李法松，韓鋮，林大松，周葆華*，徐志兵，余光明，鈕志遠(yuǎn)，趙億，王淑媛

（1.安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，安徽 安慶 246011；2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085；3.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，天津 300191）

安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

李法松1，2，韓鋮1，林大松3，周葆華1*，徐志兵1，余光明1，鈕志遠(yuǎn)1，趙億1，王淑媛1

（1.安慶師范大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，安徽 安慶 246011；2.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，環(huán)境化學(xué)與生態(tài)毒理學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085；3.農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所，產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，天津 300191）

為研究安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段重金屬污染特征及潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，采集了安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物樣品共58個(gè)，分析了Cu、Zn、Pb和Cd共4種重金屬分布特征，并采用地累積指數(shù)法和Hakanson生態(tài)危害指數(shù)法進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：不同水體沉積物重金屬含量差異較大，市區(qū)湖泊群內(nèi)各重金屬含量普遍高于周邊生態(tài)湖泊和長(zhǎng)江安慶段；與區(qū)域?qū)?yīng)的沉積物重金屬背景值比較，市區(qū)湖泊群中各類(lèi)重金屬普遍高于背景值，而其他水體沉積物中的重金屬則與背景值相近，表明市區(qū)工業(yè)生產(chǎn)及生活等人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊沉積物重金屬含量有較大影響。地累積指數(shù)污染評(píng)價(jià)表明安慶市區(qū)湖泊群受到一定程度的重金屬污染，尤其是Cd污染達(dá)到了中度污染程度?？偟目磥?lái)，所有安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物中各重金屬污染的程度依次為Cd＞Pb＞Zn＞Cu。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明市區(qū)湖泊群和菜子湖處于中等生態(tài)危害狀態(tài)，其他水體均處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，各水體潛在生態(tài)危害順序依次為市區(qū)湖泊群、菜子湖、長(zhǎng)江安慶段、嬉子湖、石門(mén)湖、白蕩湖；研究區(qū)域沉積物中的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以Cd為主。

重金屬；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；沉積物；長(zhǎng)江；湖泊；安慶

重金屬作為典型累積性污染物，具有不可降解、易累積性、毒性大，能通過(guò)食物鏈富集放大等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注[1]。沉積物是水域生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是重金屬等污染物的主要蓄積場(chǎng)所，進(jìn)入水體后，重金屬被水體顆粒物吸附、絡(luò)合、絮凝、沉降，以沉積物形式存在。一方面沉積物中的重金屬能夠通過(guò)再懸浮作用重新釋放到環(huán)境中，造成二次污染[2-3]。另一方面底棲生物能通過(guò)攝食、細(xì)胞轉(zhuǎn)化等方式生物富集沉積物中的重金屬，從而對(duì)水生生物產(chǎn)生毒害作用，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)一步影響陸生生物和人類(lèi)健康[4]。另外，沉積物中重金屬污染特征等信息能反映水體重金屬污染狀況和污染來(lái)源及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等信息[5]。因此，研究水體沉積物中重金屬的分布特征、污染狀況，進(jìn)一步評(píng)價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)有效控制區(qū)域重金屬污染、降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有非常重要的意義。

對(duì)沉積物中重金屬質(zhì)量評(píng)價(jià)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，近年來(lái)，具有代表性的評(píng)價(jià)方法主要有地累積指數(shù)法、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法、富集因子（EFs）、沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、臉譜圖法、尼梅羅綜合指數(shù)法和次生相與原生相分布比值法等[6-7]。這些方法有不同的特點(diǎn)和適用范圍，并存在各自的應(yīng)用局限性。其中地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是目前應(yīng)用最廣泛的兩種評(píng)價(jià)方法。地累積指數(shù)法既反映重金屬分布的自然變化特征，還可以判別人為活動(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)，但該方法未考慮不同重金屬毒性效應(yīng)的差別。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法綜合考慮重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)以及毒理效應(yīng)，是一種可比的、等價(jià)屬性指數(shù)分級(jí)的評(píng)價(jià)重金屬的方法[8-9]。因此綜合運(yùn)用這兩種評(píng)價(jià)方法能夠有效地評(píng)價(jià)重金屬污染的程度，全面地分析和了解重金屬的毒性和潛在危害，增加重金屬污染評(píng)價(jià)的可靠性。

目前關(guān)于湖泊河流沉積物重金屬的報(bào)道非常廣泛，長(zhǎng)江流域及周邊湖泊內(nèi)重金屬的分布特征也被廣泛報(bào)道，例如長(zhǎng)江中下游流域、太湖、巢湖、鄱陽(yáng)湖、龍感湖等湖泊[6-14]。安徽省安慶沿江湖泊濕地由菜子湖、嬉子湖、石門(mén)湖、白蕩湖、破罡湖等眾多湖泊組成[15-17]。是長(zhǎng)江中下游淡水濕地的重要組成部分，濕地資源十分豐富[18]。另一方面安徽省安慶市是長(zhǎng)江中下游重要的石油化工城市，有400多家石油化工企業(yè)，周邊有安慶銅礦、月山銅礦、月山煤礦等礦產(chǎn)企業(yè)，礦產(chǎn)資源豐富[19]。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市的擴(kuò)張，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。最近的研究表明，安慶沿江湖泊中某些水體存在富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)，且某些持久性污染物如多環(huán)芳烴等存在潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[15，17，20]。但該地區(qū)湖泊沉積物中重金屬污染狀況未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道，亟需進(jìn)一步調(diào)查該區(qū)域湖泊沉積物中重金屬類(lèi)污染物的分布特征并評(píng)價(jià)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

本研究采集了安慶地區(qū)湖泊（包括市區(qū)湖泊群、菜子湖、嬉子湖、白蕩湖、石門(mén)湖等）、長(zhǎng)江安慶段及支流表層底泥共58個(gè)沉積物樣品，分析了四種重金屬（Cu、Zn、Pb、Cd）的分布特征，利用地累積指數(shù)法和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)沉積物中的重金屬進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，旨在為改善地區(qū)環(huán)境質(zhì)量和污染治理提供科學(xué)依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

選取安慶市區(qū)湖泊群（22個(gè)點(diǎn)，U1～U22），包括東大湖、西小湖、菱湖、蓮湖、水上公園、神靈潭等，石門(mén)湖（6個(gè)點(diǎn)，S1～S6），嬉子湖（10個(gè)點(diǎn)，X1～X10），菜子湖（9個(gè)點(diǎn)，C1～C9），白蕩湖（4個(gè)點(diǎn)，B1～B4）和沿江監(jiān)測(cè)斷面（Y1～Y4），皖河口入江斷面（W），破罡湖入江閘前、閘后斷面（A、K）布置采樣點(diǎn)，具體采樣點(diǎn)如圖1所示，其中長(zhǎng)江監(jiān)測(cè)斷面與安慶環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站的監(jiān)測(cè)斷面保持一致[13，16]。采樣時(shí)間為2014年4—5月，采樣深度為0～5 cm，樣品用彼得遜采泥器采集，每個(gè)采樣點(diǎn)采集500～1000 g樣品裝入聚乙烯樣品袋內(nèi)，貼好標(biāo)簽。樣品采集后，立即送回實(shí)驗(yàn)室，將所采集的沉積物冷凍干燥48 h，剔除雜質(zhì)，然后用石英研缽研磨，過(guò)100目網(wǎng)篩后，低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

圖1 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段采樣點(diǎn)位LFigure 1 Sampling sites from Lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River

1.2 樣品處理及分析

本研究對(duì)安慶地區(qū)湖泊及長(zhǎng)江安慶段表層沉積物中幾種重金屬進(jìn)行分析。研究表明，水體沉積物重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)涉及的重金屬有Hg、Cd、Cr、Pb、Mn、Cu、Zn、Ni、Co、As等，其中在90%以上的水體沉積物重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中涉及到Pb、Cu、Zn，其次是Cd，說(shuō)明這四種重金屬污染最廣[6]。因此本研究選取Pb、Cu、Zn、Cd四種重金屬為研究對(duì)象。四種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)樣品分別為Cu粉（光譜純，上海滬試）、Zn粉（光譜純，上海滬試）、Cd粉（光譜純，上海滬試）、Pb粉（光譜純，上海滬試）。檢測(cè)分析依據(jù)是GB/T 17138—1997、GB/T 17141—1997等有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。樣品經(jīng)HNO3-HClO4-HF消化處理后，用原子吸收分光光度計(jì)（Pekin Elmer PinAAcle 900T）進(jìn)行測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，儀器操作軟件非線性擬合，R2≥0.999 5。為進(jìn)一步保證準(zhǔn)確度，利用國(guó)家沉積物標(biāo)準(zhǔn)樣GBW07309（GSD-9）進(jìn)行3次提取標(biāo)準(zhǔn)樣品，計(jì)算平均測(cè)定值與實(shí)際值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為Cu：3.82%、Zn：4.87%、Pb：2.69%、Cd：5.56%。通過(guò)隨機(jī)抽取平行樣對(duì)比分析，使得測(cè)試誤差控制在10%以內(nèi)。沉積物樣品的有機(jī)質(zhì)總量采用經(jīng)典的重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定。各湖泊水體的pH和沉積物的有機(jī)質(zhì)含量（OM）范圍如下：市區(qū)湖泊群（pH：7.79～8.03；OM：2.31%～8.98%）、石門(mén)湖（pH：8.25～8.30；OM：0.59%～2.21%）、白蕩湖（pH：7.47～7.85；OM：0.48%～2.80%）、長(zhǎng)江安慶段（pH：7.65～7.94；OM：0.30%～0.48%）、菜子湖（pH：7.40～7.58；OM：1.00%～2.40%）、嬉子湖（pH：7.85～7.96；OM：0.25%～2.14%）。

1.3 重金屬污染評(píng)價(jià)方法

為進(jìn)一步表征本研究區(qū)域沉積物中重金屬的污染程度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，本研究分別運(yùn)用了地累積指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)值對(duì)調(diào)查區(qū)域沉積物進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3.1 地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)法作為一種評(píng)價(jià)重金屬污染程度的指標(biāo)[21]，被廣泛用于評(píng)價(jià)現(xiàn)代沉積物重金屬污染，該方法由德國(guó)科學(xué)家Müller[22]提出，公式為：

式中：Igeo為地累積指數(shù)；Cn為在沉積物中n元素的實(shí)際含量；Bn為元素n的地球化學(xué)背景值；k為成巖作用可能引起的背景值變動(dòng)而設(shè)定的系數(shù)（一般取1.5），根據(jù)Igeo值的大小，沉積物的污染程度分為7的等級(jí)，見(jiàn)表1。

1.3.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)法

Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法由瑞典學(xué)者Hakanson[23]提出，利用沉積物中重金屬相對(duì)于工業(yè)化以前沉積物的最高背景值的比值，及重金屬的生物毒性系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和得到生態(tài)危害指數(shù)。Hakanson生態(tài)危害指數(shù)法計(jì)算方法如下：

表2 湖泊沉積物重金屬潛在生態(tài)危害程度劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Degrees of potential ecological risk corresponding to the values Eiand RIf

表1 地累積指數(shù)與污染程度Table 1 Igeoand pollution levels

2 結(jié)果與討論

2.1 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬污染特征

采集安慶沿江湖泊群及長(zhǎng)江安慶段沉積物58個(gè)樣品，分析4種重金屬含量，分布特征統(tǒng)計(jì)如表3所示，不同水體沉積物重金屬含量差異較大，市區(qū)湖泊群內(nèi)Cu、Zn、Pb、Cd的均值含量相對(duì)較高，分別為70.1、239.0、53.9、1.1 mg·kg-1，各重金屬在市區(qū)湖泊群內(nèi)變異系數(shù)較高，表明受市區(qū)工業(yè)生產(chǎn)及人類(lèi)生活影響較大，并存在多種不同的來(lái)源，另外市區(qū)湖泊群由東大湖、西小湖、菱湖、蓮湖、水上公園和神靈潭組成，水體相對(duì)比較封閉，無(wú)地表徑流補(bǔ)給，主要依靠降雨和地下水補(bǔ)給，且市區(qū)湖泊群內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量差異較大，這些可能是導(dǎo)致市區(qū)湖泊沉積物重金屬變異系數(shù)高的原因。石門(mén)湖中Cu、Zn、Pb、Cd的均值含量分別為67.1、110.3、42.1、0.01 mg·kg-1，嬉子湖內(nèi)4種金屬元素的均值含量分別為24.1、76.7、35.0、0.1 mg·kg-1，菜子湖內(nèi)4種金屬元素的均值含量分別為31.4、73.4、64.9、0.9 mg·kg-1，白蕩湖內(nèi)4種金屬元素的均值含量40.4、80.0、28.7、0.04 mg·kg-1，長(zhǎng)江安慶段則為38.9、140.2、57.6、0.9 mg·kg-1。

各類(lèi)金屬元素在所研究的湖泊及長(zhǎng)江斷面沉積物上平均含量排序如下：Cu含量分布依次為市區(qū)湖泊群、石門(mén)湖、白蕩湖、長(zhǎng)江安慶段、菜子湖、嬉子湖；Zn含量分布依次為市區(qū)湖泊群、長(zhǎng)江安慶段、石門(mén)湖、白蕩湖、嬉子湖、菜子湖；Pb含量分布依次為菜子湖、長(zhǎng)江安慶段、市區(qū)湖泊群、石門(mén)湖、嬉子湖、白蕩湖；Cd含量分布依次為市區(qū)湖泊群、菜子湖、長(zhǎng)江安慶段、嬉子湖、白蕩湖、石門(mén)湖。長(zhǎng)江安慶段各重金屬含量略低于文獻(xiàn)報(bào)道的長(zhǎng)江沉積物的平均值[9]。與長(zhǎng)江中下游的巢湖、太湖、鄱陽(yáng)湖、龍感湖等湖泊沉積物中的重金屬相比較[6-10]，本研究中各類(lèi)湖泊沉積物中Cd的含量略高于周邊的湖泊報(bào)道值。市區(qū)湖泊群及市區(qū)附近石門(mén)湖沉積物中Cu、Zn、Pb略高于周邊湖泊的報(bào)道值，其他郊區(qū)生態(tài)湖泊則與周邊湖泊報(bào)道值相近，說(shuō)明市區(qū)工業(yè)生產(chǎn)及生活等人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊沉積物重金屬累積有較大影響。

表3 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬含量的統(tǒng)計(jì)特征Table 3 Statistical characteristics of heavy metal content in sediments from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River

安慶地區(qū)沉積物重金屬污染來(lái)源復(fù)雜，市區(qū)有眾多的石油化工企業(yè)，比如安慶石化廠、曙光化工廠等、市區(qū)附近的工業(yè)園區(qū)分布很多的機(jī)械制造及冶金企業(yè)例如安慶活塞環(huán)廠、安慶帝伯粉末冶金有限公司、輝門(mén)環(huán)新粉末冶金有限公司、安慶船用柴油機(jī)廠等眾多的化工冶金企業(yè)，該地區(qū)是長(zhǎng)江中下游非常重要的化工重鎮(zhèn)，工業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，市區(qū)周邊還存在安慶銅礦、月山銅礦等礦區(qū)，這些都是導(dǎo)致市區(qū)湖泊沉積物中重金屬含量普遍高于周邊地區(qū)的原因。

2.2 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 地累積指數(shù)評(píng)價(jià)

地累積指數(shù)法被廣泛應(yīng)用于湖泊、河流等沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)[27-28]，本研究采用地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)安慶沿江湖泊群及長(zhǎng)江安慶段沉積物的重金屬污染程度，依次得到Cu、Zn、Pb、Cd四種元素在不同采樣點(diǎn)污染級(jí)別的柱狀圖，如圖2所示。由圖2可以看出，Cu的地累積指數(shù)普遍較低，僅市區(qū)湖泊群和鄰近市區(qū)的石門(mén)湖內(nèi)少數(shù)采樣點(diǎn)Igeo值介于0～1之間，其余湖泊Igeo值均小于0，表明Cu僅在安慶市區(qū)湖泊及緊鄰湖泊內(nèi)有輕微污染。Zn的Igeo值在市區(qū)湖泊群多數(shù)采樣點(diǎn)大于0，表明市區(qū)湖泊普遍受到了Zn的輕度污染，其他湖泊及長(zhǎng)江安慶段則未受Zn污染。Pb的Igeo值相對(duì)較高，由圖2可見(jiàn)，Pb的Igeo值較大的湖泊依然是市區(qū)湖泊群，多數(shù)采樣點(diǎn)都顯示了不同程度的污染，其中有個(gè)別采樣點(diǎn)Igeo值超過(guò)2，表明市區(qū)湖泊群受到了輕度至偏中度的Pb污染，其次是菜子湖和長(zhǎng)江安慶段，多數(shù)采樣點(diǎn)也顯示了不同程度的Pb輕度污染。Cd的Igeo值最大，從圖2可以看出，市區(qū)湖泊多數(shù)采樣點(diǎn)Igeo值大于0，甚至個(gè)別采樣點(diǎn)大于3，表明市區(qū)湖泊受到中度的Cd污染，菜子湖和長(zhǎng)江安慶段內(nèi)多數(shù)采樣點(diǎn)同樣顯示了不同程度的Cd輕度污染?？偟膩?lái)看，整個(gè)安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物中各重金屬污染的大小為Cd＞Pb＞Zn＞Cu。

圖2 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬的Igeo級(jí)別圖Figure 2 Plot of the Igeolevels of heavy metal in sediments from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River

2.2.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

Hakanson生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[28-30]，本文采用Hakanson生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物內(nèi)重金屬污染水平及潛在生態(tài)危害，結(jié)果見(jiàn)圖3和表4。市區(qū)湖泊群內(nèi)重金屬污染物中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子（）最高的是Cd，平均值為71.45，范圍為12.00～107.33，對(duì)比表2的危害程度劃分標(biāo)準(zhǔn)，整體處于中等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，部分點(diǎn)位達(dá)到偏高的生態(tài)危害程度。其他三種重金屬均處于相對(duì)較低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）均值為106.91，范圍為36.57～467.37，表明市區(qū)湖泊群潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)整體上處于中等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。菜子湖上最高的為Cd，均值為62.00，范圍為24.67～85.33，達(dá)到中等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，其他三種重金屬值均較低，處于很低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，RI均值為85.76，范圍為58.91～109.30，整體處于中等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。長(zhǎng)江安慶段及支流上最高的為Cd，均值為58.38，范圍為49.33～65.33，達(dá)到中度生態(tài)危害，其他三種重金屬值均較低，處于很低的生態(tài)危害狀態(tài)，RI均值為73.47，范圍為66.37～84.53，整體處于中等生態(tài)危害狀態(tài)。石門(mén)湖、嬉子湖和白蕩湖各采樣點(diǎn)上四種重金屬的值和RI值均較低，處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)。整體上看，安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物上四種重金屬以Cd產(chǎn)生的生態(tài)危害為主，其他三種重金屬產(chǎn)生的生態(tài)危害相對(duì)較輕，不同湖泊水體重金屬生態(tài)危害存在差異，潛在生態(tài)危害由重到輕依次為市區(qū)湖泊群、菜子湖、長(zhǎng)江安慶段、嬉子湖、白蕩湖、石門(mén)湖。

表4 安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果Table 4 Potential ecological risk assessment results in sediments from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River

值得關(guān)注的是地累積指數(shù)評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)都表明Cd是研究區(qū)域主要的污染重金屬元素，研究表明Cd廣泛應(yīng)用于電鍍工業(yè)、化工業(yè)、電子業(yè)和核工業(yè)等領(lǐng)域，來(lái)源非常廣泛，可能與該地區(qū)是長(zhǎng)江中下游重要的化工重鎮(zhèn)有關(guān)系，這與其他文獻(xiàn)報(bào)道非常一致，例如陳書(shū)琴等[31]對(duì)安慶沿江的破罡湖沉積物中重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)顯示Cd存在極強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，王嵐等[11]對(duì)長(zhǎng)江水系表層沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高，而劉新等[8]對(duì)鄰近的巢湖湖區(qū)及主要出入湖河流沉積物中重金屬進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析表明Cd是最主要的重金屬污染物。鄱陽(yáng)湖[9]、湘江[32]及東江流域沉積物[32]中的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也是以Cd為主。因此湖泊沉積物中Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值得進(jìn)一步關(guān)注。

3 結(jié)論

（1）安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬含量特征表明，不同水體沉積物重金屬含量差異較大，市區(qū)湖泊群內(nèi)重金屬含量普遍高于周邊生態(tài)湖泊和長(zhǎng)江安慶段水體。與區(qū)域?qū)?yīng)的沉積物重金屬背景值比較，市區(qū)湖泊群中各類(lèi)重金屬普遍高于背景值，而其他水體沉積物中的重金屬則與背景值相近，表明市區(qū)工業(yè)生產(chǎn)及生活等人類(lèi)活動(dòng)對(duì)湖泊沉積物重金屬累積有較大影響。

（2）地累積指數(shù)法污染評(píng)價(jià)表明，安慶市區(qū)湖泊群受到一定程度的重金屬污染，尤其是Cd污染達(dá)到了中度污染的程度。安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物中各重金屬污染程度由大到小為Cd＞Pb＞Zn＞Cu。

（3）Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)研究區(qū)沉積物內(nèi)重金屬污染水平及潛在生態(tài)危害表明，市區(qū)湖泊群和菜子湖處于中等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，僅市區(qū)湖泊群內(nèi)個(gè)別采樣點(diǎn)達(dá)到偏高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，其他水體均處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，潛在生態(tài)危害順序依次為市區(qū)湖泊群、菜子湖、長(zhǎng)江安慶段、嬉子湖、白蕩湖、石門(mén)湖。研究區(qū)域沉積物樣品的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以Cd為主。

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Pollution characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in the sediments from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River

LI Fa-shong1,2,HAN Cheng1,LIN Da-song3,ZHOU Bao-hua1*,XU Zhi-bing1,YU Guang-ming1,NIU Zhi-yuan1,ZHAO Yi1,WANG Shuyuan1
（1.College of Environmental Resources,Anqing Normal University,Anqing 246011,China;2.State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology,Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China;3.Innovative team of monitoring and precaution for cropland environment,Institute of Agro-Environmental Protection,Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China）

To investigate pollution characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in the sediments from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River,the pollution characteristics of 4 heavy metals including Cu,Zn,Pb and Cd were analyzed in 58 surface sediment samples from lakes of Anqing City and Anqing section of Yangtze River,and the ecological risk assessment was evaluated using geo-accumulation index（Igeo）and potential ecological risk index（RI）.Results showed that：The concentrations of heavy metals variedgreatly in different lakes.The heavy metals in the urban lakes were generally higher than other detected lakes and river.Comparing with the soil background value of Yangtze River basin,the concentration of all 4 heavy metals in sediment samples from urban lakes were higher generally,while heavy metals in other sediment samples were close to the value of soil background,which means human activities such as industrial production and resident’s life in urban areas influencing on the content of heavy metals in lake sediments.Igeoalso indicated that urban lakes were contaminated by heavy metals among all detected lakes and river,especially Cd,which coming up to moderate pollution. Generally,the order of heavy metal pollution in the sediments of the lakes and river in this study was Cd,Pb,Zn and Cu.The results of ecological risk assessment indicated that the ecological risk in urban lakes and Caizi Lake were in middling level,while other lakes and river were slight.The order of ecological risk in these study areas was urban lakes,Caizi Lake,Anqing section of Yangtze River,Xizi Lake,Shimen Lake and Baidang Lake.The ecological risk was dominated by Cd in all sediments in these study areas.

heavy metal;ecological risk assessment;sediment;Yangtze River;lakes;Anqing

X524

A

1672-2043（2017）03-0574-09

10.11654/jaes.2016-1325

李法松，韓鋮，林大松，等.安慶沿江湖泊及長(zhǎng)江安慶段沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（3）：574-582.

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2016-10-17

李法松（1978—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境化學(xué)。E-mail：lifs628@163.com

*通信作者：周葆華E-mail：zhoubh@aqnu.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21577157）；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（1608085QD76，1708085MB40）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（21577157）；The Natural Science Foundation of Anhui Province，China（1608085QD76，1708085MB40）