張大文，張 莉，何俊海，羅林廣，魏益華

江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與標(biāo)準(zhǔn)研究所，南昌 330200

鄱陽湖溶解態(tài)重金屬空間分布格局及風(fēng)險評估

張大文，張 莉，何俊海，羅林廣*，魏益華

江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全與標(biāo)準(zhǔn)研究所，南昌 330200

采用ICP-MS定量研究了鄱陽湖溶解態(tài)重金屬As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn空間分布特征，并對其引起的健康風(fēng)險進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，鄱陽湖溶解態(tài)As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的水平均符合國家Ⅰ、Ⅱ類飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；鄱陽湖溶解態(tài)重金屬的空間分布格局為As和Cr在整體上呈現(xiàn)北部大于南部，Cu為北部和南部高，中部低，Pb和Zn 均呈現(xiàn)南部大于北部，而Cd的空間分布規(guī)律不明顯。風(fēng)險評估結(jié)果顯示，鄱陽湖As、Cd、Cu、Pb和Zn的風(fēng)險水平小于國際輻射防護(hù)委員會(International Commission on Radiation Protection;ICRP)的推薦值(5×10-5a-1)，但是Cr的風(fēng)險水平(4.74×10-5a-1)接近了ICRP推薦值，且由As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn引起的健康總風(fēng)險達(dá)到了5.88×10-5a-1，超過了ICRP推薦值。鄱陽湖由Cr和As引起的健康風(fēng)險之和占總風(fēng)險比例達(dá)到99.72%，是主要的健康污染物，需引起風(fēng)險決策部門的重視。

鄱陽湖；溶解態(tài)重金屬；空間分布格局；風(fēng)險評估

鄱陽湖是我國第一大淡水湖，位于長江之南，江西省北部，上承贛、撫、信、饒、修五江之水，下接我國第一大河-長江。鄱陽湖流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，樂安江中下游有亞洲最大的露天銅礦-德興銅礦以及鉛山鉛鋅礦，信江中游的永平銅礦，撫河上游的鈾礦和贛南有色金屬采礦區(qū)等。隨著江西省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)展的加快，鄱陽湖水環(huán)境受到了不同程度的重金屬污染[1-5]。

然而，目前鄱陽湖重金屬的研究主要集中在沉積物[1-2,5-7]，溶解態(tài)重金屬污染的研究比較缺乏[3-5,7]。而已有的研究論文主要關(guān)注于鄱陽湖的各個支流和鄱陽湖局部區(qū)域(航道)[3-5,7]，對整個湖體溶解態(tài)重金屬的空間分布格局缺乏研究，而研究鄱陽湖溶解態(tài)重金屬空間分布格局將為探析鄱陽湖重金屬來源和遷移規(guī)律尋求有力的科學(xué)依據(jù)，為鄱陽湖水環(huán)境的保護(hù)與治理提供理論支撐。因此，本文于2012年7月對鄱陽湖水中的溶解態(tài)重金屬污染水平進(jìn)行了分析，研究了鄱陽湖重金屬的空間分布特征，并對鄱陽湖的水體溶解態(tài)重金屬的健康風(fēng)險進(jìn)行評價。

1 研究區(qū)域

鄱陽湖(28°24′′—29°46′N， 115°49′—116°46′E)是國際性的重要濕地，在長江流域中發(fā)揮著巨大的調(diào)蓄洪水和保護(hù)生物多樣性等特殊生態(tài)功能，對維系區(qū)域和國家生態(tài)安全具有重要作用。其集雨面積為16.22萬km2，其中96.8%在江西省境內(nèi)。鄱陽湖是一個季節(jié)性湖泊，一年水位變化較大。洪水位21.69m時，湖泊面積2933km2，最大水深29.19m， 平均水深5.1m；而在多年平均最低水位10.20m時，面積僅146.0km2，呈現(xiàn)“高水為湖、低水似河”和“洪水一片，枯水一線”的景觀。本文的研究區(qū)域為豐水期的鄱陽湖。

2 材料與方法

2.1 主要試劑和儀器

試劑：硝酸(69.0% HNO3)為超純級；鹽酸為優(yōu)級純；實驗用水為Milli-Q超純水系統(tǒng)處理后的超純水；實驗所用玻璃器皿均用1∶3硝酸浸泡24h，并用Milli-Q超純水反復(fù)清洗干凈。0.45μm的醋酸纖維濾膜，采用1∶1的鹽酸浸泡12h，并用Milli-Q超純水反復(fù)清洗至中性，干燥后密封備用。

儀器：重金屬含量采用美國PE公司的等離子體質(zhì)譜儀(型號為SCIEX Elan 9000)進(jìn)行定量分析。

2.2 研究方法

2.2.1 樣品采集及理化指標(biāo)的現(xiàn)場測定

依據(jù)研究的目標(biāo)結(jié)合鄱陽湖的地理位置和水文特征，采用GPS在鄱陽湖區(qū)設(shè)置了58個采樣點(圖1)。2012年7月6日至2012年7月21日在設(shè)置的采樣點，采用有機(jī)玻璃采水器采集混合水樣(離表層0.5m和離底層0.5m)，每個樣點采集3份水樣。

圖1 鄱陽湖采樣站點圖Fig.1 Location of sampling sites in Meiliang Bay, Taihu Lake

2.2.2 樣品處理及測定

采集的水樣經(jīng)處理后的0.45μm的醋酸纖維濾膜過濾，濾液裝入50mL的塑料方瓶中，加入濃硝酸酸化固定至pH值小于2.0，密封后避光保存，帶回實驗室后放入4℃的冰箱中保存待測。

水樣中的As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的含量采用美國PE公司的等離子體質(zhì)譜儀(型號為SCIEX Elan 9000)進(jìn)行定量分析，檢測限分別為0.05、0.002、0.2、0.2、0.2、0.3μg/L。所有元素3次平行測樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均少于10%。

2.2.3 風(fēng)險評估

本文采用美國環(huán)境保護(hù)局(U.S.Environmental Protection Agency, USEPA)推薦且在國內(nèi)應(yīng)用廣泛的2個模型，包括化學(xué)致癌物所致的健康風(fēng)險模型和化學(xué)非致癌所致的健康風(fēng)險模型[8-9]對鄱陽湖重金屬進(jìn)行風(fēng)險評估。

(1)

(2)

(3)

式中,2.2為成人每日平均飲水量(L)；Ci為化學(xué)致癌物i(或非致癌物)的質(zhì)量濃度(mg kg-1d-1)；60為人均體重(kg)。

對于多種那個污染物的整體健康風(fēng)險評價，一般認(rèn)為各種污染物所引起的風(fēng)險呈加和關(guān)系，而不是協(xié)同或拮抗關(guān)系?？偟慕】碉L(fēng)險(R總)為：

R總=Rc+Rn

(4)

(5)

(6)

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本文應(yīng)用SPSS 13.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。為了直觀的反應(yīng)鄱陽湖溶解性重金屬的空間分布規(guī)律，本文應(yīng)用Surfer軟件繪制各個重金屬的分類張貼圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 鄱陽湖水體溶解性重金屬含量

鄱陽湖水體中溶解性重金屬含量見表1。由表1可知，鄱陽湖水體中溶解態(tài)As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的含量范圍分別為0.84—3.24、0.027—0.091、1.76—4.74、1.15—5.05、0.20—2.37μg/L和7.99—77.99μg/L，均值分別為1.43、0.052、2.21、2.67、0.81μg/L和28.82μg/L。其中，As和Cd的均值低于天然淡水水體背景值，但是Cr、Cu、Pb和Zn均值均高于天然淡水水體背景值[12]；按照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 3838—2002)，研究區(qū)域的As、Cd、Cr、Cu和Pb均符合國家Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，大部分區(qū)域的Zn達(dá)到國家Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，僅6、32、35、36、54、 56和58號點的Zn 含量超過國家Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是符合Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。上述研究結(jié)果表明，鄱陽湖水體中As和Cd的污染較小，而Cr、Cu、Pb和Zn均存在不同程度的污染，但是均符合國家Ⅰ、Ⅱ類飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是理想的飲用水源。

表1 鄱陽湖水體溶解性重金屬水平/(μg/L)Table 1 Concentrations of Dissolved heavy metals in Poyang Lake

*國家飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002)

本研究與鄱陽湖不同時期以及國內(nèi)外其它淡水水體溶解性重金屬的比較結(jié)果見表2。與鄱陽湖不同時期相比，本研究中溶解性重金屬的含量高于2011年鄱陽湖枯水期的水平[7]，這可能是由于豐水期鄱陽湖周邊農(nóng)田施用的大量化肥以及流域重金屬礦區(qū)的活動導(dǎo)致大量的重金屬流入湖區(qū)，致使豐水期重金屬水平升高，這與洞庭湖的研究結(jié)果一致[13],但是低于胡春華等[3]于2010年在鄱陽湖豐水期的研究結(jié)果，這可能是由于采樣時間和區(qū)域不同所致，該研究的采樣點主要分布于各個支流的入湖口及湖岸。

與國內(nèi)外其它水體相比(表2)[3,7,13-22]，鄱陽湖溶解性As的水平低于表中所列水體；Cd的水平與太湖相當(dāng)，Pb與洞庭湖相當(dāng)，但這兩種重金屬均高于匈牙利的Balaton湖，低于其它水體；Cr的水平高于太湖、巢湖和洞庭湖，但是低于其它水體；Cu的水平與太湖相當(dāng)，高于巢湖、衡水湖和匈牙利的Balaton湖，低于其它水體；Zn 的水平高于漢江上游、太湖、巢湖、洞庭湖、丹江口水庫和匈牙利的Balaton湖，但低于土耳其Hazar湖、美國Texoma湖和南非的Zeekoevlei湖。

3.2 鄱陽湖水體溶解性重金屬間的相關(guān)關(guān)系

鄱陽湖水體中各溶解性重金屬之間的相關(guān)性分析結(jié)果見表3。如表3所示，Cu與其它5種重金屬(As、Cd、Cr、Pb、Zn)之間均存在顯著的相關(guān)性(P<0.05)，但相關(guān)系數(shù)都比較低(0.27—0.56)，這表明Cu的來源或/和地球化學(xué)行為與其它5種重金屬之間存在一定的相似性，可能是由于其來源多樣化所致。Cu空間分布結(jié)果顯示(圖2)，鄱陽湖Cu的來源主要有長江、信江和饒河，此外船舶航運也是其中一個重要來源。因為已有的研究表明，合金制造的船舶含有Cu和Zn兩種重金屬，他們之間的相關(guān)性常用來判斷船舶對水質(zhì)的影響[23-24]。在本研究中，水體中Cu和Zn之間存在顯著的相關(guān)性(P<0.05,r=0.27),這說明鄱陽湖Cu和Zn的來源受到船舶的影響。As與Cr、Cu和Cd之間都存在顯著相關(guān)性(P<0.05)，As和Cr之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.8，這說明鄱陽湖As和Cr的來源相同，而且這兩種元素的空間分布特征也證實了這一推論(圖2)。Pb與Cu、Cd和Zn之間均存在顯著的相關(guān)性(P<0.05)，這說明鄱陽湖Pb與Cu、Cd和Zn的來源和地球化學(xué)行為存在一定的相似性。

表2 鄱陽湖水體溶解性重金屬濃度與國內(nèi)外其它地區(qū)淡水中的比較Table 2 Comparison of dissolved metals levels in Poyang Lake with other freshwater system

BDL:低于檢測限；“-”未檢測

表3 鄱陽湖水體各溶解性重金屬元素間的相關(guān)關(guān)系Table 3 Correlation coefficients of dissolved metals concentrations in water from Poyang Lake

*:P<0.01,**:P<0.05

圖2 鄱陽湖溶解性As、Fe、Cd、Cu、Pb和Zn 的空間分布格局Fig.2 Spatial variations of dissolved As, Fe, Cd, Cu, Pb, and Zn in Poyang Lake

3.3 鄱陽湖重金屬空間分布格局

鄱陽湖溶解態(tài)重金屬As、Cd、Cu、Cr、Pb、Zn空間分布規(guī)律如圖3所示，不同種重金屬之間的空間分布格局存在差異。As和Cr呈現(xiàn)相似的空間分布格局，其峰值均出現(xiàn)在1號號點(湖口，鄱陽湖與長江交匯處)，在整體上呈現(xiàn)北部大于南部的空間分布格局。這表明長江對鄱陽湖As和Cr的空間分布格局的影響較大，是鄱陽湖水體As和Cr的一個重要來源。Cd最大值出現(xiàn)在43號點(贛江西支河道入湖處)，最小值出現(xiàn)在大湖面，沒有明顯的空間分布規(guī)律，這可能是由于天然湖泊中Cd遷移性較強(qiáng)，其在沉積物中主要以弱酸提取態(tài)的形式存在，較易從沉積物向上覆水中遷移[25-26]，而鄱陽湖水流較快，致使鄱陽湖中溶解性Cd隨水流移動而呈現(xiàn)一定程度的均勻分布。Cu的高值區(qū)出現(xiàn)在靠近長江、饒河和信江入湖口附近及都昌縣附近區(qū)域，在整體上呈現(xiàn)北部和南部高，中部低的格局。鄱陽湖溶解性Cu的這種空間分布格局是由于長江水中高水平的Cu濃度，饒河上游(樂安江)的德興銅礦以及位于信江的永平銅礦開采后的廢水[1]，以及都昌縣附近區(qū)域的人類活動(主要是船舶航運；因為該區(qū)域位于都昌縣的一個碼頭附近，該碼頭停有大量的漁船、湖上加油站以及船只的維修基地)共同作用的結(jié)果。已有的研究表明，合金制造的船舶含有Cu和Zn兩種重金屬，他們之間的相關(guān)性常用來判斷船舶對水質(zhì)的影響[23-24]。在本研究中，Cu和Zn之間的顯著相關(guān)性，這表明船舶航運是鄱陽湖重金屬Cu和Zn的一個重要來源。鄱陽湖溶解性Zn在整體上呈現(xiàn)南部大于北部，中間航道區(qū)域較高的空間分布格局，這說明船舶航運對鄱陽湖溶解性Zn 的空間分布格局具有較大的影響。大部分區(qū)域(40%的樣點)溶解性Pb的濃度處于0.2—0.5μg/L之間，在整體上呈現(xiàn)南部大于北部的空間分布格局。

3.4 鄱陽湖重金屬健康風(fēng)險評估

鄱陽湖水體中重金屬通過飲用水途徑所引起的個人年均風(fēng)險見表4。由表4可以看出，由致癌物As、Cd、Cr通過飲用水途徑所引起的健康風(fēng)險值范圍分別為0.66×10-5—2.54×10-5a-1、0.86×10-7—2.91×10-7a-1、3.77×10-5—10.14×10-5a-1，均值分別為1.12×10-5a-1、1.66×10-7a-1和4.74×10-5a-1。鄱陽湖所有站點的As和Cd均低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP)(5×10-5a-1)最大可接受風(fēng)險，而Cr的均值(4.74×10-5a-1)接近了ICRP的最大可接受風(fēng)險。由非致癌物Cu、Pb和Zn引起的健康危害個人年均風(fēng)險中，Pb與Cu 相差不大，Zn最小。Cu、Pb和Zn健康風(fēng)險值范圍分別為1.41×10-10—6.17×10-10a-1、0.87×10-10—10.35×10-10a-1、1.63×10-11—15.85×10-11a-1，均值分別為3.26×10-10a-1、3.54×10-10a-1和5.87×10-11a-1，均遠(yuǎn)低于ICRP的最大可接受風(fēng)險(5×10-5a-1)。鄱陽湖由As、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn引起的健康總風(fēng)險均值為5.88×10-5a-1，超過了ICRP的最大可接受風(fēng)險，其中由Cr引起的健康風(fēng)險占總風(fēng)險值比例的80.61%，As的為19.11%，由Cr和As兩種元素引起的健康風(fēng)險之和占總風(fēng)險比例高達(dá)99.72%。上述的研究結(jié)果表明，鄱陽湖由化學(xué)致癌物引起的健康風(fēng)險占絕對主導(dǎo)地位；鄱陽湖健康風(fēng)險最大的是Cr，其次是As，由Cr和As引起的健康風(fēng)險值比其它重金屬元素高出2-6個數(shù)量級，這兩種元素是鄱陽湖主要的健康污染物，需引起風(fēng)險決策部門的重視。本研究的風(fēng)險評價結(jié)果與胡春華等[3]和李鳴等[5]在鄱陽湖的評價結(jié)果一致。

表4 鄱陽湖致癌物質(zhì)和非致癌物質(zhì)通過飲用水途徑所致健康危害的個人年風(fēng)險Table 4 Carcinogens and non-carcinogens healthy risk through drinking water in Poyang Lake

4 結(jié)論

(1)鄱陽湖溶解性As、Cd、Cr、Cu和Pb均符合國家Ⅰ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，大部分區(qū)域的Zn達(dá)到國家I類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，僅少數(shù)區(qū)域Zn處于國家Ⅰ—Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。

(2)鄱陽湖溶解態(tài)重金屬存在明顯的空間變異性，As和Cr在整體上呈現(xiàn)北部大于南部的空間分布格局；Cu呈現(xiàn)北部和南部高，中部低的格局；Pb和Zn 均呈現(xiàn)南部大于北部的空間分布格局，且Zn還呈現(xiàn)中間航道區(qū)域較高的現(xiàn)象。

(3)風(fēng)險評估結(jié)果顯示，鄱陽湖As、Cd、Cu、Pb和Zn引起的健康年均風(fēng)險值均低于ICRP推薦值，而Cr的個人年均風(fēng)險值接近ICRP推薦值；鄱陽湖由Cr和As引起的健康風(fēng)險之和占總風(fēng)險比例達(dá)到99.72%，是主要的健康污染物，需引起風(fēng)險決策部門的重視。

致謝：感謝中國科學(xué)院鄱陽湖湖泊濕地綜合研究站在樣品采集、處理和分析中給予的大力支持和幫助。

[1] 李明俊, 耿軍軍, 葉皓, 羅旭彪.鄱陽湖流域重金屬污染研究現(xiàn)狀分析.安全與環(huán)境學(xué)報, 2013, 13(3): 171-175.

[2] 胡春華, 李鳴, 夏穎.鄱陽湖表層沉積物重金屬污染特征及潛在生態(tài)風(fēng)險評價.江西師范大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2011, 35(4): 427-430.

[3] 胡春華, 周鵬, 黃萍, 杜潔, 周文斌.鄱陽湖流域溶解態(tài)重金屬行為特征及健康風(fēng)險評價.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2012, 31(5): 1009-1014.

[4] 李鳴, 劉琪璟, 周文斌.鄱陽湖流域水體重金屬污染物健康風(fēng)險評價.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 38(32): 18278-18280, 18332-18332.

[5] 李鳴, 劉琪璟.鄱陽湖水體和底泥重金屬污染特征與評價.南昌大學(xué)學(xué)報: 理科版, 2010, 34(5): 486-489, 494-494.

[6] 李玉斌, 馮流, 劉征濤, 周俊麗.中國主要淡水湖泊沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險研究.環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2012, 35(2): 200-205.

[7] Zhang D W, Wei Y H, Zhang L, Luo L G, Chen Y W, Tu T H.Distribution of heavy metals in water, suspended particulate matter and sediment of Poyang Lake, China.Fresenius Environmental Bulletin, 2012, 21(7a): 1910-1919.

[8] USEPA.Available information on assessment exposure from pesticides in food.Washington D C: Office of Pesticide Programs USEPA, 2000.

[9] USEPA.Superfund public health evaluation manual.Washington D C: Office of Research and Development U.S.EPA, EPAP540P1286P060, 1986.

[10] WHO.Guidelines for drinking-water quality: incorporating first addendum.Vol.1, Recommendations.3rd ed.Geneva:World Health Organization, 2006.

[11] USEPA.Risk based concentration table moved.2006.http://www.epa.gov/reg3hwmd/risk/human/rbc/rbc1006.pdf.

[12] 李健, 曾北危, 姚岳云, 張立成, 丘昌強(qiáng), 錢杏珍.洞庭湖水系水體環(huán)境背景值調(diào)查研究.環(huán)境科學(xué), 1986, 7(4): 62-68.

[13] 申銳莉, 鮑征宇, 周旻, 謝淑云.洞庭湖濕地水相中重金屬的地球化學(xué)評價.人民長江, 2007, 38(11): 121-123.

[14] 卜紅梅, 朱明勇, 張全發(fā).漢江上游水中溶解性重金屬的空間分布及來源分析.中國給水排水, 2010, 26(9): 58-61, 64-64.

[15] Yu T, Zhang Y, Meng W, Hu X N.Characterization of heavy metals in water and sediments in Taihu Lake, China.Environmental Monitoring and Assessment, 2012, 184(7): 4367-4382.

[16] Li G L, Liu G J, Zhou C C, Chou C L, Zheng L G, Wang J Z.Spatial distribution and multiple sources of heavy metals in the water of Chaohu Lake, Anhui, China.Environmental Monitoring and Assessment, 2012, 184(5): 2763-2773.

[17] Li S Y, Xu Z F, Cheng X L, Zhang Q F.Dissolved trace elements and heavy metals in the Danjiangkou Reservoir, China.Environmental Geology, 2008, 55(5): 977-983.

[18] Zhang M Y, Cui L J, Sheng L X, Wang Y F.Distribution and enrichment of heavy metals among sediments, water body and plants in Hengshuihu Wetland of Northern China.Ecological Engineering, 2009, 35(4): 563-569.

[19] ?zmen H, KülahcF, ?ukurovall A, Dogˇru M.Concentrations of heavy metal and radioactivity in surface water and sediment of Hazar Lake (Elazigˇ, Turkey).Chemosphere, 2004, 55(3): 401-408.

[20] An Y J, Kampbell D H.Total, dissolved, and bioavailable metals at Lake Texoma marinas.Environmental Pollution, 2003, 122(2): 253-259.

[21] Nguyen H L, Leermakers M, Osán J, T?r?k S, Baeyens W.Heavy metals in Lake Balaton: Water column, suspended matter, sediment and biota.Science of the Total Environment, 2005, 340(1/3): 213-230.

[22] Das S K, Routh J, Roychoudhury A N, Val Klump J.Major and trace element geochemistry in Zeekoevlei, South Africa: A lacustrine record of present and past processes.Applied Geochemistry, 2008, 23(8): 2496-2511.

[23] 王小靜, 張帥, 簡慧敏, 姚慶禎, 于立霞.大遼河口溶解態(tài)重金屬的變化特征及影響因素研究.中國海洋大學(xué)學(xué)報, 2011, 41(10): 79-86.

[24] 周靜, 楊東, 彭子成, 宋少華, 周衛(wèi)建, 賀劍峰, 劉羿, 劉桂健.西沙海域海水中溶解態(tài)重金屬的含量及其影響因子.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報, 2007, 37(8): 1036-1042.

[25] 張大文, 羅林廣, 張莉, 魏益華, 唐利鋒, 陳云霞.鄱陽湖表層沉積物中砷及重金屬賦存形態(tài)及其潛在生態(tài)風(fēng)險.長江流域資源與環(huán)境, 2014, 23(8): 1132-1138.

[26] 徐景陽.北方某水庫表層沉積物重金屬的賦存形態(tài)及其環(huán)境影響因子分析.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù), 2012, 24(5): 28-33.

Spatial distributions and risk assessment of dissolved heavy metals in Poyang Lake

ZHANG Dawen, ZHANG Li, HE Junhai, LUO Linguang*, WEI Yihua

InstituteforQuality&SafetyandStandardsofAgriculturalProductsResearch,JiangxiAcademyofAgriculturalSciences,Nanchang330200,China

Poyang Lake is the biggest freshwater lake in China as well as one of the most important international wetlands that provides ideal habitats for many overwintering birds.In recent years, heavy metal pollution in Poyang Lake has increased both in scope and intensity with the nearby growth of human population, industrialization, and intensive agricultural activities.There are many studies on heavy metals in the sediments of Poyang Lake, but there has been little focus on the spatial distributions of dissolved heavy metals in the water of Poyang Lake.In this study, dissolved trace metal (As, Cd, Cr, Cu, Pb, and Zn) concentrations were measured in the water of Poyang Lake using inductively coupled plasma-mass spectroscopy (ICP-MS) in order to evaluate their spatial variations and health risks.The concentrations of dissolved trace metals in Poyang Lange ranged as follows: As: 0.84—3.24μg/L (average 1.43μg/L);Cd: 0.027—0.091μg/L (average 0.052μg/L);Cr: 1.76—4.74μg/L (average 2.21μg/L);Cu: 1.15—5.05μg/L (average 2.67μg/L);Pb: 0.20—2.37μg/L (average 0.81μg/L);and Zn: 7.99—77.99μg/L (average 28.82μg/L).These values met the national first-level or second-level criterion for drinking water quality of China.The concentrations of As and Cr were higher in the northern part than those in the southern part of the lake, and the Cu content in the northern and southern parts were higher than that in the middle part.The concentrations of Pb and Zn in the northern part were lower than those in the southern part.No obvious spatial distribution pattern of Cd was observed in Poyang Lake.Significant correlations were found between Cu and the other five metals (As, Cd, Cr, Pb, and Zn), indicating that Cu has similar sources or/and identical geochemical behaviors with other metals.This can be attributed to the diversified sources of Cu in the lake.There was a significant association between heavy metals Cr, Cu, and Cd, and there were significant relationships between Pb and Cu, Cd, and Zn.The values of personal annual risk caused by the heavy metals had the following ranges: As: 0.66×10-5—2.54×10-5a-1(average 1.12×10-5a-1);Cd: 0.86×10-7— 2.91×10-7a-1(average 1.66×10-7a-1);Cu: 1.41×10-10—6.17×10-10a-1(average 3.26×10-10a-1);Pb: 0.87×10-10a-1—10.35×10-10a-1(average 3.54×10-10a-1);Zn: 1.63×10-11—15.85×10-11a-1(average 5.87×10-11a-1);and Cr: 3.77×10-5—10.14×10-5a-1(average 4.74×10-5a-1).The values of personal annual risk caused by As, Cd, Cu, Pb, and Zn were lower than the maximum acceptable value (5×10-5a-1) for drinking water recommended by the International Commission on Radiation Protection (ICRP), but the personal annual risk caused by Cr (4.74×10-5a-1) was close to the acceptable level, and the total health risks (5.88×10-5a-1) caused by these six metals were beyond the acceptable level.The sum of the personal annual risk caused by Cr and As was 99.72% of the total risk, suggesting that As and Cr were the major health risk pollutants, and Risk Decision-making Departments should focus on these two metals.

Poyang Lake;dissolved metals;spatial distributions;risk assessment

國家自然科學(xué)基金項目(31360133);江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新基金項目(2010CDS001)

2014-07-09; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期:

日期:2015-05-21

10.5846/stxb201407091404

*通訊作者Corresponding author.E-mail: Luolinguang@126.com

張大文，張莉，何俊海，羅林廣，魏益華.鄱陽湖溶解態(tài)重金屬空間分布格局及風(fēng)險評估.生態(tài)學(xué)報,2015,35(24):8028-8035.

Zhang D W, Zhang L, He J H, Luo L G, Wei Y H.Spatial distributions and risk assessment of dissolved heavy metals in Poyang Lake.Acta Ecologica Sinica,2015,35(24):8028-8035.