馬逍天,梁仁君,邱繼彩

1.山東師范大學(xué)人口·資源與環(huán)境學(xué)院,山東濟(jì)南250014

2.臨沂大學(xué),山東臨沂276005

武河人工濕地沉積物中鎘砷累積和空間分布特征及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

馬逍天1,2,梁仁君2*,邱繼彩2

1.山東師范大學(xué)人口·資源與環(huán)境學(xué)院,山東濟(jì)南250014

2.臨沂大學(xué),山東臨沂276005

本文研究采用四酸消解法（HCI-HNO3-HF-HCIO4）和Tessier五步法對(duì)樣品進(jìn)行處理，測(cè)定了武河人工濕地沉積物中Cd、As兩種重金屬元素的總量及賦存形態(tài)，分析了Cd、As的累積及空間分布特征，并對(duì)其污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：表層沉積物中Cd、As的平均含量分別為3.18 mg·kg-1、35.41 mg·kg-1，分別超出環(huán)境背景值238%、18.03%，具有明顯的累積效應(yīng)；Cd、As主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，其平均含量分別為82.59%、76.31%；濕地Cd、As的Igeo平均值分布為1.62、0.44，說(shuō)明Cd、As除自然的土壤來(lái)源外，還疊加了工農(nóng)業(yè)污染的影響；空間分布特征分析表明，Cd、As質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Igeo、RI最大值均出現(xiàn)在南涑河流域來(lái)水處；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明濕地沉積物中潛在生態(tài)危害指數(shù)RI為501.20，屬I(mǎi)II較強(qiáng)生態(tài)危害。

武河人工濕地;沉積物;重金屬污染;鎘;砷;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

Cd元素作為一種毒副作用較強(qiáng)的重金屬元素，其特殊的化學(xué)性質(zhì)決定了其易遷移性、高危險(xiǎn)性和難治理性，它可抑制生物生長(zhǎng)，破壞群落結(jié)構(gòu)，造成生態(tài)系統(tǒng)的不可逆；As元素作為公認(rèn)的致癌物，具有高毒性、累積性、難降解性等特點(diǎn)，而且它們還可通過(guò)食物鏈的富集作用危害人體健康[1,2]。沉積物作為水環(huán)境中重金屬的源或匯，通過(guò)各種途徑進(jìn)入的重金屬，外界條件適宜時(shí)，會(huì)重新釋放入水體，造成二次污染，所以對(duì)水環(huán)境底泥中重金屬污染的研究已逐漸成為眾多研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[3]。

武河濕地位于山東省臨沂市羅莊區(qū)，東臨沂河，北接蔣史汪橡膠壩，南至廖家屯閘，南北長(zhǎng)15 km，占地面積866.67 hm2，分兩期實(shí)施，臨沂市的城市污水經(jīng)過(guò)陷泥河上游的蘭山區(qū)污水處理廠和南涑河上游的羅莊區(qū)污水處理廠處理后，進(jìn)入武河濕地，是濕地的全部水源，濕地設(shè)計(jì)了8個(gè)滯留塘，通過(guò)在滯留塘內(nèi)栽植菖蒲、蓮藕、蘆葦?shù)人参镞M(jìn)行生態(tài)功能強(qiáng)化，提升濕地的自凈能力[4]。

目前對(duì)于武河濕地污染狀況的研究主要集中在富營(yíng)養(yǎng)化方面，加之臨沂市南涑河流域曾發(fā)生過(guò)嚴(yán)重的砷惡意污染事件，所以對(duì)于武河濕地沉積物中鎘砷的研究顯得尤為重要，其可為評(píng)估武河濕地鎘砷的污染現(xiàn)狀及武河濕地水環(huán)境的保護(hù)和治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與預(yù)處理

2014年8月，在武河濕地選取不同的水域，采集上覆水及底泥。采樣點(diǎn)沿濕地入口至出口選取8個(gè)，采用GPS定位，記錄其坐標(biāo)信息，采樣點(diǎn)布設(shè)如圖1所示。8個(gè)采樣點(diǎn)中，1、2號(hào)采樣點(diǎn)位于陷泥河流域來(lái)水處，其中1號(hào)點(diǎn)位于滯留塘內(nèi)；3號(hào)點(diǎn)位于匯流處，4～8號(hào)點(diǎn)位于南涑河流域來(lái)水處，其中4號(hào)和6號(hào)采樣點(diǎn)位于滯留塘內(nèi)。

樣品采集采用SWB-1型柱狀采泥器采集底泥及上覆水，選取柱狀樣界面水澄清及垂直剖面分層清晰完整的底泥柱為分析對(duì)象[5]，柱長(zhǎng)30 cm，柱芯樣品按2 cm間距（10 cm后采用5 cm間距）精細(xì)分截，裝入聚四氟乙烯袋中，上覆水裝入聚乙烯瓶中，加入硝酸酸化至PH＜2，24 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。采集的水樣分析處理前保存于4℃的冰箱內(nèi)，采集的底泥40℃下烘干至恒重，檢出碎石、沙礫及植物殘?bào)w等雜質(zhì)，研磨過(guò)100目尼龍篩，裝入樣品瓶，保存于干燥器中。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 The distribution of sampling points

1.2 樣品的消解與測(cè)定

底泥的消解采用四酸消解法（HCI-HNO3-HF-HCIO4）參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T17137-1997）進(jìn)行消化處理[6]，準(zhǔn)確稱量混合樣0.20 g（精確至0.0002 g）于聚四氟乙烯坩堝中，加入10 ml濃鹽酸使樣品初步分解，然后加入5 mL HNO3，5 mL HF，3 mL HCIO4，加蓋后于電熱板上中溫加熱，視消解情況可再加入3 mL HNO3，3 mL HF，1 mL HCIO4，重復(fù)上述消解過(guò)程至消解液呈白色或淡黃色，加入1 mL硝酸溶液溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?，將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中定容，過(guò)濾備測(cè)。重金屬形態(tài)的提取采用Tessier五步法提取了可交換的離子態(tài)（F1）、碳酸鹽結(jié)合態(tài)（F2）、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)（F3）、有機(jī)結(jié)合態(tài)（F4）和殘?jiān)鼞B(tài)（F5）5種形態(tài)。

樣品的測(cè)定采用Vista—MPX型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國(guó)瓦力安公司）。實(shí)驗(yàn)中所使用的試劑均為優(yōu)級(jí)純，同批次樣品設(shè)置了兩個(gè)空白實(shí)驗(yàn)和一個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明重金屬濃度相對(duì)誤差小于4.3%，各元素5種結(jié)合態(tài)之和與直接采用硝化法測(cè)得的重金屬元素總量的誤差在10%以內(nèi)，說(shuō)明采用Tessier方法獲得的武河濕地沉積物重金屬形態(tài)提取結(jié)果的精度和穩(wěn)定性在允許的范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)的處理分析采用SPSS13.0和Excel完成。

1.3 重金屬污染評(píng)價(jià)方法的選擇

對(duì)于沉積物中重金屬污染及其生態(tài)危害的評(píng)價(jià)研究國(guó)內(nèi)外均開(kāi)展了許多工作，如德國(guó)Muller的地積累指數(shù)法(Igeo)，英國(guó)Tom-lison的污染負(fù)荷指數(shù)法(Pollution Load Index)，瑞典Hakanson的潛在生態(tài)危害指數(shù)法(Potential Ecological Risk Index)，Hilton等的回歸過(guò)量分析法(Excess after Regression Analysis)等[7]?？紤]到武河濕地的實(shí)際情況及背景值的選定，研究采用了地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法。地累積指數(shù)法常用于單一重金屬污染及累積特征的評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式如（1）所示：

式中：Ci為沉積物中重金屬i濃度，Bi為參比元素濃度（環(huán)境背景值）；K為校正系數(shù)，用以消除造巖運(yùn)動(dòng)可能引起的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的自然波動(dòng)，一般取1.5[8]。對(duì)濕地潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法，某一區(qū)域沉積物中重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)RI、第i種重金屬的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)Eir可表示為[9]：

式中：Cim為沉積物中重金屬i含量的實(shí)測(cè)值；Cin為計(jì)算所需的參比值（環(huán)境背景值）；Cif為第i種重金屬的富集系數(shù)；Tir為重金屬i的毒性系數(shù)，它主要反映重金屬的毒性水平和生物對(duì)重金屬污染的敏感程度，Cd、As的毒性影響系數(shù)分別為30、10[10]。Igeo、EF、Eir值相對(duì)應(yīng)的污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)如表2所示[11]。

從國(guó)家財(cái)政部對(duì)于構(gòu)建現(xiàn)代管理會(huì)計(jì)體系的政策要求當(dāng)中不難看出，公立醫(yī)院在發(fā)展實(shí)踐中需要進(jìn)一步強(qiáng)化財(cái)務(wù)管理，加大成本核算與控制力度，嚴(yán)格落實(shí)財(cái)務(wù)制度的相關(guān)要求，這就需要從管理會(huì)計(jì)的維度著手構(gòu)建起完善的組織架構(gòu)，按照相關(guān)部署科學(xué)設(shè)置職能部門(mén)與崗位，配備專職的人才，從而為公立醫(yī)院經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的預(yù)測(cè)、決策、規(guī)劃、控制等系列活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。

表1 Igeo、EF、Eir值對(duì)應(yīng)的污染程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)Table 1 The value of Igeo、EF、Eircorresponding to the extent of pollution and potential ecological risk level

2 結(jié)果與分析

2.1 濕地沉積物中Cd、As含量特征

在水平方向上，武河濕地表層沉積物中Cd、As的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表2所示。由表2可知，Cd元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化范圍為1.66～4.32 mg·kg-1，以國(guó)家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）三級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值1 mg·kg-1為參比，其平均含量超出標(biāo)準(zhǔn)值238%，按土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬嚴(yán)重污染；As質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化范圍為為13.29～93.72 mg·kg-1，其平均含量超出三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值30 mg·kg-118.03%，屬嚴(yán)重污染。從含量特征上看，Cd污染較As污染嚴(yán)重。As的變異系數(shù)為0.7，說(shuō)明其空間變異程度較高，不同區(qū)域含量存在明顯差異，可能存在點(diǎn)污染源；Cd變異系數(shù)較小，推測(cè)其在濕地各區(qū)域分布均勻。

表2 武河濕地表層沉積物中Cd、As含量統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of Cd,As content in the surface sediments from Wuhe Wetland

圖2 武河濕地沉積物中Cd、As垂直分布規(guī)律Fig.2 The vertical distribution of Cd and As in Wuhe Wetland sediments

在垂直方向上，對(duì)0～20 cm的沉積物進(jìn)行分層并測(cè)定其中Cd、As的含量，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，除個(gè)別采樣點(diǎn)外，Cd含量在0～20 cm變化相對(duì)平緩，其大致表現(xiàn)出隨深度增加的趨勢(shì)，在6 cm、10 cm處各出現(xiàn)一個(gè)并不明顯的高峰，2 cm處出現(xiàn)一個(gè)低峰。As含量隨深度變化的曲線呈現(xiàn)鋸齒多峰狀，其含量總體表現(xiàn)出隨沉積物的深度先下降后增加的趨勢(shì)，并在6 cm處出現(xiàn)一個(gè)低峰，10 cm處出現(xiàn)一個(gè)高峰，底層含量較高，其含量變化波動(dòng)相對(duì)較大。

2.2 濕地表層沉積物Cd、As形態(tài)特征

武河濕地表層沉積物中重金屬各賦存形態(tài)的含量如圖3所示。由圖3可知，Cd、As主要以最為穩(wěn)定殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，其平均含量占總量的百分比分別為82.59%、76.31%。此外，碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Cd平均含量占總量的8.79%，可交換的離子態(tài)Cd占4.80%；碳酸鹽結(jié)合態(tài)的As平均含量占總量的10.99%，其鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)的平均含量也在5%以上?？山粨Q的離子態(tài)重金屬與土壤結(jié)合較弱，易于遷移轉(zhuǎn)化或被植物吸收；碳酸鹽結(jié)合態(tài)酸性環(huán)境下易釋放，有機(jī)結(jié)合態(tài)氧化環(huán)境下易釋放，從而被植物吸收利用而在食物鏈中富集，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)在還原條件下可溶解釋放，屬潛在性污染物，但對(duì)植物的有效性很低[12]。由以上分析可知，Cd、As元素都存在一定的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 武河濕地表層沉積物中Cd、As形態(tài)特征Fig.3 The morphological characteristics of Cd and As in the surface sediments form Wuhe Wetland

2.3 濕地沉積物Cd、As的累積特征及來(lái)源分析

采用我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)一級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值為參比，由公式(1)計(jì)算的Igeo值如表3所示：濕地中各采樣點(diǎn)Cd、As的Igeo值均大于0，說(shuō)明兩種重金屬元素均有一定程度的累積。結(jié)合兩種元素的垂直分布特征，推測(cè)Cd、As兩種元素均在地表以下10 cm處累積較為明顯。從水平方向看，Cd、As兩種元素分別在8號(hào)采樣點(diǎn)和7號(hào)采樣點(diǎn)累積最明顯，且位于南涑河入水處，推測(cè)南涑河流域的污染較陷泥河流域嚴(yán)重。若以各個(gè)采樣點(diǎn)的均值代表武河濕地，Cd污染輕微，As污染屬無(wú)污染到輕污染，說(shuō)明Cd、As除土壤來(lái)源外，還疊加了工農(nóng)業(yè)污染的影響。

表3 不同沉積物Cd、As元素的地累積指數(shù)及其污染程度分級(jí)Table 3 The index of geoaccumulation and their pollution level of Cd and As in different sediments

地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)表明，濕地中Cd、As除了巖石風(fēng)化等天然來(lái)源外還疊加了工農(nóng)業(yè)污染的影響，為了進(jìn)一步探討濕地中Cd、As的污染來(lái)源，進(jìn)行了相關(guān)分析和主成分分析。主成分分析和相關(guān)分析作為重要的統(tǒng)計(jì)方法已在確定污染源以及自然和人為因素對(duì)重金屬的貢獻(xiàn)等方面得到廣泛應(yīng)用[13]，主成分分析結(jié)果如表4所示。由表4可知，第一主成分貢獻(xiàn)率高達(dá)97.351%，Cd、As具有較大載荷且變化方向一致，說(shuō)明濕地中Cd、As來(lái)源主要受第一主成分的控制。相關(guān)分析表明，在0.05的置信水平下，沉積物中Cd、As含量的相關(guān)系數(shù)為0.894，表現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，反映了兩種重金屬元素來(lái)源相似或接近，或受某些共同因素的控制。在臨沂市南涑河流域布局著冶金、電鍍、電池制造等企業(yè)，因此由以上分析可知，第一主成分為工業(yè)污染，濕地中Cd、As的主要來(lái)源為工業(yè)污染，其結(jié)果與地累積指數(shù)分析結(jié)果一致。

表4 濕地沉積物中重金屬主成分分析矩陣Table 4 The principal component analysis matrix of heavy metals in wetland sediments

2.4 濕地沉積物Cd、As空間分布特征及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

武河濕地各采樣點(diǎn)Cd、As兩種重金屬元素的含量和地累積指數(shù)（Igeo）如圖4所示。由圖4可知，兩種重金屬元素的含量和地累積指數(shù)的空間變化特征基本一致，Cd元素在8號(hào)點(diǎn)污染最嚴(yán)重，7、3、5、6、2、4號(hào)點(diǎn)次之，1號(hào)點(diǎn)的污染程度最低，w(Cd)最大值（8號(hào)采樣點(diǎn)）為三級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的4.32倍；As元素7號(hào)點(diǎn)污染最嚴(yán)重，6、3、8、2、5、4號(hào)點(diǎn)次之，1號(hào)點(diǎn)污染程度最低，w(As)最大值（7號(hào)點(diǎn)）為三級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值的3.124倍；兩種重金屬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最大值均出現(xiàn)在南涑河流域來(lái)水處。

圖4 武河濕地Cd、As含量及其地累積指數(shù)Fig.4 The content and their geoaccumulation indexes of Cd andAs in Wuhe Wetland

以我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）一級(jí)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值為參比，由公式（2）（3）（4）對(duì)武河濕地進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表5和圖5所示。

由表5可知，以各采樣點(diǎn)的平均值代表武河濕地，濕地潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)III較強(qiáng)生態(tài)危害。由圖5可知，8號(hào)點(diǎn)潛在生態(tài)危害最強(qiáng)，表現(xiàn)為IV強(qiáng)生態(tài)危害；7、3、5、6、2、4次之，除7號(hào)點(diǎn)表現(xiàn)為IV強(qiáng)生態(tài)危害，其余各點(diǎn)表現(xiàn)為III較強(qiáng)生態(tài)危害；1號(hào)點(diǎn)潛在生態(tài)危害程度最低，表現(xiàn)為II中等生態(tài)危害。Cd元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高于As元素，南涑河流域入水處及匯流處潛在風(fēng)險(xiǎn)較高。

由以上分析可知，兩種重金屬元素均南涑河流域來(lái)水處（7、8號(hào)采樣點(diǎn)）污染較為嚴(yán)重，這是因?yàn)槟箱澈恿饔蚴桥R沂市工業(yè)比較發(fā)達(dá)的區(qū)域，一直是臨沂市污染比較嚴(yán)重的河段。3號(hào)點(diǎn)濕地潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為559.31，呈現(xiàn)III較強(qiáng)生態(tài)危害，推測(cè)是因?yàn)?號(hào)點(diǎn)位于匯流處，污染物易隨懸浮物沉積而富集于底泥中。

Cd、As元素均在1號(hào)點(diǎn)污染程度最低，推測(cè)是因?yàn)?號(hào)點(diǎn)位于陷泥河流域來(lái)水處，陷泥河上游的污水處理廠主要處理城市生活污水，重金屬污染較輕，而同位于陷泥河來(lái)水處的2號(hào)點(diǎn)Cd、As污染程度明顯較1號(hào)點(diǎn)高。1號(hào)點(diǎn)位于滯留塘內(nèi)，栽種了大量的蘆葦、菖蒲等濕地植物，而2號(hào)點(diǎn)位于滯留塘外，且武河濕地屬于人工濕地，理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定、均一，因此推測(cè)是因?yàn)闈竦刂参飳?duì)Cd、As的吸收和富集作用導(dǎo)致1號(hào)點(diǎn)重金屬含量較2號(hào)點(diǎn)低。

在南涑河流域來(lái)水的河段，位于滯留塘內(nèi)的4號(hào)點(diǎn)和6號(hào)點(diǎn)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度較低，但6號(hào)點(diǎn)As元素的Igeo值僅次于7號(hào)點(diǎn)，污染較嚴(yán)重，推測(cè)是因?yàn)?號(hào)點(diǎn)主要的濕地植物為蘆葦，對(duì)于As污染的污水處理能力有限。而栽種大量菖蒲和蘆葦?shù)?號(hào)點(diǎn)As污染屬于無(wú)污染對(duì)輕污染程度，推測(cè)是因?yàn)檩牌褜?duì)As的去除能力較強(qiáng)。5號(hào)點(diǎn)雖位于滯留塘外，但As污染程度相對(duì)較低，推測(cè)是因?yàn)?號(hào)點(diǎn)PH值為6.2，明顯低于其他各采樣點(diǎn)的6.7～7.2。相關(guān)分析表明，在0.01的置信水平下，表層沉積物As元素的含量和上覆水PH值得相關(guān)系數(shù)為0.239；陶征楷等[2]的研究也表明，pH值影響著河水中As的遷移和轉(zhuǎn)化，即As在酸性條件下是穩(wěn)定的，因此5號(hào)點(diǎn)As含量較低。

3 結(jié)論與討論

（1）濕地表層沉積物中Cd、As的平均含量分布為3.18 mg·kg-1、35.41 mg·kg-1，均高于環(huán)境背景值，具有明顯的累積效應(yīng)，其高值區(qū)均出現(xiàn)在南涑河流域來(lái)水處。Cd、As主要以最為穩(wěn)定殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，其平均含量占總量的百分比分別為82.59%、76.31%。

（2）垂直方向上，Cd含量在變化相對(duì)平緩，大致表現(xiàn)出隨深度增加的趨勢(shì)；As含量隨深度變化的曲線呈現(xiàn)鋸齒多峰狀，其含量總體表現(xiàn)出隨深度先下降后增加的趨勢(shì)，并在6 cm處出現(xiàn)一個(gè)低峰，10 cm處出現(xiàn)一個(gè)高峰，底層含量較高，其含量變化波動(dòng)相對(duì)較大。

（3）濕地Cd、As的Igeo平均值分布為1.62、0.44，其污染程度分別屬于輕污染、無(wú)污染到輕污染，結(jié)合主成分分析和相關(guān)分析，可知Cd、As除自然的土壤來(lái)源外，還疊加了少量工農(nóng)業(yè)污染的影響。對(duì)武河濕地表層沉積物Cd、As兩種重金屬進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以各個(gè)采樣點(diǎn)的均值代表武河濕地，濕地表層沉積物中多種重金屬潛在生態(tài)危害屬I(mǎi)II較強(qiáng)生態(tài)危害。由以上分析可知，Cd污染程度雖然較低，但其潛在生態(tài)危害程度較高，屬于生物毒性顯著的元素，對(duì)于其引起的污染更應(yīng)該加倍重視。

（4）對(duì)Cd、As的空間分布特征表明，二者質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Igeo、RI最大值均出現(xiàn)在南涑河流域來(lái)水處，說(shuō)明對(duì)南涑河流域的污染控制還有待加強(qiáng)。Cd在2、4、6號(hào)點(diǎn)污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均較低，這是因?yàn)榇巳帨籼羶?nèi)均栽種了大量的蘆葦，推測(cè)蘆葦對(duì)于Cd污染的污水去除效果較好。董萌等[13]的研究也表明蘆葦(Phragmites australis)根部對(duì)Cd的積累量較高，且地上部生物量大、能被連續(xù)刈割，因此具有良好的穩(wěn)定修復(fù)效果，對(duì)Cd污染治理起到一定的促進(jìn)作用。除1號(hào)點(diǎn)外，As元素的污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度在栽種大量菖蒲的4號(hào)點(diǎn)較低，推測(cè)菖蒲處理As污染的污水效果較好，建議在濕地內(nèi)加大菖蒲的栽種面積。

[1]張小華,鐘立峰,苗莉,等.粵東典型海灣表層沉積物Cd的分布及其潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)[J].熱帶海洋學(xué)報(bào),2013,32(2):118-127

[2]陶征楷,畢春娟,陳振樓,等.上海市河網(wǎng)水體中As的分布特征及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2013,8(2):268-274

[3]簡(jiǎn)敏菲,李玲玉,徐鵬飛,等.鄱陽(yáng)湖-樂(lè)安河濕地水土環(huán)境中重金屬污染的時(shí)空分布特征[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(5):1759-1765

[4]王淑軍,劉佩樓,徐世鵬,等.臨沂市武河濕地的設(shè)計(jì)及其水質(zhì)凈化效果分析[J].中國(guó)給水排水,2011,27(22):61-64

[5]徐中義,陳敬安,張陽(yáng),等.阿哈水庫(kù)沉積物重金屬形態(tài)分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,39(3):71-76

[6]傅鵬,王飛,馬秀平,等.沁河沉積物重金屬垂直分布特征與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2013,19(2):305-312

[7]郁亞娟,王冬,王翔,等.滇池湖體及其主要入湖河流沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)空分布特征評(píng)價(jià)[J].地球與環(huán)境,2013,41(3):311-318

[8]吳文成,任露陸,蔡信德,等.茅尾海沉積物重金屬空間分布特征與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].環(huán)境科學(xué)研究,2014,27(2):147-156

[9]李飛,徐敏.海州灣表層沉積物重金屬的來(lái)源特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué),2014,35(3):1035-1040

[10]王云倩,楊麗原,曹峰,等.洙趙新河表層沉積物重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)[J].有色金屬工程,2014,4(1):64-67

[11]何玉生.海口城市土壤重金屬污染特征與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014,33(2):421-428

[12]胡文,王海燕,查同剛,等.北京市涼水河污灌區(qū)土壤重金屬累積和形態(tài)分析[J].生態(tài)環(huán)境,2008,17(4):1491-1497

[13]唐陣武,程家麗,岳勇,等.武漢典型湖泊沉積物中重金屬累積特征及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[J].湖泊科學(xué),2009,21(1):61-68

[14]董萌,趙運(yùn)林,庫(kù)文珍,等.洞庭湖濕地8種優(yōu)勢(shì)植物對(duì)鎘的富集特征[J].生態(tài)學(xué)雜志,2011,30(12):2783-2789

Accumulation and Spatial Distribution Characteristics of Cd and As in Sediments from Wuhe Artificial Wetland and Their Ecological RiskAssessment

MAXiao-Tian1,2,LIANG Ren-Jun2*,QIU Ji-cai2
1.Population,Resources and Environment College,Shandong Normal University,Jinan 250014,China
2.Linyi University,Linyi 276005,China

This paper used four acid digestion methods(HCI-HNO3-HF-HCIO4)and the Tessier five-step method to examine the content and special characteristics of the elements Cd and As in samples.The accumulation and spatial characteristics were also analyzed.Further measures included ecol-accumulation index and potential ecological risk index,for a comprehensive ecological risk and pollution level assessment.The results showed that the average content were 3.18 mg·kg-1for Cd and 35.41 mg·kg-1for As.The content was 238%,18.03%respectively,which was higher than the environment background values,with a significant cumulative effect.Heavy metals at the study site mainly existed in residual state,and the average contents were 82.59%for Cd and 76.31%for As.Among all sampling points,the Igeoof Cd was 1.62 and that of As was 0.44.Which indicated that in addition to natural sources of Cd andAs in the soil,there might also be an overlay effect from industrial and agricultural pollution.Spatial analysis showed that the maximum of the content,Igeoand RI appeared in the South Su River.The overall potential ecological risk index(RI)had a mean of 501.20,which indicated a III strong ecological harm to the wetland.

WuHeArtificial Wetland;sediments;heavy metals pollution;Cd;As;ecological risk

X53

A

1000-2324(2015)03-0385-06

2015-01-27

2015-03-01

國(guó)家自然科學(xué)基金(41303061);國(guó)家自然科學(xué)青年科學(xué)基金(41201228);山東省科技發(fā)展項(xiàng)目(2013GSF11701);武河濕地環(huán)境調(diào)查(2713078);大學(xué)生創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)計(jì)劃(201310452001,201310452046)

馬逍天(1991-),女,在讀碩士研究生,從事濕地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)研究.E-mail:906351558@qq.com

*通信作者:Author for correspondence.E-mail:liangrenjun@163.com