杭慶豐 張凱奇 夏 霆

（1.江蘇省水文水資源勘測局鹽城分局，江蘇 鹽城 224002；2.南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210009）

底泥作為污染物的“匯”與“源”，是河流水環(huán)境的重要組成部分。在不同種類的污染物中，重金屬因其持續(xù)性和毒性，顯得尤為危險。它可通過大氣沉降、廢水排放、淋溶作用等進(jìn)入地表水體，再經(jīng)過復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物和沉積過程沉降到底泥中并逐漸富集。這些與底泥沉積物結(jié)合的重金屬不僅可通過多種途徑對水生生物產(chǎn)生毒害作用，還可重新釋放出來產(chǎn)生潛在的生物毒性風(fēng)險［1，2］，因此，底泥是河流中重金屬的主要蓄積庫，是河流水環(huán)境重金屬污染的指示劑，也是水體的二次污染源［3］。開展河流底泥中重金屬元素分布及其生態(tài)風(fēng)險評估研究，可提供自然環(huán)境中重金屬轉(zhuǎn)移的信息，對河流水環(huán)境保護及河流健康維護有著重要的意義。

鹽城市地處淮河下游尾閭，河網(wǎng)密布，溝渠縱橫。區(qū)內(nèi)河流在調(diào)蓄洪水、提供水資源和生物棲息地、維護生態(tài)多樣性、凈化水質(zhì)、航運等多方面發(fā)揮了重要功能，在促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展中起著重要作用。但是，近年來地區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展的同時也給河流生態(tài)環(huán)境造成了巨大影響。雖然針對鹽城地區(qū)土壤及海岸潮灘重金屬的研究多有開展［4-7］，但一直未見有針對各縣域河流開展大范圍的采樣調(diào)查研究。筆者在對鹽城市9個縣（市、區(qū)）的代表性河流進(jìn)行底泥樣品采集、分析的基礎(chǔ)上，開展河流底泥重金屬含量特征分析及其潛在生態(tài)風(fēng)險評價研究，旨在為全市河流水污染防治及河流健康維護提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 底泥樣品采集

針對鹽城市民生河（響水）、南八灘渠（濱海）、小中河（阜寧）、運棉河（射陽）、薔薇河（建湖）、朱瀝溝（鹽都）、西潮河（亭湖）、王港河（大豐）和三倉河（東臺）9條縣域河流，于2013年10 月24～27 日對各河流進(jìn)行底泥樣品采集，各河流按照上、中、下游河段及淤積情況分別設(shè)3～4 個樣點，所有樣點均采用GPS 定位儀定位確定。采用彼得遜抓斗式采泥器采集河流表層底泥，各樣點均取樣3～4 次，充分混勻后帶回實驗室經(jīng)自然風(fēng)干研磨后過100 目篩，預(yù)處理后裝入塑料袋待檢。

圖1 河流底泥重金屬富集系數(shù)

1.2 樣品分析測定

參考地區(qū)重金屬分布特征［5-7］，本次底泥重金屬檢測與評估項目為Cu、Zn 和Pb，均按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定，具體方法參見《水和廢水檢測分析方法》（第四版）［8］，樣品測定在鹽城市水環(huán)境監(jiān)測中心實驗室完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽城市河流底泥重金屬富集特征

將各河流底泥重金屬含量（均值）與環(huán)境背景值［6］對比（見表1），以底泥中重金屬富集系數(shù)［9］表示其超過背景值的程度，來確定河流底泥重金屬分布特征。圖1 為鹽城市9條縣域河流底泥重金屬富集系數(shù)。9條縣域河流Cu 富集系數(shù)在1.54～3.15之間，其中，南八灘渠最小，王港河最大；Zn 富集系數(shù)在1.30～2.05 之間，西潮河最小，王港河最大；Pb 富集系數(shù)在4.32～6.63 之間，朱瀝溝最小，薔薇河最大。在9條河流中，Pb 富集系數(shù)在3 種重金屬中相對最大，Zn 富集系數(shù)相對最小。分析結(jié)果表明，不同縣域河流底泥及不同重金屬超出背景值的程度存在較為明顯的差異性。

表1 重金屬的參照值和毒性系數(shù)（

表1 重金屬的參照值和毒性系數(shù)（

2.2 鹽城市河流底泥重金屬污染程度評價

基于Muller 地質(zhì)積累指數(shù)（Igeo）［9］對9條縣域河流底泥重金屬污染程度進(jìn)行評價。地質(zhì)積累指數(shù)是20 世紀(jì)60年代晚期在歐洲發(fā)展起來的廣泛用于研究沉積物及其它物質(zhì)中重金屬污染程度的定量分析方法，其引入背景值作為標(biāo)準(zhǔn)對重金屬元素進(jìn)行歸一化處理，兼顧考慮重金屬分布的自然變化特征和人類活動對環(huán)境的影響，使得對重金屬污染過程的評價更為可靠和有效。

Igeo計算方法為：

式中：

Ci—金屬i 的實測濃度；

K—修正系數(shù)，一般k=1.5，通常用來表征沉積特征、巖石地質(zhì)及其它影響。

按Igeo值的大小，可以將沉積物中重金屬污染程度分為7 個等級（0～6 級），見表2。

表3 為鹽城市9條縣域河流底泥重金屬Igeo指數(shù)計算值及污染程度分級。從評價結(jié)果看，9條河流Cu 為0～2 級，除王港河為偏中度污染外，其余河流為無污染或輕度污染；Zn為0～1 級，均處于無污染或輕度污染狀態(tài)；Pb 為2～3 級，體現(xiàn)為偏中度-中度污染。3 種元素相比較，總體上各河流Cu 和Zn 污染輕微，Pb 污染相對較重。

2.3 鹽城市河流底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價

采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法［10］對9條縣域河流底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行評價。潛在生態(tài)危害指數(shù)法是瑞典科學(xué)家Hakanson 根據(jù)重金屬性質(zhì)及其環(huán)境行為特點，從沉積學(xué)角度提出來的對土壤或沉積物中重金屬污染進(jìn)行評價的方法。該方法不僅考慮土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，采用具有可比的等價屬性指數(shù)分級法進(jìn)行評價，并定量分出地區(qū)潛在生態(tài)危害程度。該方法既可評價多種金屬元素的協(xié)同作用，又考慮了單個金屬的毒性危害。評價方法為：

表2 Igeo指數(shù)污染程度分級

表3 河流Igeo指數(shù)值與污染等級

表4 重金屬生態(tài)危害程度等級劃分

（1）單項重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)

式中：

（2）多項重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)

根據(jù)本次調(diào)查考慮的底泥重金屬情況，單項重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)及多項重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)等級劃分關(guān)系見表4。

根據(jù)以上方法計算出鹽城市9條縣域河流底泥潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)結(jié)果如表5 所示。利用單項潛在生態(tài)危害指數(shù)分析重金屬的污染，可以知道重金屬的毒性水平和生物對重金屬的敏感程度。從表3可以看出，鹽城市9條縣域河流底泥Cu 和Zn 形成的生態(tài)危害等級均為輕微；西潮河、小中河、民生河和薔薇河Pb 生態(tài)危害等級為中等，其余河流均為輕微。綜合生態(tài)危害指數(shù)RI 反映了各考察重金屬對生態(tài)環(huán)境的綜合危害程度?；诒? 結(jié)果，可知9條河流中，Cu、Zn 和Pb 所形成的生態(tài)綜合危害風(fēng)險均為輕微等級。

3 結(jié)論

（1）鹽城市縣域河流底泥重金屬Cu、Zn 和Pb 含量均高于土壤背景值，均存在富集累積趨勢；不同元素在不同河流中重金屬富集程度不同，其中，Pb 富集程度相對最大，Zn 相對最小。

表5 河流底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)

（2）河流底泥重金屬Cu、Zn 和Pb地質(zhì)積累指數(shù)分級在0～3 級之間，其中，Cu 和Zn 均污染程度相對較輕，各河流Pb 均表現(xiàn)為偏中度-中度污染，污染范圍分布廣。

（3）重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險評價表明，河流底泥Cu 和Zn 形成的生態(tài)危害等級均為輕微，Pb 在西潮河、小中河、民生河和薔薇河的生態(tài)危害等級為中等，其余河流均為輕微?？傮w上，Cu、Zn 和Pb 這3 種金屬元素所形成的生態(tài)綜合危害風(fēng)險在9條縣域河流中均較為輕微。

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