李倩

（嘉峪關(guān)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

北大河嘉峪關(guān)段底泥重金屬污染評(píng)價(jià)

李倩

（嘉峪關(guān)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

作為流經(jīng)嘉峪關(guān)市的唯一地表河流，及時(shí)了解該段河流底泥重金屬污染情況具有十分重要的意義。本文通過對(duì)北大河嘉峪關(guān)段底泥中8種重金屬元素：鉛(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、硒(Se)、釩(V)、鉈(Tl)、銻(Sb)和鋅(Zn)的含量進(jìn)行分析，分別運(yùn)用地累積指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法兩種評(píng)價(jià)方法對(duì)其污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過地累積指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出8種金屬元素均未對(duì)北大河嘉峪關(guān)段的底泥構(gòu)成污染，總體上北大河嘉峪關(guān)段受人為活動(dòng)影響較小，環(huán)境質(zhì)量狀況較好。

環(huán)境科學(xué)；北大河嘉峪關(guān)段；底泥；重金屬污染；地累積指數(shù)法；污染負(fù)荷指數(shù)法

1 概述

北大河是甘肅西部三大主要河流之一,為黑河水系的一級(jí)支流，發(fā)源于祁連山,中下游流經(jīng)河西走廊的酒泉、嘉峪關(guān)及金塔縣。降水是北大河流域的主要補(bǔ)給來源，高山地區(qū)為固體降水，部分轉(zhuǎn)化形成冰川，夏季高溫期再由冰川融化補(bǔ)給河流，河底的泥沙也主要是由降水及冰雪融水帶入。作為流經(jīng)嘉峪關(guān)市的唯一地表河流，及時(shí)了解該段河流底泥重金屬污染狀況，對(duì)于開展嘉峪關(guān)市水污染防治和土壤污染防治等工作都具有十分重要的意義。

重金屬在環(huán)境中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲(chǔ)存庫和最后的歸宿。當(dāng)環(huán)境變化時(shí)，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉(zhuǎn)化并釋放造成污染，所以可以說底泥是水環(huán)境重金屬污染的指示劑。重金屬不能被生物降解，在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及各種酶發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，就會(huì)造成中毒，對(duì)人體造成很大的危害。

本文依據(jù)2015年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用地累積指數(shù)法[2]和污染負(fù)荷指數(shù)法對(duì)北大河嘉峪關(guān)段底泥的重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，以了解北大河嘉峪關(guān)段的重金屬污染現(xiàn)狀。

2 底泥樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

因北大河嘉峪關(guān)段為國控?cái)嗝?，地表水質(zhì)歷年來都達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，周邊無排污企業(yè)，故在嘉峪關(guān)段的上游冰溝斷面處，及下游車站斷面處各設(shè)置一個(gè)采樣點(diǎn)[1]。

在3月枯水期，以木鏟采集深度為0～30cm處底泥2kg,保存于潔凈塑料袋中，并迅速帶回實(shí)驗(yàn)室保存。

2.2 分析方法

樣品在室溫下自然風(fēng)干后，剔除石子等雜質(zhì)，用球磨機(jī)研磨過10目和100目篩，裝入牛皮紙樣品袋送往實(shí)驗(yàn)室分析。

Pb、Zn采用火焰原子吸收法測(cè)定，Hg、As、Se采用原子熒光法測(cè)定，V、Tl、Sb和Be采用ICP-MS方法分析。

3 結(jié)果及評(píng)價(jià)

3.1 分析結(jié)果

經(jīng)監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年北大河嘉峪關(guān)段底泥中12種重金屬含量見表1。

表1 2015年北大河嘉峪關(guān)段底泥重金屬元素含量檢測(cè)結(jié)果

3.2 評(píng)價(jià)方法的選擇

目前常用的地表水底泥重金屬污染評(píng)價(jià)方法很多，比如污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法（Igeo）、污染負(fù)荷指數(shù)法（PLI）、內(nèi)梅羅指數(shù)等，本文采用地累積指數(shù)法[2]和污染負(fù)荷指數(shù)法分別進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2.1 地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)

地累積指數(shù)（Igeo）是德國科學(xué)家Muller提出的一種研究水環(huán)境沉積物中重金屬污染的定量指標(biāo)，不僅考慮了自然地質(zhì)過程造成的背景值的影響，而且也充分注意了人為活動(dòng)對(duì)重金屬污染的影響，因此，該指數(shù)不僅反映了重金屬分布的自然變化特征，而且可以判別人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，是區(qū)分人為活動(dòng)影響的重要參數(shù)。

其計(jì)算公式為：

式中：Cn指元素n在沉積物中的含量（質(zhì)量比）；

K為考慮各地巖石差異可能會(huì)引起的背景值變動(dòng)而取的系數(shù)（一般取1.5）；

Bn為當(dāng)?shù)貛r石中該元素的地球化學(xué)背景值，本文采用 《中國土壤環(huán)境背景值》[3]中該元素的背景值，具體背景值詳見表2。

表2 中國土壤元素環(huán)境背景值（mg/kg）

地累積指數(shù)一共分為7個(gè)級(jí)別，分別為0級(jí)至6級(jí)，表示污染程度由無至極強(qiáng)，具體見表3。

表3 地累積指數(shù)與污染程度分級(jí)

將底泥中各金屬元素的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別代入地累積指數(shù)計(jì)算公式，可得到北大河嘉峪關(guān)段兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的地累積指數(shù)（Igeo），計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 北大河嘉峪關(guān)段重金屬地累積指數(shù)與污染程度

通過計(jì)算結(jié)果可以看出，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn的地累積指數(shù)均未達(dá)到構(gòu)成污染的級(jí)別。

3.2.2 污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)

污染負(fù)荷指數(shù)法是Tomlinson等人從事重金屬污染水平的分級(jí)研究中提出來的一種評(píng)價(jià)方法，該指數(shù)由評(píng)價(jià)區(qū)域所包含的多種重金屬成分共同構(gòu)成，它能直觀地反映各個(gè)重金屬對(duì)污染的貢獻(xiàn)程度，以及重金屬在時(shí)間、空間上的變化趨勢(shì)。

該方法的計(jì)算公式為：首先根據(jù)某一點(diǎn)的實(shí)測(cè)重金屬含量，進(jìn)行最高污染系數(shù)（CF）的計(jì)算：

式中：CFi為元素i的最高污染系數(shù)；

Ci為元素i的實(shí)測(cè)含量；

C0i為元素i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即背景值。

某一點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)（PLI）為：

式中：PLI為某一點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)；

n為評(píng)價(jià)元素的個(gè)數(shù)。

某一區(qū)域（流域）的污染負(fù)荷指數(shù)（PLIzone）為：

式中：PLIzone為流域污染負(fù)荷指數(shù)；

n為評(píng)價(jià)點(diǎn)的個(gè)數(shù)（采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)）。

污染負(fù)荷指數(shù)一般分為4個(gè)等級(jí)，具體見表5。

表5 污染負(fù)荷指數(shù)與污染程度之間的關(guān)系

本文采用各重金屬實(shí)測(cè)含量 （具體見表1），和中國土壤環(huán)境背景值（具體見表2）進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算，具體結(jié)果見表6。

表6 北大河嘉峪關(guān)段重金屬污染負(fù)荷指數(shù)與污染程度

通過計(jì)算結(jié)果可以看出，，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn8種重金屬的點(diǎn)位污染負(fù)荷指數(shù)和流域污染負(fù)荷指數(shù)均小于1，污染程度為無污染。

4 結(jié)論

通過對(duì)北大河嘉峪關(guān)段底泥中重金屬含量及污染程度的研究發(fā)現(xiàn)，采用地累積指數(shù)法和污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果一致，北大河嘉峪關(guān)段受人為活動(dòng)影響較小，未形成重金屬污染，環(huán)境質(zhì)量狀況較好。

[1] HJ/T166-2004，土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2] Muller G.Index of geoaccululation in sediments of the Rhine River[J].Geojoural,1979（2）:108.

[3] 國家環(huán)境保護(hù)局.中國土壤環(huán)境背景值[M].中國環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.1990.08.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990:87～90.

[4] 吳曉霞，黃芳，陳昌云.秦淮河底泥重金屬污染評(píng)價(jià)[J].南京曉莊學(xué)院學(xué)報(bào)：2009,25(6):36～39.

[5] 徐爭啟，倪師軍，張成江，等.應(yīng)用污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)攀枝花地區(qū)金沙江水系沉積物中的重金屬[J].四川環(huán)境：2004,23(3):64～67.

[6] 李經(jīng)偉，楊路華，夏輝，等.白洋淀底泥重金屬污染地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)[J].人民黃河：2007,29(12):59～60.

[7] 王婕，劉桂建，方婷，等.基于污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)淮河（安徽段）底泥中重金屬污染研究[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：2013,43(2):97～102.

[8] 柴世偉，溫琰茂，張亞雷，等.地累積指數(shù)法在土壤重金屬污染評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）：2006,34(12):1658～1661.

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