成都市河流表層沉積物重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險評價

1、成都市河流表層沉積物重金屬污染及潛在生態(tài)風(fēng)險評價尚英男， 倪師軍， 張成江， 黃藝， 尹觀成都理工大學(xué)地球化學(xué)系，四川 成都 610051摘要：根據(jù)流經(jīng)成都市內(nèi)的三條河流(府河、南河、沙河)表層沉積物重金屬數(shù)據(jù)，采用 Hakanson 潛在生態(tài)危害指數(shù)法對重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險進行了評價。結(jié)果表明（1）重金屬潛在的生態(tài)危害因子（Eri）說明大多屬于輕微生態(tài)危害范疇，產(chǎn)生生態(tài)危害的主要重金屬是 Hg、Cd，Cu、Pb 次之，As 影響最?。?（2）多種重金屬的生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）表明河流重金屬污染屬于輕微生態(tài)危害和接近中等生態(tài)危害，其受危害程度由強至弱的次序為：府河，南河，沙河。關(guān)鍵

2、詞：成都；表層沉積物；重金屬；潛在生態(tài)風(fēng)險評價中圖分類號： X522文獻標(biāo)識碼： A文章編號：1672-2175（2005）06-0827-03沉積物是水環(huán)境中重金屬的源或匯，是水環(huán)境重金屬污染的指示劑1。通過各種途徑進入水體的重金屬絕大部分迅速由水相轉(zhuǎn)入固相,結(jié)合到懸浮物和沉積物中2。河流沉積物中微量重金屬元素的含量， 常能提供自然環(huán)境中重金屬轉(zhuǎn)移的信息,這對環(huán)境保護有著重要的意義。河流沉積物重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)評價法是從沉積物中重金屬可能存在的生態(tài)危害效應(yīng)這個角度出發(fā)，利用重金屬總量化學(xué)指標(biāo)分析數(shù)據(jù)，結(jié)合各重金屬污染物生物毒性大小的不同、多種重金屬污染物的綜合作用、污染物的沉積特征、區(qū)域

3、敏感性等因素來綜合評價沉積物中重金屬污染物潛在的生態(tài)危害效應(yīng)，并定量給出生態(tài)危害程度的劃分標(biāo)準(zhǔn)3, 4。1樣品采集和分析測試1.1樣品采集以流經(jīng)成都市內(nèi)的三條河流府河、南河、沙河為調(diào)查對象，各以入口、中段、出口采樣布點控制（共 16 個點） 。使用自制采樣器（直徑 60 mm PVC管一端割成斜面，另一端固定在竹竿上）采集表層（05 cm 左右）淤泥，每樣點由同一斷面上 35 個等量子樣混合而成，約 12 kg。用聚乙烯塑料袋盛裝，封口，以防止污染。具體采樣點如圖 1 所示。1.2樣品的分析測試所采樣品在 25 條件下烘干研碎。由于重金屬沉積物主要富集于細(xì)顆粒中，為使樣品的測定值有可比性，我們

4、選取63 m 的樣品進行分析測定。用 HNO3-HF-HClO4消解后，采用 ICP-AES 和原子吸收等方法測定 Cu、Pb、Cd 等元素，Hg 和 As 元素采用 AFS230 儀測定。樣品的分析由地質(zhì)礦產(chǎn)部成都綜合巖礦測試中心完成。計算結(jié)果見表 1。2結(jié)果與討論2.1重金屬分布規(guī)律分別對三條河流進行各重金屬平均含量統(tǒng)計見表 2。從表 1 的分析數(shù)據(jù)可以看出，除 As、Cd 變異系數(shù)稍小外，Pb、Hg、Cu 的變異系數(shù)都很大。說東風(fēng)渠府河?xùn)|風(fēng)渠河大沙河?xùn)|風(fēng)渠南河清水河府河府0510km一環(huán)路二 環(huán)路三 環(huán)路繞城高速公路公路高 速公路行政區(qū)界河流表層沉積物采樣點147135841 69321

5、211101615圖 1成都市河道表層沉積物采樣點示意圖Fig. 1Sampling Location of Surface Sediments from River in Chengdu表 1成都市河道表層沉積物重金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1Heavy Metals Concentration of Surface Sedimentsfrom Rivers in Chengdumgkg-1元素 平均值最小值最大值中值標(biāo)準(zhǔn)偏差變異系數(shù)(CV)Pb65.2921.127938.465.080.997As8.903.7921.26.455.110.574Hg0.2830.0321.290.0940.

6、3471.226Cu95.7130.665957151.941.588Cd0.540.3490.643表 2成都市三條河流各重金屬平均含量Table 2Mean Concentration of Several Heavy Metals ofThreeRiversSedimentsmgkg-1區(qū)域w(Pb)w(As)w(Hg)w(Cu)w(Cd)沙河108.6813.200.1965.960.63府河52.557.610.27134.580.60南河37.876.300.2261.800.55明由于河流人為污染與自身擾動造成的作用很大。每條河流受污染的主要元素各有不同。

7、沙河受Pb、As、Cd 污染強于府河和南河，府河受 Hg、Cu污染強于沙河和南河。南河相對受重金屬影響較弱。三條河流分別受 5 種重金屬污染程度由強至弱的順序如下。Pb：沙河，府河，南河；As：沙河，府河，南河；Hg：府河，南河，沙河；Cu：府河，沙河，南河；Cd：沙河，府河，南河。2.2重金屬污染評價2.2.1評價方法的選擇近年來，國際上眾多科學(xué)家從沉積學(xué)角度提出了多種重金屬污染評價方法，主要有地質(zhì)累積指數(shù)法（Index of Geoaccumulation）5、污染負(fù)荷指數(shù)法(The Pollution Load Index)6、 回 歸 過 量 分 析 法(Regression Exce

8、ssive Analyse)7、潛在生態(tài)危害指數(shù)法（The Potential Ecological Risk Index）8等。結(jié)合本研究的實際，我們采用瑞典科學(xué)家 Hakanson潛在生態(tài)危害系數(shù)法對成都市河道表層沉積物進行重金屬評價。該方法的優(yōu)勢在于從重金屬的生物毒性角度出發(fā)，反映了多種污染物的綜合影響，并定量地劃分出潛在生態(tài)危害的程度。2.2.2潛在生態(tài)危險指數(shù)(RI)的計算公式該方法對應(yīng)指標(biāo)包括：單一重金屬污染系數(shù)Cfi，多金屬污染度 Cd，不同金屬生物毒性相應(yīng)因子Tri，單一重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險因子 Eri，多金屬潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)（RI） ，關(guān)系如下：Cfi=C表層i/Cni，CdC

9、fi，Eri=TriCfi，RI=Eri。式中 C表層i代表了表層沉積物品的實測質(zhì)量分?jǐn)?shù)，Cni代表沉積物背景參考值，本文采用國際上常用的工業(yè)化以前沉積物中重金屬的全球最高背景值(表 2)9，各重金屬的生物毒性因子見表 3，評價標(biāo)準(zhǔn)見表 4。2.2.3重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價將上述公式及評價指標(biāo)用于對成都市三條河流表層沉積物的計算得出了各采樣點重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)(Eri)及各采樣點潛在生態(tài)危險指數(shù)(RI)列于表 5?？傮w上看來，Pb、Hg、Cu、Cd、As 重金屬潛在的生態(tài)危害系數(shù)大多屬于輕微生態(tài)危害范疇。16個采樣點的重金屬 As 都在輕微生態(tài)危害因子（Eri40） 之內(nèi)， 其它重金屬都

10、有超過此范圍的現(xiàn)象。沙河 3 號采樣點 Eri(Pb)達 55.80，屬于中等生態(tài)危害。Eri(Hg)超過輕微生態(tài)危害的點有 6 個，沙河 3個，府河 2 個，南河 1 個。其中位于府河中段的 10號采樣點 Eri(Hg)達 258，屬于很強的生態(tài)危害。其余 3 點也在中等生態(tài)危害到強生態(tài)危害之間；Eri(Cu)超過輕微生態(tài)危害的點有 1 個，該樣點位于府河上游 Eri(Cu)達 109.83， 屬于強生態(tài)危害； Eri(Cd)超過輕微生態(tài)危害的點有 5 個， 沙河、 府河各 2 個、南河 1 個，均屬于中等生態(tài)危害。三條河流各重金屬元素潛在生態(tài)危害程度由表 3沉積物中重金屬的參考值(Cni)

11、和毒性系數(shù)7Table 3Background reference values (Cni) and toxicitycoefficient(Tri) of heavy metals in sediments元素PbHgCuCdAs背景值/(mgkg-1)25.000.2030.000.5015.00Tri54053010表 4重金屬潛在生態(tài)危害系數(shù)(Eri)，潛在生態(tài)危險指數(shù)(RI)與污染程度的關(guān)系Table 4The potential ecological risk factor(Eri) and potentialecological risk index(RI) about poll

12、ution level指數(shù)類型所處范圍污染程度指數(shù)類型所處范圍污染程度潛在生態(tài)風(fēng)險因子(Eri)Eri40輕微生態(tài)危害潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)(RI)RI150輕微生態(tài)危害40Eri80中等生態(tài)危害150RI300中等生態(tài)危害80Eri160強生態(tài)危害300RI600強生態(tài)危害160Eri320很強生態(tài)危害Eri320極強生態(tài)危害RI600很強生態(tài)危害表 5成都市三條河流表層沉積物各重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)(Eri)及潛在生態(tài)危險指數(shù)(RI)Table 5The potential ecological risk factor(Eri) and potentialecological risk ind

13、ex(RI) of heavy metals in surfacesediments from three rivers in Chengdu區(qū)域采樣編號Eri(Pb) Eri(Hg) Eri(Cu) Eri(Cd) Eri(As)RI沙河121.8066.0018.5065.4014.13185.83218.2440.009.5241.4014.07123.22355.8042.0010.6734.805.51148.7747.6832.009.8335.405.9990.9055.166.406.4513.204.335.51平均值21.7437.2810.9938.048.80116.8

14、5府河611.28134.0010.9828.206.07190.53812.0618.809.540.207.0787.63104.50258.005.1013.202.53283.33127.2013.606.20244.155.10139.0611.807.2525.805.4959.40144.466.80109.8312.604.18137.871524.4013414.6373.806.01252.84164.5810.205.8513.802.9337.36平均值9.6973.4022.1028.954.79138.01南河74.229.005.4311.403.6933.749

15、7.4618.0010.2818.604.1658.501111.04106.0015.1869.604.75206.58平均值7.5744.3310.3033.204.2099.61總平均值13.0656.6615.9532.595.94124.19大到小依次為：沙河：CdHgPbCuAs； 府 河 ： HgCdCuPbAs ； 南 河 ：HgCdCuPbAs。以單個重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)(Eri)來評價，成都市河道表層沉積物以Hg、Cd 污染嚴(yán)重；Cu、Pb 次之；As 最弱。多種重金屬的生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）表明：大多采樣點（11 個）生態(tài)危害較輕。其余 5 個采樣點潛在生

16、態(tài)風(fēng)險指數(shù) 150RI300，其中沙河 1 個，府河 3 個，南河 1 個，均屬于中等生態(tài)危害范疇。三條河流平均潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）相差很小，其由大到小的次序為：府河南河沙河。本文未考慮重金屬的形態(tài)，而重金屬的生物毒性及生態(tài)效應(yīng)與其賦存形態(tài)有關(guān)，這方面的內(nèi)容有待進一步深入研究。3結(jié)論（1）三條河流各重金屬含量由大到小的順序為：Pb：沙河，府河，南河；As：沙河，府河，南河；Hg：府河，南河，沙河；Cu：府河，沙河，南河；Cd：沙河，府河，南河。（2）重金屬潛在的生態(tài)危害因子表明大多屬于輕微生態(tài)危害范疇。各河流各重金屬元素潛在生態(tài)危害程度由大到小依次為：沙河：Cd，Hg，Pb，Cu，As；府

17、河：Hg，Cd，Cu，Pb，As；南河：Hg，Cd，Cu，Pb，As。產(chǎn)生生態(tài)危害的主要重金屬是Hg、Cd，Cu、Pb 次之，As 影響最小。（3）多種重金屬的生態(tài)系統(tǒng)的潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（RI）表明河流重金屬污染屬于輕微生態(tài)危害和接近中等生態(tài)危害，三條河流的危害程度由大到小的順序為：府河，南河，沙河。參考文獻：1FORSTNER U. Metal Pollution in the Aquatic EnvironmentM.Berlin: Springer Verleg, 1978: 110192.2LIVETT E A. Geochemical monitoring of atmospheri

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