吳建蘭，沈紅軍

(1.南通市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 南通 226001;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

·解析評價·

南通市濠河沉積物重金屬污染特征及生態(tài)環(huán)境風險評價

吳建蘭1，沈紅軍2

(1.南通市環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇 南通 226001;2.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 南京 210036)

對濠河沉積物重金屬污染的總體水平進行調查，采用地累積指數法、內梅羅綜合污染指數法和潛在生態(tài)危害指數法評價南通市濠河沉積物重金屬污染現(xiàn)狀及潛在生態(tài)環(huán)境風險，分析2001—2011年濠河沉積物重金屬污染變化趨勢。結果表明，濠河重金屬污染程度屬于中污染水平，重金屬潛在生態(tài)危害屬較強級別，毒性系數較大的總鎘潛在生態(tài)危害排在首位，總鎘應作為今后濠河水環(huán)境綜合整治的重點防控指標。

濠河;沉積物;重金屬;地累積指數法;生態(tài)危害系數;內梅羅綜合污染指數;變化趨勢

河流沉積物是水環(huán)境的重要組成部分，水體沉積物既是重金屬進入水體后的匯集地，又可通過一系列機械遷移、物理化學遷移、生物遷移釋放出累積的重金屬，造成水體的“二次污染”，降低水體功能，產生生物毒性效應，因此河流沉積物中重金屬含量常被用作判別水環(huán)境質量的指標［1-3］。

濠河是南通古護城河，環(huán)抱南通老城區(qū)，從20世紀90年代起，南通市政府采取關遷沿河企業(yè)、生活污水入管截流、河道整治及利用長江潮汐引排水、沿河建設生態(tài)濕地等一系列措施改善濠河水質，近年來濠河水質均達到地表水Ⅳ類標準，2005年濠河風景區(qū)榮獲“中國人居環(huán)境范例獎”。但由于濠河為封閉水體，定期通過泵站經通呂運河引排水，多年來積累于河底重金屬污染仍然存在，文章通過對2001—2011年濠河沉積物重金屬污染狀況進行調查，評價其變化趨勢與潛在危害［4-6］，為濠河綜合整治及水體環(huán)境進一步改善提供基礎信息。

1 樣品采集與分析

1.1 樣品采集

南通市環(huán)境監(jiān)測中心站在濠河布設5個沉積物監(jiān)測斷面(見圖1)，依次為:北濠橋、躍南橋、三元橋、長橋、和平橋，每個斷面采用梅花形采樣法采集沉積物，樣品就地混合，裝入聚乙烯袋中，監(jiān)測頻次為一年一次。

1.2 樣品分析

樣品采集后立即帶回實驗室，于通風、陰涼處自然風干，用四分法分出10 g樣品，剔除動植物殘體及礫石，碾磨后，通過100目塑料篩，處理好的樣品待測。

圖1 南通市濠河沉積物監(jiān)測點位

總鉛、總鎘、總鉻、總銅分析方法采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法，總汞、總砷分析方法采用原子熒光法。

2 評價方法

2.1 地累積指數法

采用地累積指數法對濠河沉積物重金屬單項指標污染狀況進行評價，地累積指數(Igeo)采用公式(1)進行計算:)

式中:Cn——重金屬的實測值;Bn——土壤元素背景值，mg/kg。采用江蘇省土壤C層土重金屬算術平均值［7，8］，地累積指數分級見表 1。

表1 地累積指數分級

2.2 潛在生態(tài)危害指數法

采用潛在生態(tài)危害指數法對濠河沉積物重金屬生態(tài)環(huán)境風險進行評價。潛在生態(tài)危害指數采用公式(2)進行計算:

式中:Ci——重金屬實測值;Si——為土壤元素背景值。采用江蘇省土壤C層土重金屬算術平均值。

式中:RI——潛在生態(tài)危害指數。

沉積物重金屬潛在生態(tài)危害的劃分標準見表2［9-11］，中國土壤元素背景值中江蘇省土壤 C層土重金屬算術平均值與毒性系數見表3。

表2 沉積物重金屬潛在生態(tài)危害的劃分標準

表3 重金屬背景值與毒性系數

2.3 內梅羅綜合污染指數法

采用內梅羅綜合污染指數法對濠河沉積物重金屬綜合污染狀況進行評價，內梅羅綜合污染指數采用公式(5)進行計算。

式中:Ph——綜合污染指數;Pmax——各單項指標中最高值——各單項指標的均值;Pi——各污染物單項污染指數。

沉積物綜合污染狀況分級標準見表4。

表4 沉積物分級標準

3 監(jiān)測結果及評價

3.1 監(jiān)測結果

2011年濠河沉積物重金屬監(jiān)測及評價結果見表5。

3.2 評價結論

采用地累積指數法對濠河沉積物重金屬單項指標污染狀況進行評價，結果見表6。南通市濠河沉積物基本沒有受到總汞、總鉻的污染，總砷與總鉛處于輕度污染，總銅處于偏中度污染，總鎘處于中度污染。濠河各斷面重金屬單因子污染分布基本一致，具體表現(xiàn)為總鎘、總銅污染相對較重，總砷、總鉛污染相對較輕，總汞、總鉻基本沒有污染。

表5 2011年濠河沉積物重金屬監(jiān)測及評價結果

表6 2011年濠河沉積物重金屬單項指標地累積指數

采用內梅羅綜合污染指數法對濠河沉積物重金屬綜合污染狀況進行評價，結果見表5。濠河重金屬綜合污染指數為7.1，污染程度屬于中污染水平，各斷面重金屬污染程度由大到小依次為北濠橋＞三元橋＞和平橋＞長橋＞躍南橋，其中，北濠橋屬于重污染水平，三元橋、和平橋、長橋屬于中污染水平，躍南橋屬于輕污染水平。總鎘污染負荷占比43.2%，總銅污染負荷占比為27.1%，濠河重金屬污染的主要污染因子為總鎘、總銅。

采用潛在生態(tài)危害指數對重金屬的生態(tài)環(huán)境風險進行評價，結果見表7。受總鎘的影響，南通市濠河沉積物重金屬潛在生態(tài)危害屬較強級別，北濠橋、三元橋、和平橋斷面沉積物重金屬潛在生態(tài)危害屬較強級別，長橋、躍南橋斷面沉積物重金屬潛在生態(tài)危害屬中等級別。重金屬生態(tài)環(huán)境風險由重到輕排序依次為:總鎘＞總銅＞總汞＞總砷＞總鉛＞總鉻，總鎘潛在生態(tài)危害程度處于較強水平，其他5種重金屬潛在生態(tài)危害程度處于輕微水平。毒性系數較大的總鎘生態(tài)危害指數遠高于其他5種重金屬，是濠河潛在生態(tài)環(huán)境風險的主要貢獻者，因此，防止總鎘在濠河沉積物中積累，應作為今后濠河水環(huán)境綜合整治的重點防控指標;其他5種重金屬除三元橋斷面總銅潛在生態(tài)危害屬中等外，各斷面單因子潛在生態(tài)危害均處于輕微級別。

表7 2011年濠河沉積物重金屬潛在生態(tài)危害指數

2.3 趨勢分析

2001—2011年濠河沉積物中總汞、總鎘含量變化趨勢見圖2，總砷、總鉛、總鉻、總銅含量變化趨勢見圖3，濠河沉積物重金屬綜合污染指數變化見圖4。

圖2 濠河底泥汞、鎘含量變化趨勢

圖3 濠河底泥砷、鉛、鉻、銅含量變化趨勢

從圖2、圖3可以看出，2001—2011年濠河沉積物重金屬單項因子含量變化趨勢基本一致，在2005年之前基本呈逐年下降趨勢，2006年以后又逐漸有所上升。按綜合污染指數評價，11年間濠河沉積物重金屬污染處于輕污染至中污染水平，2005—2009年間屬于輕污染水平，2010—2011年又重新上升至中污染水平。

圖4 2001—2011年濠河重金屬污染變化趨勢

2001—2011年濠河沉積物重金屬潛在生態(tài)危害指數統(tǒng)計見表8。

表8 2001—2011年濠河沉積物重金屬_潛在生態(tài)危害指數統(tǒng)計

從表8可以看出，2006—2009年間，濠河沉積物重金屬潛在生態(tài)危害屬中等級別，其余7年屬較強級別。11年來，總鎘的生態(tài)環(huán)境風險一直排在首位，潛在生態(tài)危害指數遠高于其他5種重金屬，潛在生態(tài)危害處于較強與強級別?？偣?005年潛在生態(tài)危害屬較強級別，其他各年份均處于中等及中等以下級別。總砷除2005年潛在生態(tài)危害處于中等級別，其他年份均處于輕微級別?？傘~、總鉻、總鉛、總砷各年份潛在生態(tài)危害均處于輕微級別。

4 結論

(1)濠河沉積物重金屬污染程度屬于中污染水平，主要污染因子為總鎘、總銅。各斷面重金屬單因子污染分布基本一致，重金屬污染程度由大到小依次為:北濠橋＞三元橋＞和平橋＞長橋＞躍南橋。

(2)濠河沉積物重金屬潛在生態(tài)危害屬較強級別，重金屬生態(tài)環(huán)境風險由重到輕排序依次為:總鎘＞總銅＞總汞＞總砷＞總鉛＞總鉻，毒性系數較大的總鎘潛在生態(tài)危害排在首位，是濠河生態(tài)環(huán)境風險的主要貢獻者。

(3)2001—2011年濠河沉積物各重金屬含量變化趨勢基本一致，重金屬潛在生態(tài)危害處于中等與較強級別之間，總鎘生態(tài)環(huán)境風險一直排在首位，生態(tài)危害處于較強與強級別之間，潛在生態(tài)危害指數遠高于其他5種重金屬。防止總鎘在濠河沉積物中積累，應作為今后濠河水環(huán)境綜合整治的重點防控指標。

［1］ 逄勇，徐秋霞.水源地水污染風險等級判別方法及應用［J］.環(huán)境監(jiān)控與預警，2009，1(2):1- 4.

［2］ Vallee B L，Ulmer D D.Biochemical effects of mercury，cadmium and lead［J］.Annual Review of Biochemistry，1972，41:92-108.

［3］ Akcay H，Oguz A，Karapire C.Study of heavy metal pollution and speciation in Buyak M enderes and Gediz River sediments［J］.Water Research，2003，37:813- 822.

［4］ 王勝強，孫津生，丁輝.海河沉積物重金屬污染及潛在生態(tài)風險評價［J］.環(huán)境工程，2005，23(2):62- 65.

［5］ Kanson L.An encological risk index for aquatic pollution control Asedin entological approach ［J］.Water Research，1980，14:975- 1001.

［6］ 李蓮芳，曾希柏，李國學，等.北京市溫榆河沉積物的重金屬污染風險評價［J］.環(huán)境科學學報，2007，27(2):289- 297.

［7］ 中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值［M］.北京:國家環(huán)境保護局，1990:329- 380.

［8］ 霍文毅，黃風茹，陳靜生，等.河流顆粒物重金屬污染評價方法比價研究［J］.地理科學，1997，17(1):81- 86.

［9］ 喬勝英，蔣敬業(yè)，向武，等.武漢地區(qū)湖泊沉積物重金屬的分布及潛在生態(tài)效應評價［J］.長江流域資源與環(huán)境，2005，14(3):21- 26.

［10］ 劉芳文，顏文，于文質，等.珠江口沉積物重金屬污染及其潛在生態(tài)危害評價［J］.海洋環(huán)境科學，2002，21(3):34- 38.

［11］ 彭濤，陳蕾.揚州古運河底泥重金屬污染潛在生態(tài)危害評價［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術，2010，22(2):41- 43.

Assessment on Heavy Metal Pollution and its Potential Ecological Risk in the Sediment on Nantong Hao River

WU Jian-lan1，SHEN Hong-jun2
(1.Nantong Environmental Monitoring Center，Nantong，Jiangsu 226001，China;2.Jiangsu Province Environmental Monitoring Center，Nanjing，Jiangsu 210036，China)

The heavy metal contents in the sediment were investigated on Nantong Hao River.The pollution of heavy metal was evaluated with the potential ecological risk index method，the geo-accumulation Index method and the comprehensive pollution index method.The tendency of the heavy metal contents during 2001—2011 was analyzed.The results demonstrated that the pollution had reached a medium degree and the ecological risk had reached a high degree.Cd，which had a high toxicity coefficient，had a higher potential ecological risk than the other heavy metal.More emphasis should be placed on Cd control in the next step.

Hao River;sediment;heavy metal;geo-accumulation index method;potential ecological risk;the comprehensive pollution;tendency

X820.4

B

1674- 6732(2012)-04- 0042- 05

10.3969/j.issn.1674- 6732.2012.04.010

2012- 01- 11;

2012- 02- 01

江蘇省環(huán)境監(jiān)測科研基金項目(1109)。

吳建蘭(1970—)，女，高級工程師，本科，從事環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境科學研究工作。