（湖州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江 湖州313000）

在甲魚養(yǎng)殖過程中，飼料中的重金屬一部分被甲魚吸收，另一部分通過排泄沉積在養(yǎng)殖底泥中。而底泥中的重金屬又會釋放返回到養(yǎng)殖水體中，重新被甲魚吸收。循環(huán)往復(fù)，底泥中重金屬含量逐漸升高。國內(nèi)一些學(xué)者對淡水魚和蚌類養(yǎng)殖沉積物的重金屬污染作了研究[1-5]，但是對甲魚養(yǎng)殖沉積物污染方面的研究未見報道。東林鎮(zhèn)位于浙江省湖州市，長期以來以甲魚養(yǎng)殖為特色支柱產(chǎn)業(yè)。筆者以東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥為研究對象，對其中重金屬含量及風(fēng)險評價進行了研究。

1 實驗部分

1.1 樣品采集與制備

本研究以東林鎮(zhèn)5個甲魚養(yǎng)殖場的底泥為研究對象。每個養(yǎng)殖場按對角線布點法采集5個分點的表層底泥各1 kg，在塑料桶中混合、攪拌均勻，制成1個混合樣品。將該混合樣品用塑料袋封裝運回實驗室，風(fēng)干。樣品風(fēng)干后，經(jīng)瑪瑙研缽研碎后過200目尼龍篩，待測。

1.2 實驗材料與設(shè)備

ST40型石墨消解儀（普立泰科儀器有限公司），ZEEnit700型原子吸收光譜儀（德國耶拿儀器股份有限公司），PE2100型ICP-AES（美國珀金-埃爾默儀器有限公司），原子熒光光譜儀（北京吉天儀器有限公司），萬分之一分析天平（梅特勒托利多有限公司）。硝酸（優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司），氫氟酸（分析純，浙江三鷹化學(xué)試劑有限公司），高氯酸（分析純，南京化學(xué)試劑有限公司），實驗用水為美國密理博超純水機制得。GSS-20沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣品（地礦部物化探所），多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心）。

1.3 樣品測定與質(zhì)量保證

Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和Pb的前處理：將過篩后的樣品放置于石墨消解罐中，用15 ml硝酸-5 ml氫氟酸-2 ml高氯酸混合消解試劑于180℃消解樣品。至樣品近干后，冷卻并轉(zhuǎn)移至50 ml容量瓶定容，待測。

Hg和As的前處理：將過篩后的樣品置于50 ml比色管中，加入25 ml（1+1）王水，水浴消解2 h后冷卻，定容到50 ml，待測。

利用ICP測定Cu、Zn、Ni和Cr，利用石墨爐測定Cd和Pb，利用原子熒光測定Hg和As。

同時測定全程序空白和GSS-20標(biāo)準(zhǔn)沉積物，以此作為質(zhì)控措施。經(jīng)測定，全程序空白各元素濃度均小于檢出限，GSS-20各元素的測定結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)樣品證書值范圍內(nèi)，說明實驗全過程無污染或損失，所得實驗數(shù)據(jù)可靠。

2 評價方法

2.1 地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)往往被用于評價土壤或沉積物受重金屬污染的程度。該法是由Muller[6]提出的，不僅考慮了自然地質(zhì)過程背景值的影響，還充分考慮了人為活動對重金屬污染的影響。地累積指數(shù)Igeo采用以下公式計算：

式中，Cn為重金屬實測值，Bn為土壤元素背景值。本研究采用湖州土壤重金屬含量的背景值參與計算。地累積指數(shù)分級見表1。

表1 地累積指數(shù)分級

2.2 生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法

地累積指數(shù)法雖然在評價重金屬污染程度方面較為客觀，但該法只是針對每個元素個體進行評價，未將各元素的污染風(fēng)險綜合起來，同時也未考慮每種元素自身的毒性特性，因此無法用于生態(tài)風(fēng)險的評價。Hakanson[7]基于不同重金屬具有不同毒性系數(shù)而提出的生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法，彌補了地累積指數(shù)的缺陷，可表征土壤或沉積物各元素的綜合毒性風(fēng)險。生態(tài)風(fēng)險可由公式（2）計算。

式中，RI為底泥綜合生態(tài)風(fēng)險指數(shù)，Eri為底泥中第i種元素的生態(tài)風(fēng)險，Tri為第i種元素的毒性系數(shù)，Ci為底泥中第i種元素的含量，Cni為第i種元素在湖州土壤中的背景含量。RI值越大，表明底泥生態(tài)風(fēng)險越高。根據(jù)Hakanson的研究，Eri和RI的風(fēng)險分級見表2：

表2 底泥生態(tài)風(fēng)險分級

3 結(jié)果與討論

3.1 底泥中重金屬含量及地累積指數(shù)

5個養(yǎng)殖底泥的重金屬含量平均值見表3，地累積指數(shù)見表4。

表3 底泥中重金屬含量

表4 底泥重金屬地累積指數(shù)

由表3可見，東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥的不同重金屬濃度間存在較大差異。其中，Cu、Zn、Pb和Cd 4種重金屬元素含量極高，遠高于湖州土壤本底含量，且明顯高于其他地區(qū)養(yǎng)殖底泥的含量。原因可能是該地區(qū)經(jīng)營養(yǎng)殖數(shù)十年，飼料中的重金屬經(jīng)甲魚代謝后在底泥中富集沉積。由表4可見，Ni、As和Hg無污染，Cr輕度污染，Pb、Cd、Zn、Cu分別處于偏中度污染、中度污染、偏重污染和重污染狀態(tài)。結(jié)果表明，東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥已受到嚴(yán)重的重金屬污染，各元素的污染程度為：Cu＞Zn＞Cd＞Pb＞Cr＞Hg＞Ni＞As，甲魚養(yǎng)殖可導(dǎo)致Cu、Zn、Cd和Pb的污染，但不會引起Ni、As和Hg的污染。

3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險

Hakanson根據(jù)自然界中各種環(huán)境物質(zhì)中元素的豐度及各元素的擴散系數(shù)，推算出Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Hg的毒性系數(shù)，分別為：Zn=1

表5 底泥潛在風(fēng)險

由表5可見，養(yǎng)殖底泥中各元素風(fēng)險級別差異較大。其中，Cu和Cd處于很強風(fēng)險級別，Hg處于中等風(fēng)險，雖然其絕對含量相對較低，但其毒性系數(shù)極高，因此計算得到的風(fēng)險系數(shù)顯得比較大。其余重金屬元素均處于低風(fēng)險狀態(tài)。綜合各元素風(fēng)險，東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥風(fēng)險處于強風(fēng)險狀態(tài)。

4 結(jié)論

東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥中Cu、Zn、Pb和Cd含量較高，Ni、As和Hg的含量較低，各元素的污染程度為：Cu＞Zn＞Cd＞Pb＞Cr＞Hg＞Ni＞As，表明甲魚養(yǎng)殖可導(dǎo)致Cu、Zn、Pb和Cd的污染，但對Ni、As和Hg無明顯影響。Cu和Cd處于很強的風(fēng)險等級，其余元素風(fēng)險等級相對較低。綜合多元素的含量分析，東林鎮(zhèn)甲魚養(yǎng)殖底泥已受到嚴(yán)重的重金屬污染，且處在強生態(tài)風(fēng)險等級。該養(yǎng)殖區(qū)域底泥需采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施才可作為農(nóng)用土壤。

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