張穎等

摘要：為反映中俄界河黑龍江第一大支流松花江的重金屬污染狀況，采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)及主成分分析對(duì)松花江全江段表層沉積物Hg，Pb，Cd，Cr和As 5種有毒重金屬的污染特征、來源解析及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害進(jìn)行深入探討.研究表明：松花江表層沉積物中，重金屬含量平均值由大到小順序?yàn)閣Cr>wPb>wAs> wCd>wHg；變異系數(shù)CV表明Hg和As的空間分布離散性較大，而Cd和Pb則相對(duì)較均勻；采用主成分分析法（PCA）對(duì)重金屬污染物的來源進(jìn)行了推斷；Hg和Cd的單一重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子Eri值較高，RI指數(shù)表明整體上松花江重金屬污染處于低度風(fēng)險(xiǎn)水平，只有1#，2#

，7#和10# 4個(gè)斷面處于中度風(fēng)險(xiǎn)水平.

關(guān)鍵詞：有毒重金屬；Pearson相關(guān)系數(shù)；主成分分析；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；松花江

中圖分類號(hào)：P595 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：This paper discussed the pollution characteristics and their sources of Hg， Cd， Cr， As and Pb in the bottom sediments of Songhua River in the Hakanson's Potential Ecological Risk Index Method （RI） and Principal Component Analysis （PCA） to reveal the metal pollution status of the whole Songhua River， which is the biggest tributary of the Heilongjiang River at the ChinaRussian border. The results showed that： the concentration order from high to low by average was wCr>wPb>wAs>wCd>wHg； the coefficient of variation （CV） revealed that the spatial distribution of Hg and As was discrete and Cd and Pb were homogeneous. In the method of PCA， the main sources of heavy metal pollutants were inferred. The Eri of Hg and Cd was higher，and the RI analysis uncovered that the potential ecological risk declined compared with the past， and just the 4 sections of 1#，2#， 7# and 10# were in moderate level only.

Key words：toxic heavy metal； Pearson correlation coefficient； principal component analysis （PCA）； potential ecological risk index； Songhua River

重金屬為非降解性污染物，由于其持久性和高毒性而對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的環(huán)境危害[1-2]，已有研究表明，在受重金屬污染的水體中，沉積物重金屬含量可達(dá)水體的數(shù)百倍至數(shù)十萬倍[3]；毒理學(xué)研究進(jìn)一步表明，進(jìn)入環(huán)境中的重金屬，尤其是 Cd，Pb，Hg 和 As 等會(huì)通過食物鏈進(jìn)入人體，產(chǎn)生生殖毒性、免疫毒性、神經(jīng)毒性和內(nèi)分泌干擾作用等嚴(yán)重危害[4].近10年來，河流[4-6]、湖泊[3，7-8]、海洋沉積物[9-10]重金屬污染生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，評(píng)價(jià)方法集中為以下3種：1）富集系數(shù)法（Sediment Enrichment Factors），該法以大量元素Fe或Al在地殼中不易受人類活動(dòng)干擾為基礎(chǔ)，采用沉積重金屬元素與大量元素Fe或Al的標(biāo)準(zhǔn)化比值來判斷其富集程度[11-12]；2）一致性沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)[9，13]（ConsensusBased Sediment Quality Guidelines，CBSQGs），它通過篩選幾種具有相似評(píng)價(jià)目標(biāo)的單個(gè)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)（SQGs），取其幾何平均值來獲得相應(yīng)致污物的效應(yīng)濃度，對(duì)于每一種致污物，CBSQGs 包括兩個(gè)閾值，即閾值效應(yīng)濃度（Threshold Effect Concentration， TEC） 與可能效應(yīng)濃度（Probable Effect Concentration，PEC），前者表示低于該閾值時(shí)，有害生物效應(yīng)發(fā)生的可能性較小，而后者則表示高于PEC時(shí)，有害生物效應(yīng)發(fā)生的可能性較大；3）潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，瑞典科學(xué)家 Hakanson 1980年提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法綜合考慮了重金屬的毒性在沉積物中普遍的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)χ亟饘傥廴镜拿舾行砸约爸亟饘賲^(qū)域背景值的差異，可以綜合反映沉積物中重金屬的潛在生態(tài)影響，是國(guó)內(nèi)外沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)應(yīng)用最為廣泛的方法之一[14].

松花江是我國(guó)七大江河水系之一，是中俄界河黑龍江的最重要的支流，對(duì)黑龍江的水質(zhì)影響很大，歷史上曾出現(xiàn)過重金屬嚴(yán)重污染的現(xiàn)象.國(guó)家“六五”、“七五”和“八五”期間，黑龍江省環(huán)科院、中科院長(zhǎng)春地理所等科研院所曾對(duì)松花江進(jìn)行過流域元素背景值調(diào)查，對(duì)汞的污染狀況進(jìn)行了較全面的研究，制定了我國(guó)甲基汞的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[15]；“十五”和“十一五”期間，吉林和黑龍江兩省嚴(yán)格落實(shí)松花江流域水污染防治規(guī)劃，沿江重金屬工業(yè)污染源得到有效治理，期間國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)松花江部分江段重金屬污染進(jìn)行了探討[16-17]，但對(duì)全江系統(tǒng)研究較少.近年來，隨著松花江流域新一輪經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是國(guó)家振興東北老工業(yè)基地和確保糧食安全戰(zhàn)略計(jì)劃地提出，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和高強(qiáng)度人類活動(dòng)引起的水、大氣污染等可將重金屬元素通過降雨、地表徑流進(jìn)入松花江水體，并且沿江人類活動(dòng)加大對(duì)江水的擾動(dòng)，部分江段沉積物中的重金屬重新釋放，可能成為水體的二次污染源.因此，進(jìn)行松花江全江段重金屬污染研究十分必要.