金属污染评价方法。

目前,国内外关于沉积物重金属污染评价方法很多[11],常用且具有代表性的主要有: 沉积物质量标准法、地累积指数法[12]、沉积物富集系数法、潜在生态危害指数法[13]、回归过量分析法[14]、脸谱图法、污染负荷指数法、生物效应数据库法、综合响应因子法、次生相与原生相分布比值法、次生相富集系数法等[15]等,这些评价方法各具特色,但迄今为止尚没有成熟的方法和统一的标准[16]。表2介绍了几种主要的重金属污染评价方法特点。

表2 主要的重金属污染评价方法

方法名称特点及应用

地累积指数法侧重于单一的元素的评价,忽视区域差异、不同元素的污染贡献比率和对生物的有效性,不能反映重金属来源、化学活性和生物可利用性;考虑了成岩作用对土壤背景值的影响。

沉积物富集系数法(SEF)不能有效地评价重金属的迁移特性和可能的潜在态危害;可以一般地了解重金属的污染程度,难以区分沉积物中重金属的自然来源和人为来源,难以反映沉积物中重金属的化学活性和生物可利用性。

潜在生态危害指数法(PERI)简便、快速且较为准确;但在评价中未考虑部分因素的影响,如水文、地貌等沉积环境条件对元素地球化学分布的影响

次生相与原生相分布比值法(RSP)适用于小区域的同源沉积物

水体沉积物重金属质量基准(SQC)法易于定量化和模型化,结合重金属存在形态分析,可很好地反映沉积物来源和背景差异;但由于该方法是建立在3个基本经验假设基础上的,会带来某些不确定性和误差;另外,该方法没有考虑“硬度”和环境pH值的影响。

SEM /AVS法它可以解释厌氧沉积物中重金属产生生物毒性的原因;但该方法不能评价规定以外的二价金属离子的毒性。

4.讨论

按照三步走的评价步骤,为达到最优的评价效果,建议在评价沉积物重金属污染情况时,应根据各类评价方法自身的特点、适用条件、应用价值和局限性,按不同的目的和要求合理选择评价方法,必要时可以采取多种评价方法相结合,取长补短。

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4.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇四

海河干流(市区段)表层沉积物重金属污染及变化趋势分析

根据1990-监测资料,对海河干流(市区段)沉积物中重金属的现状和变化趋势进行了分析,采用地积累指数和Hakanson危害指数对海河干流(市区段)沉积物重金属富集现状和对水生生物危害进行评估.结果显示:海河干流(市区段)表层沉积物除Zn外,均呈现污染下降趋势.海河干流(市区段)沉积物中重金属对生物潜在危害顺序为Cd>Hg>As>Cu>Pb>Cr>Zn,各项指标对生物潜在危害性上游大于下游.

作 者:张淑娜 刘伟 王德龙 ZHANG Shu-na LIU Wei WANG De-long  作者单位:天津市环境监测中心,天津,300191 刊 名:干旱环境监测 英文刊名:ARID ENVIRONMENTAL MONITORING 年,卷(期):2008 22(3) 分类号:X522 关键词:海河干流   重金属   富集   生态风险  

5.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇五

厦门典型养殖海域沉积物中重金属及其环境质量评价

根据8月对厦门典型养殖海域--同安湾及大嶝海域表层沉积物的调查资料,分析了表层沉积物中重金属的质量分数,研究了表层沉积物中有机质以及与重金属的相关性,并运用单因子评价法评估了沉积环境质量.结果表明:同安湾和大嶝海域表层沉积物中Hg,Cd,Pb ,Cu ,As的.平均质量比分别为0.060,0.057,31.8,20.4,7.27 mg/kg 和0.047,0.096,26.6,25.2,6.65 mg/kg;各重金属元素之间(除Cd外)呈显著的正相关,与有机质也呈很好的正相关关系;各要素均未对研究海域表层沉积物构成污染,表层沉积物质量符合国家一类沉积物标准.

作 者:庄宏儒 ZHUANG Hong-ru 作者单位:厦门市水产研究所,福建,厦门,361005刊 名:海洋科学 ISTIC PKU英文刊名:MARINE SCIENCES年,卷(期):30(7)分类号:P595关键词:重金属 沉积物 环境质量 厦门

6.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇六

根据和长江口及邻近海域表层沉积物样品的粒度组成和元素铬、铜、镍、铅、锌、铝、钙和锶的含量,分析了重金属元素含量的分布特征,探讨了含量的变化趋势及其对人类活动的响应.自三峡工程一期蓄水完成到206月,长江输沙量逐年减少,长江口海域沉积物中黏土的百分含量明显增加,但是沉积物分布的总体格局并没有发生明显的`变化.重金属元素大多在泥质区沉积物中富集,高值区沿岸线呈带状分布,在最大浑浊带和口外羽状锋处达到峰值.在长江大量物质输入的背景下,研究区沉积物中重金属元素含量相对其他类似河口较低.河流的陆源颗粒输入、水动力条件、细颗粒物质的吸附以及絮凝作用是控制沉积物中重金属元素含量分布的主要因素,氧化还原条件也对重金属元素含量变化有一定的影响.人类活动(重大工程的建设和人为污染)对长江口外泥质区中重金属元素含量有重要影响,尤其对铅和锌的含量及其分布的影响显著.自20三峡工程一期蓄水以来,长江口海域表层沉积物中重金属元素沉积机制未有明显的变化,但是重金属元素含量有逐渐降低的趋势.

作 者:董爱国 翟世奎 ZABEL Matthias 于增慧 DONG Ai-guo ZHAI Shi-kui ZABEL Matthias YU Zeng-hui 作者单位:董爱国,DONG Ai-guo(中国海洋大学,海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东,青岛,266100;不来梅大学,海洋地球科学学院,不来梅,D-28334)

翟世奎,于增慧,ZHAI Shi-kui,YU Zeng-hui(中国海洋大学,海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东,青岛,266100)

ZABEL Matthias,ZABEL Matthias(不来梅大学,海洋地球科学学院,不来梅,D-28334)

7.黄浦江沉积物重金属的污染及评价 篇七

关键词 阅海湿地 ;沉积物 ;重金属污染 ;危害评价

分类号 X820.4

Potential Ecological Risk Assessment of Heavy Metals

in Superficial Sediments of Yuehai Wetland

ZHU Wei NI Xilu

(State Key Laboratory of the Seedling Bioengineering / Ningxia Institute of Forestry,

Yinchuan, Ningxia 750004)

Abstract In order to investigate heavy metal pollution and its potential ecological risk in sediments of Yuehai wetland, content and accumulation of heavy metals (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) were investigated. The highest values for heavy metals concentrations in sediments before the modern industrialization of the world and the natural background values were used to analyze the accumulation coefficient and potential ecological risk (PER) coefficients for heavy metal. The PER index for each sample location was also discussed. The method for evaluating PER index presented by Lars Hankanson was applied to assess the ecological risk. The results showed that when the highest values for heavy metals concentrations in sediments before the modern industrialization of the world were taken as references, the accumulation order for those heavy metals was Cr>Pb>Zn>Cu>As>Cd>Hg, the potential risk order of elements was Cd>As>Hg>Pb>Cu>Cr>Zn. The 4th sample point was under the highest potential risk,, which is much higher than other elements, the while the others had relatively small risk. To sum up, the potential ecological risk of Yuehai wetland was light, at least not very serious.

Keywords Yuehai wetland ; sediment ; heavy metal pollution ; risk assessment

通过各种渠道进入水体的重金属绝大部分被悬浮颗粒吸附,并在水动力作用的搬运过程中,当其负荷量超过水体搬运能力时,便逐步沉积下来,导致沉积物中重金属含量比水中高很多倍。因此,开展沉积物中重金属含量特征和潜在生态风险评价的研究不仅为湿地中重金属污染的来源、现状和监测提供科学依据,而且对生物多样性和人类生存环境的保护具有深远的科学意义,因此,近些年沉积物重金属的生态效应一直是研究的热点[1-4]。

相对其他类湿地而言,城市湿地更易受到人类活动的影响,特别是在人口稠密的城市,部分未经处理的生活污水、工业废水、农田退水及暴雨径流会直接排入湿地中,而其中包含的重金属污染物则可能会对城市湿地生态系统产生负面影响[5]。阅海湿地地处银川市金凤区,是由原天然的大、小西湖经人工开挖、连通而形成的中型湖沼。地理位置介于东经106°11′~106°14′,北纬38°31′~38°37′之间,平均海拔1 104~1 107 m;湿地面积2 000 hm2,是宁夏境内西北候鸟迁徙的重要停留与繁衍地,也是银川市范围内重要的天然湿地,对城市生物多样性的保护和生态环境的改善有着重要的作用。2003年,阅海湖通过人工运河——艾依河与沙湖、鹤泉湖等10多个湖沼相连通,沿途农业用水、洪水、少量生活工业用水均排入该湖[6],加上富含营养盐的黄河水源补给和不合理的渔业资源开发等,使阅海湿地生态环境健康状况逐步恶化,水质呈典型中度富营养化湖泊特点,湖泊系统的生态和社会功能逐渐被削弱。

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目前,国内外已有关于城市湿地沉积物中重金属分布规律及其污染评价生态风险的报道[7-8]。关于阅海湿地的研究主要集中在水体污染的环境功能影响、水质综合评价、生态需水量、环境承载力、生态系统保护、恢复与利用等研究[9-14],湿地重金属相关研究鲜见报道。为查明银川市阅海湿地底泥重金属污染现状,预测其发展趋势,本文以湖泊表层沉积物为研究对象,通过对重金属含量的差异性分析,研究重金属元素在湖泊底泥中的污染状况,重点对国内外研究中普遍认为对生态环境有重要影响的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn这8种元素进行讨论,并采用潜在生态风险指数法[15]对其潜在生态风险进行评价,以期为阅海湿地重金属污染防治与治理提供参考,对银川市湖泊湿地保护与开发具有重要的借鉴意义。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 采样时间与点位

采样时间为2013年8月底;采样方法:在阅海湖由北向南均匀设置5个断面带,采用机械采样与随机采样结合的方法,用抓斗式采泥器采集底泥,每个断面带的3个底泥样品各取等量充分混合后取1 kg,装入聚乙烯样品袋带回,共采集样品11个。其中,样品1~5为断面带样品,另外在湿地进水口(10)、出水口(8)、围网养殖区(9、11)、城市排污口(7)、农田退水口(6)采集混合底泥样品6个,具体点位见图1。

1.1.2 试验仪器

等离子体质谱仪(美国热电公司X SeriesⅡ),等离子体光谱仪(美国热电公司 IRIS Intrepid II);原子荧光光谱仪(国家工程中心实验工厂 XGY-1011A型)。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

将取回的底泥放在阴凉通风的地方阴干、均一,然后用玛瑙钵研磨过200目尼龙筛后送样分析。本研究的阅海湿地底泥样品检测的重金属污染指标有As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn。

1.2.2 样品检测时间、地点、方法

2013年9月上旬,样品经预处理后送中国地质科学院-地球物理地球化学勘查研究所分析检测。其中,As全量测定采用氢化物-原子荧光光谱法;Hg全量采用冷蒸气-原子荧光光谱法;Cr全量采用等离子体光谱法;其他元素均采用等离子体质谱法测定。

1.2.3 重金属潜在生态危害评价方法

从沉积学角度对重金属污染及其环境风险的研究备受关注[16-18]。关于底泥的污染评价,应用较多的有生物效应数据库、潜在生态危害评价、地质累积常数、多变脸谱图、污染负荷指数法等方法。生物效应数据库方法是目前美国、加拿大、北欧等国家和地区进行评价沉积物重金属质量基准的方法[19]。本文主要运用潜在生态危害指数法进行评价。

1.2.4 统计分析

利用Microsoft Excel进行数据描述和分析。

2 结果与分析

2.1 各湖泊湿地底泥重金属特征

阅海湿地底泥常见重金属元素含量如表1所示。

由于湿地自身环境的异质性,导致湿地各采样点底泥重金属含量具有一定的差异性,其中:Pb的差异性最大,变异系数为30.24%;Cr的差异性最小,变异系数仅为6.27%。根据湿地底泥重金属含量(表1),结合中国《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)的一级、二级自然背景值[20]和宁夏背景值[21](表2)可知:所有采样点中,4号点的Cd、Cr、Ni含量都是最高的,7号点Hg、Cu含量最高,1号点Zn含量最高,11号点As含量最高,10号点Pb含量最高。整体来看,阅海湿地底泥各重金属元素平均含量均小于一级自然背景值(理想值),单个采样点来看,4号点的Cd、7号点的Cu、10号点的Pb含量高于一级自然背景值,尤其是Pb污染相对较严重,但都远小于国家二级自然背景值。因此,阅海湿地底泥重金属污染程度相对较轻。值得关注的是,除了As和Ni,其他重金属元素均值均高于宁夏背景值,说明随着时间的流逝,各种工农业及人类活动,导致湿地底泥重金属含量有增加的趋势。

2.2 湿地重金属的富集情况

通常采用富集系数来衡量单种重金属的富集程度,富集系数可表示为:

Cif=Cim/Cin(1)

式中:Cim为底泥中重金属i含量的实测值;Cin为计算所需的参比值(环境背景值)。

本文采用Lars Hankanson 提出的现代工业化前正常颗粒底泥中重金属含量的最高背景值[16]为参比值(表2)来反映调查湖泊重金属的实际污染程度。由于缺乏宁夏黄河流域湿地周边环境土壤这8种重金属的背景值,而各湿地大多属于国家级湿地自然保护区,所以选用我国《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)的一级自然背景值[15]为参比值(表2),来反映宁夏黄河流域湖泊湿地的相对污染程度。二者相结合能较好地反应湖泊潜在的生态危害程度。根据式(1)计算出各采样点重金属的富集系数,结果见表3、4。

从表3可知,以现代工业化前正常颗粒沉积物中重金属含量的最高背景值为参照,阅海湿地底泥重金属中Cr的富集程度最高,平均富集系数达1.03,其次是Pb、Zn、Cu的较低,Hg的富集程度最低,平均富集系数仅为0.11。单元素富集程度Pb最高,富集系数为1.85,来自10号采样点,远高于其他采样点(0.80~1.00)。由表4可知,以我国《土壤环境质量标准》一级自然背景值为参照,Cd的富集程度最高,平均富集系数达0.81,其次是As较低,Hg的富集程度最低,平均富集系数只有0.18。

2.3 生态危害指数RI(Risk Index)

采用瑞典学者Lars Hakanson潜在生态危害指数法,对阅海湿地11个采样点沉积物中重金属的潜在生态危害进行评价。

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该方法利用沉积物中重金属相对于工业化以前沉积物的最高背景值的富集程度及相应重金属的生态毒性系数进行加权求和得到生态危害指数。计算方法为某一区域沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI可分别表示为:

E=TgC=Tg(2)

RI=E=TgC=Tg(3)

C为表层沉积物重金属i浓度的实测值;C为计算所需的参照值,参照值采用工业化以前沉积物中重金属的最高背景值(表2);T为重金属i的毒性系数,它主要反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度。以工业化以前沉积物的最高背景值为参比值,可在更大程度上反映可能的潜在危害程度(表4)。本研究中Hg、As、Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、的值分别取40、10、5、1、5、30、2。沉积物重金属生态危害程度的划分标准[15]见表5。

评价结果显示,阅海湿地底泥重金属生态危害系数均远小于40,表明生态危害程度都很轻微。其中,单项生态危害系数较高的是Cd,均值为9.75,有4个采样点的生态危害系数都超过10,远高于其它元素。按生态危害系数阅海湿地各采样点底泥重金属元素生态危害排序为:Cd>As>Pb>Hg>Cu>Cr>Zn。湖泊底泥中多种重金属的潜在生态危害指数RI显示,阅海湿地各采样点底泥重金属生态危害系数远小于40,生态危害指数远小于150,危害程度都为生态轻微危害。其中,采样点4底泥重金属潜在生态危害程度相对最高,RI为37.56,最低为6号采样点,只有27.98。总体而言,阅海湿地底泥重金属生态危害程度还是比较轻的,详见表6。

3 讨论与结论

阅海湿地表层沉积物重金属分析结果表明,以土壤环境质量国家一级自然背景值为参比值,各采样点沉积物重金属中,仅4号采样点的Cd含量、7号采样点的Cu含量、10号采样点的Pb含量高于自然一级背景值,说明阅海湿地沉积物重金属污染程度很低。已有研究表明:沉积物中的Cd含量与生活排污和化肥农药的流失严重有着密切联系,Cu 元素常用于杀虫剂、杀菌剂及工业生产;Zn 元素在工业用途上极为广泛,如冶金、印刷、染料、杀虫剂等均有用及,大部分的锌盐均可溶于水,在工业废水中,往往存在大量锌盐。7号点位于城市排污口附近,旁边有银川市第四污水处理厂,Cu、Hg含量均为11个采样点中最高;10号点为阅海湿地进水口,而且紧邻繁华路段,汽车尾气也是 Pb 污染的一个重要来源;4号点附近有围网养殖,人为干扰较大,且靠近城市排污口。总的来看,阅海湿地重金属可能来源为(1)农业来源:周边有大量农田,污水灌溉、农药、劣质化肥等的不合理使用,随农田退水流进阅海,渔业养殖废水偷排;(2)工业污染:水源上游工业废水等。

以现代工业化前正常颗粒底泥中重金属含量的最高背景值为参比值,阅海湖泊湿地重金属富集顺序为:Cr>Pb>Zn>Cu>As>Cd>Hg。由此可见,实际污染程度相对较严重的重金属主要为Cr、Pb、Zn。利用生态危害指数对阅海湿地表层沉积物重金属进行评价,生态危害排序为:Cd>As>Pb>Hg>Cu>Cr>Zn。宁夏湿地沉积物重金属相关研究很少,因此,本研究结论无法与以往数据对比,但可作为银川市环保等政府部门制定相关政策时的参考依据。总体而言,银川阅海湿地表层沉积物中重金属生态危害程度还是较小的。

随着工业现代化的快速发展、生活污水的不达标排放以及农田化肥的大量使用等,银川阅海湿地已受到重金属污染,无论以单种重金属的潜在生态危害系数,还是以多种重金属的潜在生态危害指数进行评价,湿地都受到了较轻微的重金属污染,尤其是个别采样点沉积物中Cd、Cu、Pb含量超过土壤一级自然背景值,而且除了As、Ni外,其他元素含量均超过了宁夏背景值,即重金属元素含量一直在缓慢上升,应该引起环境监测和环境治理等部门的关注,采取适当补救及保护措施,从而为整个阅海湿地的保护及可持续开发、利用提供科学依据。

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