孫德堯，臧淑英，孫華杰，張囡囡，張 科，孫 麗

（哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江省普通高等學(xué)校地理環(huán)境遙感監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150025）

湖泊沉積物是長時(shí)間地表物質(zhì)遷移的結(jié)果，連續(xù)、精確的記錄了豐富的地理信息，在恢復(fù)歷史氣候和環(huán)境演化方面具有其他自然歷史記錄無法比擬的優(yōu)勢[1]。它是湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是多數(shù)水生生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，沉積物也積累了大量的污染物質(zhì)，在一定程度上反映了湖泊污染狀況，是湖泊的重要指示劑。湖泊沉積物中重金屬含量在自然狀態(tài)下通常處于穩(wěn)定且較低水平，近年來，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和旅游業(yè)的發(fā)展、工業(yè)廢棄物的排放，重金屬通過多種途徑進(jìn)入自然水體中，并經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化形成各種形態(tài)的重金屬化合物沉淀于沉積物中，且不易自然降解，對湖泊環(huán)境產(chǎn)生持續(xù)性的影響。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，沉積物中的這些重金屬會從沉積物中重新釋放出來，對水體造成二次污染[2-5]，并在富集的情況下會通過食物鏈對人類健康產(chǎn)生威脅[6-9]。目前，我國湖泊如太湖[10]、洱海[1]、鄱陽湖[11]、烏梁素海[12]等均出現(xiàn)了不同程度的重金屬污染。因此，識別自然演變和人類活動對湖泊的影響，已經(jīng)成為地學(xué)科研工作者對湖泊沉積研究的重要方向。

呼倫湖位于呼倫貝爾草原西部，匯集了克魯倫河、烏爾遜河以及海拉爾河等河流，被稱為呼倫貝爾草原之肺。近年來由于湖泊周邊經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和全球氣候變暖的影響，湖面不斷萎縮、草原退化、生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)不斷惡化，漁業(yè)資源瀕臨枯竭，濕地生態(tài)環(huán)境亟待保護(hù)。

目前，對呼倫湖重金屬的研究主要集中于含量分布、污染評價(jià)等，而對垂直分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究相對較少[13-14]。本文通過對呼倫湖柱狀巖芯中重金屬的沉積特征及與人為歷史記錄進(jìn)行對比分析，結(jié)合測年數(shù)據(jù)、相關(guān)分析及主成分分析，初步分析得到呼倫湖歷史污染特征并判別各階段污染源。通過來源判讀及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)，以期為相關(guān)部門今后進(jìn)一步探究湖泊環(huán)境演化過程及其對流域人類活動的響應(yīng)機(jī)制提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

呼倫湖位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市西端，東經(jīng)117°00′10″～117°41′40″，北緯 48°30′40″～49°20′40″。呼倫湖湖盆東邊是大興安嶺山脈，西邊及南邊是蒙古高原。湖面呈不規(guī)則斜長方形，長軸為東北至西南方向，長度為93 km，最大寬度為41 km，湖周長447 km，湖水面積2339 km2。平均水深5.7 m，最大水深10 m，是我國北方第一大淡水湖，1992年被批準(zhǔn)為國家級濕地自然保護(hù)區(qū)。湖區(qū)屬于溫帶大陸性半干旱氣候，平均氣溫為-0.24℃，多年平均降水量為268 mm，76%的降水集中在6—9月。湖水依賴湖面降水、地表徑流和地下水補(bǔ)給，主要入湖河流為克魯倫河、烏爾遜河、新開河[15]。湖泊周邊海拉爾盆地位于阿爾泰-薩彥-蒙古-鄂霍茨克構(gòu)造-成礦帶與巴爾喀什-興安構(gòu)造-成礦帶交界處東北部，斷裂構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)時(shí)期巖漿活動活躍，蘊(yùn)藏豐富的 Cu、Zn、Pb、Mn、Ag、Fe 等金屬礦產(chǎn)資源[16-21]。

1.2 樣品采集

2016年8月對呼倫湖進(jìn)行了調(diào)查采樣，由于湖泊東部水深較淺，多為沙質(zhì)淤泥，故將采樣點(diǎn)設(shè)在水深較深、受人類活動影響較小、且能最大程度反映匯水的中心位置（48°58′32.48″N、117°25′42.67″E），應(yīng)用活塞式柱狀采樣器采集了3根柱狀沉積巖芯HL1（圖1），長均介于75～78 cm之間，選取一根長78 cm沉積柱，測定粒徑、金屬元素（Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Cd、As、Pb）及年代序列。采集巖芯過程中沉積巖芯保持完好，懸浮層未受到擾動，上層水保持清澈透明。沉積巖芯為灰黑色粉砂狀淤泥，在野外現(xiàn)場按1 cm間隔連續(xù)切割分樣，隨即放入聚乙烯自封袋中密封保存，帶回實(shí)驗(yàn)室利用美國Virtis公司生產(chǎn)的Advantage EL-85真空凍干機(jī)進(jìn)行凍干，去除里面的礫石、植物殘?bào)w等雜質(zhì)，混合均勻、研磨、過120目篩，放入聚乙烯塑封袋中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 樣品指標(biāo)測定

取0.1 g過篩后樣品，采用HCl-HNO3-HF-H2O2消解法，應(yīng)用奧地利安東怕公司生產(chǎn)的Aton-aar微波消解儀對沉積樣品進(jìn)行消解，直至溶液清澈無殘?jiān)?，消解后趕酸，定容到100 mL，采用美國生產(chǎn)的電感耦合等離子質(zhì)譜儀ICP-MS（7500 Series，Agilent Technologies）進(jìn)行測定，采用土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)土進(jìn)行對照（由地球化學(xué)勘測研究所提供），標(biāo)準(zhǔn)采用美國Agilent隨機(jī)標(biāo)準(zhǔn)溶液（Environmental Calibration Standard），并以5%稀硝酸進(jìn)行空白分析（扣除超純水本底），質(zhì)量控制樣品標(biāo)準(zhǔn)誤差不超過5%。共測得Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Cd、As、Pb 等 8 種元素。粒度采用英國Malvern公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000型激光粒度儀進(jìn)行分析測定，將粒度機(jī)械組成分為粘土（＜4 μm）、細(xì)粉砂（4～16 μm）、粗粉砂（16～64 μm）和沙礫（＞64 μm），樣品平行分析誤差<5%。年代測定采用210Pb法，210Pb測定與分析采用美國阿美特克公司生產(chǎn)的高純鍺γ能譜儀，應(yīng)用ORTEC高壓保護(hù)模式，γ能譜儀的測定范圍為10 keV~10 MeV，能量峰效率刻度為46.84 keV，測定時(shí)間在24 h以上，測量誤差小于5%。標(biāo)樣由中國原子能研究所提供。本實(shí)驗(yàn)全部在哈爾濱師范大學(xué)地理環(huán)境遙感監(jiān)測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分析完成。

圖1 呼倫湖采樣點(diǎn)圖Figure 1 Location of sampling sites in Hulun Lake

1.4 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法

為了能夠反映重金屬污染狀況，運(yùn)用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法對呼倫湖的重金屬污染進(jìn)行評價(jià)。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法由瑞典學(xué)者Hakanson[22]于1980年提出，該方法對沉積物中重金屬的毒性、生態(tài)效應(yīng)與環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了綜合考慮，能夠消除不同來源污染物的污染和不同區(qū)域地域差異的影響。具體公式如下：

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積巖芯210Pbex年代序列建立及沉積速率的確定

沉積速率在某種程度上反映了湖泊沉積過程及與人類活動的關(guān)系。210Pb是一種天然放射性核素，其半衰期為22.3 a，已被廣泛應(yīng)用于沉積物百年尺度上的定年，并在示蹤流域內(nèi)沉積速率、平均沉積速率和沉積通量等方面具有重要意義[23-29]。本研究年代時(shí)間序列的測定采用210Pbex，進(jìn)而確定湖泊沉積物的沉積速率[30]。

表1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法指數(shù)及分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Index and classification standard of ecological risk assessment

由圖2可以看出，呼倫湖沉積巖芯210Pbex的比活度隨深度增加總體上呈衰減趨勢。由于湖泊沉積物的沉積速率隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化，本研究選定CRS模式計(jì)算柱狀巖芯年代并建立年代序列。公式如下：

現(xiàn)代建筑施工企業(yè)成本管控工作是一項(xiàng)專業(yè)性較強(qiáng)的工作，其涉及到的內(nèi)容也十分復(fù)雜，需要企業(yè)多個(gè)部門的協(xié)調(diào)配合，并對管控工作人員的綜合素質(zhì)提出了更高的要求。為了保障成本管控的實(shí)際效果，建筑施工企業(yè)必須重視成本管控隊(duì)伍建設(shè)，通過專業(yè)化的培訓(xùn)教育提升成本管控工作人員的專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，并及時(shí)轉(zhuǎn)變其思想意識，使其更好的適應(yīng)新時(shí)期成本管控工作的要求。

式中：t為沉積物某一層的沉積年代；λ為210Pb的衰變常數(shù)（λ=0.031 14·a-1；撞CZ為深度 Z 以下各層沉積物中210Pbex 的累計(jì)量，Bq·cm-2；C0為沉積物巖芯中210Pbex的總累計(jì)輸入量，Bq·cm-2；Z為沉積柱某一層深度，cm；S 為沉積速率，cm·a-1。

經(jīng)計(jì)算整個(gè)沉積巖芯的平均沉積速率為0.52 cm·a-1，HL1采樣時(shí)間為2016年8月，因此把沉積巖芯的最上層年代定為2016年，由210Pb CRS模式計(jì)算得出沉積年代的初始年代為1865年，即深度為78 cm對應(yīng)的質(zhì)量深度HL1記載了150年的沉積歷史。從結(jié)果中可以看出（表2），呼倫湖的沉積速率經(jīng)歷了一個(gè)比較復(fù)雜的過程，從總體上看沉積速率隨著年代的增加大體上經(jīng)歷了一個(gè)從慢到快的歷史過程，20世紀(jì)90年代以前沉積速率呈現(xiàn)緩慢增加的過程，初步推測，呼倫湖沉積速率的變化可能與人類大規(guī)模開墾草原及資源開發(fā)導(dǎo)致草原沙化、水土流失加劇有關(guān)。20世紀(jì)90年代至今，由于國家退耕還林還草措施的實(shí)施，保護(hù)措施的加強(qiáng)，草原沙化和水土流失狀況有所改善，沉積速率增加趨勢放緩。

表2 呼倫湖沉積巖芯沉積速率Table 2 Sedimentation rate in Hulun Lake

圖2 呼倫湖沉積柱210Pbex比活度、年代序列垂直分布圖Figure 2 Result of the vertical210Pbex dating indexes in Hulun Lake

2.2 沉積巖芯重金屬統(tǒng)計(jì)及歷史演化特征

湖泊沉積物垂向分布特征被認(rèn)為是地理環(huán)境歷史沉積的記錄，巖芯元素含量的垂直變化反映了不同歷史時(shí)期的沉積條件，可了解研究區(qū)域重金屬的累積疊加歷史，反映不同歷史階段人類活動對所研究區(qū)域重金屬的影響情況[29]。根據(jù)圖3、表3可以看出，各重金屬含量變化明顯呈現(xiàn)出階段性變化特征。結(jié)合湖泊周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展歷史，可以將沉積物大致分為3個(gè)不同歷史階段，第一階段為穩(wěn)定沉積階段（L1），第二階段為劇烈波動階段（L2），第三階段為緩解下降階段（L3）。通過對沉積物柱狀巖芯3個(gè)階段重金屬元素含量進(jìn)行方差分析表明，Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Cd、As、Pb 等 8種重金屬在三段不同的沉積深度均呈現(xiàn)顯著性差異（P<0.05），說明3段深度湖泊沉積物具有不同的沉積環(huán)境。第一階段為1865—1973年，此階段重金屬含量增加較少，多種重金屬均低于土壤環(huán)境背景值，變異系數(shù)較小，屬于相對穩(wěn)定階段。此階段處于我國改革開放以前，本區(qū)多以畜牧業(yè)為主，湖區(qū)周圍人類活動對湖泊環(huán)境的影響相對較小，各種重金屬多為自然狀況下沉積。第二階段為1973—1992年，8種重金屬均出現(xiàn)增加趨勢，且波動較大，除Pb以外其他幾種重金屬變異系數(shù)均大于0.1，其中Zn、As的變異系數(shù)都達(dá)到0.37，Mn、Co含量增加趨勢尤為明顯。推測此階段重金屬含量增加可能是強(qiáng)烈人類活動增加引起的。該階段我國開始改革開放，周邊地區(qū)工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，城市化加速推進(jìn)，根據(jù)閻任沛[31]、任鐵軍等[32]的研究結(jié)果，此階段大量工業(yè)廢水和生活污水等未經(jīng)處理直接輸入到湖泊中，從而導(dǎo)致了重金屬元素含量的增加[31-32]。第三階段為1992—2016年，除了 Pb、As、Cd以外其他幾種重金屬含量整體上都出現(xiàn)下降的趨勢，其中Mn、Co下降趨勢明顯。這可能與此階段國家建立了呼倫湖國家自然保護(hù)區(qū)，加強(qiáng)污染治理及湖泊環(huán)境保護(hù)的力度有關(guān)。

圖3 沉積物重金屬元素含量垂向分布Figure 3 Vertical profile of heavy metal concentrations in the sediment core

表3 柱狀沉積物主要重金屬含量統(tǒng)計(jì)特征（n=78）Table 3 The characteristics of heavy metal concentrations in core sediments（n=78）

將呼倫湖表層沉積物含量與全國其他主要湖泊和水庫相比（表4），呼倫湖幾種重金屬含量均低于梁子湖、洪澤湖和官廳水庫，Mn含量高于其他湖泊和水庫，Co、Cu含量高于扎龍濕地和太湖，Cr含量高于鄱陽湖，遠(yuǎn)低于洪澤湖。說明呼倫湖與其他主要湖泊相比重金屬污染較輕，但Cr、Mn、Co、Cu的污染問題仍不容忽視。

2.3 沉積巖芯重金屬相關(guān)分析及來源分析

沉積物重金屬來源復(fù)雜多樣，總結(jié)起來主要分為兩大類：一類是人類生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的污染物質(zhì)；另一類是來源于自然環(huán)境[33-35]。在沒有人為污染的情況下，沉積物中的重金屬含量值一般很低，不會對人體健康造成危害[35]。對重金屬的不同來源進(jìn)行判讀，一方面可以為重金屬在沉積物中的地球化學(xué)行為及其與環(huán)境的關(guān)系等方面提供重要的證據(jù)，另一方面則是準(zhǔn)確、有效治理污染的前提[36]。本文采取相關(guān)分析結(jié)合主成分分析對湖泊沉積物重金屬來源進(jìn)行定性定量分析。

2.3.1 沉積巖芯成分相關(guān)性分析

已有研究結(jié)果表明，在自然狀態(tài)下湖泊沉積物中的粘土含量與重金屬元素的含量表現(xiàn)為較好的正相關(guān)關(guān)系，但是人為因素的污染可能會改變重金屬元素與粒度的相關(guān)性，使相關(guān)性降低[29，37-38]。從表5、表6、表7可以看出，1865—1973年，除了Mn、Cd外其他6種重金屬元素均與粘土正相關(guān)，且元素間也呈現(xiàn)了較好的相關(guān)性，在某種程度上表明了這個(gè)階段6種重金屬在沉積物中有相似或相同的存在形式，是次生的黏土礦物，且含量相對較低，說明此階段湖泊重金屬多為自然狀態(tài)下沉積，其主要來源可能為礦物、巖石的自然風(fēng)化，人類對湖泊的影響相對較小[39]。1973—1992年各種金屬成分與粘土的相關(guān)性均較低，說明人類活動嚴(yán)重干擾了湖泊的自然沉積，在此階段各種重金屬均受到不同程度的人為活動干擾。1992—2016年Cr、Co、Zn、Mn與粘土間呈現(xiàn)顯著相關(guān)，其他重金屬與粘土相關(guān)性較低，說明Cr、Co、Zn、Mn此階段可能主要為自然源，Pb、As、Cu、Cd相關(guān)性顯著，說明此階段這四種重金屬不同程度受到了人類干擾，人類活動可能是其主要來源。

表4 呼倫湖沉積物重金屬含量與其他湖泊含量對比Table 4 Comparison of heavy metals in the surface sediments in Hulun Lake and other regions

表5 1865—1973年沉積物重金屬含量的相關(guān)系數(shù)（n=30）Table 5 1865—1973 correlation analysis among various heavy metals（n=30）

表6 1973—1992年沉積物重金屬含量的相關(guān)系數(shù)（n=20）Table 6 1973—1992 correlation analysis among various heavy metals（n=20）

表7 1992—2016年沉積物重金屬含量的相關(guān)系數(shù)（n=28）Table 7 1992—2016 correlation analysis among various heavy metals（n=28）

2.3.2 沉積巖芯重金屬主成分分析

對重金屬元素含量進(jìn)行主成分分析，可以定量了解沉積巖芯中不同來源的重金屬在該元素含量中占據(jù)的貢獻(xiàn)率[29]。如表8所示，第一階段（1865—1973）主成分分析得出了2組主成分，2組因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為70.16%，分別可以解釋總方差的50.91%、19.25%。Cr、Co、Pb、Cu、Zn、As和粘土在第一主成分上占有較高的主成分載荷，是控制呼倫湖表層沉積物重金屬來源及分布的最重要因子，Mn、Cd在第二主成分上占有較高的主成分載荷。由于此階段該區(qū)以畜牧業(yè)為主，沉積速率較低，呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，表明8種重金屬元素可能多為自然沉積，人類對于湖泊重金屬含量影響較為微弱。第二階段（1973—1992）主成分分析得出了2組主成分，2組因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為71.47%，分別可以解釋總方差的52.13%、19.34%。Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Cd、As 在第一主成分上占有較高的主成分載荷，Pb在第二主成分上占有較高的主成分載荷，粘土在兩個(gè)主成分上載荷均較低。說明此階段湖泊重金屬元素沉積以人類活動輸入為主，湖泊重金屬元素沉積環(huán)境受到人類的強(qiáng)烈干擾。呼倫湖附近地區(qū)屬東烏旗-大興安嶺北段Cu-Mo-Pb-Zn-Ag-Au-Ni-Mn-Cr-CoⅢ級成礦帶[16-21]，20 世紀(jì)70年代后，呼倫湖周圍鉛鋅礦以及煤炭等礦產(chǎn)資源大規(guī)模開采，由于技術(shù)限制Cd、Zn、Cu等重金屬在湖底累積[40-41]。Cd一般來源于使用農(nóng)藥和化肥等農(nóng)業(yè)活動[42-43]，As主要來源于農(nóng)藥和有機(jī)肥料等人類活動[44-45]，70~80年代呼倫湖周邊地區(qū)農(nóng)田開始大量使用除草劑、肥料和農(nóng)藥[31]，因此，第一主成分可認(rèn)定為工礦業(yè)及農(nóng)業(yè)污水。此外呼倫湖附近的滿洲里是重要的邊貿(mào)城市，交通運(yùn)輸快速發(fā)展，可以認(rèn)定橡膠輪胎磨損、潤滑油耗損及汽車尾氣等交通源是Pb的重要來源，因此，第二主成分可以認(rèn)定為交通源。第三階段（1992—2016）主成分分析得出了3組主成分，3組因子的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為78.81%，分別可以解釋總方差的 42.85%、24.30%、11.67%，Cr、Mn、Co與粘土在第一主成分上具有較高的主成分載荷，Pb、Cu、As在第二主成分上具有較高的主成分載荷，Zn、Cd在第三主成分上具有較高的主成分載荷。由于自然保護(hù)區(qū)建立，保護(hù)措施的加強(qiáng)，此階段Cr、Mn、Co有相同來源為自然沉積，第一主成分為自然源。As和Cu普遍存在于化肥和農(nóng)藥中，2000年國家實(shí)行退耕還林還草工程，As、Cu與耕地變化相一致，因此可以認(rèn)定As、Cu含量與生活排污和化肥農(nóng)藥的流失有著密切聯(lián)系[46-48]；Pb延續(xù)了上一階段的變化趨勢，隨著汽車保有量的增加，汽車等交通源是Pb的主要來源[3]。因此，第二主成分是生產(chǎn)生活污水廢水及交通源。Zn、Cd與第二階段一致，主要源于自然礦產(chǎn)資源的開采與冶煉，因此第三主成分為礦產(chǎn)資源開發(fā)及金屬冶煉。

表8 沉積物巖芯中各重金屬元素的不同年代主成分分析結(jié)果Table 8 Principal component analysis of heavy metal elements in sediment cores

2.4 沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

本次呼倫湖沉積物巖芯中重金屬單元素潛在生態(tài)危害系數(shù)及綜合重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)如圖4所示。

由重金屬單元素潛在生態(tài)危害系數(shù)可以看出，呼倫湖柱狀沉積物中潛在生態(tài)危害最大的重金屬為Cd，其次為As。由于Cd毒性響應(yīng)系數(shù)相對較高，其在1992年后的潛在生態(tài)危害為超強(qiáng)，以前為強(qiáng)污染程度，平均指數(shù)為113.17。As在1992年之前危害系數(shù)基本小于30，處于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1992年以后系數(shù)基本在30~60之間，屬于中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。其他幾種元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均小于30，屬于輕微生態(tài)危害。潛在生態(tài)危害由大到小排序?yàn)?Cd＞As＞Pb＞Cu＞Co＞Cr＞Mn＞Zn。這與張曉晶等[13]研究基本一致。由多種重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)RI評價(jià)結(jié)果可知，1992年以前，屬于中等風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度，部分年份出現(xiàn)強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1992年后多數(shù)年份為強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有些年份超過了120，屬于超強(qiáng)的污染強(qiáng)度。各深度RI值中Cd的貢獻(xiàn)率最大，As次之，Cd、As為主要貢獻(xiàn)因子。因此，對呼倫湖的Cd、As污染應(yīng)予以重視，呼倫湖的環(huán)境保護(hù)及治理有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

3 結(jié)論

（1）呼倫湖沉積巖芯沉積速率自1865—2016年以來呈現(xiàn)了由慢到快到加速趨勢變緩的過程，初步認(rèn)定，沉積速率的變化趨勢與呼倫湖流域人類活動和國家水土保持政策相吻合。

（2）重金屬元素含量變化呈現(xiàn)了明顯的階段性特征，其垂直分布的變化與人類活動影響存在著密切的相關(guān)性。1973年以前含量較低，主要為自然狀態(tài)下沉積；1973—1992年，含量明顯增加，人類活動源是重金屬的主要來源；1992—2016 年，Cr、Mn、Co、Cu、Zn含量出現(xiàn)明顯下降趨勢，人類活動和自然源構(gòu)成了重金屬的共同來源。呼倫湖與其他主要湖泊相比重金屬含量較低，污染較輕。

圖4 重金屬單元素潛在生態(tài)危害系數(shù)（及綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）變化Figure 4 Potential pollution risk index of heavy metal elemen（tand potential ecological risk index（RI）

（3）生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果表明，As、Cr、Mn、Co、Cu、Zn、Pb長時(shí)間為輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。1992年后As為中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，Cd為超強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，1992年以前Cd主要為強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。多種重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)近年來處于偏高的水平狀態(tài)，研究區(qū)域沉積物樣品的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)以Cd、As為主。

[1]陳敬安,萬國江,黃榮貴.洱海沉積物重金屬地球化學(xué)相及其污染歷史研究[J].地質(zhì)地球化學(xué),1998,26（2）：1-8.CHEN Jing-an,WAN Guo-jiang,HUANG Rong-gui.Geochemical phases and pollution history of heavy metals in sediments of lake Erhai[J].Geology-geochemistry,1998,26（2）：1-8.

[2]Arnason J G,Fletcher B A.A 40+year record of Cd,Hg,Pb,and U deposition in sediments of Patroon Reservoir,Albany County,NY,USA[J].Environmental Pollution,2003,123（3）：383-391.

[3]張伯鎮(zhèn),王 丹,張 洪,等.官廳水庫沉積物重金屬沉積通量及沉積物記錄的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化規(guī)律[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2016,36（2）：458-465.ZHANG Bo-zhen,WANG Dan,ZHANG Hong,et al.The flux of sedimentary heavy metals and variation of ecological risks recorded by sediments from Guanting Rervoir[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2016,36（2）：458-465.

[4]Loska K,Wiechua D.Application of principal component analysis for the estimation of source of heavy metal contamination in surface sediments from the Rybnik Reservoir[J].Chemosphere,2003,51（8）：723-733.

[5]Singh K P,Malik A,Sinha S,et al.Estimation of source of heavy metal contamination in sediments of Gomti River（India）using principal component analysis[J].Water,Air,and Soil Pollution,2005,6166（1/2/3/4）：321-341.

[6]賈 英,方 明,吳友軍,等．上海河流沉積物重金屬的污染特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J]．中國環(huán)境科學(xué),2013,33（1）：147-153．JIA Ying,FANG Ming,WU You-jun,et al.Pollution characteristics and potential ecological risk of heavy metals in river sediments of Shanghai[J].China Environmental Science,2013,33（1）：147-153．

[7]謝 婷,羅東霞,楊瑞強(qiáng)．西藏普莫雍錯(cuò)湖芯沉積物中重金屬的垂向分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估[J]．環(huán)境科學(xué),2014,35（11）：4135-4142．XIE Ting,LUO Dong-xia,YANG Rui-qiang.Vertical distribution pattern and ecological risk assessment of heavy metals in a sediment core from Pumoyum Co,Tibet[J].Environmental Science,2014,35（11）：4135-4142．

[8]蔣 豫,劉 新,高俊峰,等．江蘇省淺水湖泊表層沉積物中重金屬污染特征及其風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J]．長江流域資源與環(huán)境,2015,24（7）：1157-1162．JIANG Yu,LIU Xin,GAO Jun-feng,et al.Pollution characteristics and potential ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of shallow lakes in Jiangsu Province,China[J].Resources ang Environment in the Yangtze Basin,2015,24（7）：1157-1162．

[9]Yan X D,Zhang F,Zeng C,et al．Relationship between heavy metal concentrations in soils and grasses of roadside farmland in epal[J].International Journal of Environmental Research and Public Health,2012,9（9）：3209-3226．

[10]秦延文,張 雷,鄭丙輝,等.太湖表層沉積物重金屬賦存形態(tài)分析及污染特征[J].環(huán)境科學(xué),2012,33（12）：4291-4299.QIN Yan-wen,ZHANG Lei,ZHENG Bing-hui,et al.Speciation and pollution characteristics of heavy metals in the sediment of Taihu Lake[J].Environmental Science,2012,33（12）：4291-4299.

[11]劉婉清,倪兆奎,吳志強(qiáng),等.江湖關(guān)系變化對鄱陽湖沉積物重金屬分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響[J].環(huán)境科學(xué),2014,35（5）：1750-1758.LIU Wan-qing,NI Zhao-kui,WU Zhi-qiang,et al.Influence of the river-lake relation change on the distribution of heavy metal and eco－logical risk assessment in the surface sediment of Poyang Lake[J].Environmental Science,2014,35（5）：1750-1758.

[12]趙勝男,李暢游,史小紅,等.烏梁素海沉積物重金屬生物活性及環(huán)境污染評估[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2013,22（3）：481-489.ZHAO Sheng-nan,LI Chang-you,SHI Xiao-hong,et al.Bioavailability and environment pollution evaluation of sediments heavy metals in Wuliangsuhai Lake[J].Ecology and Environmental Sciences,2013,22（3）：481-489.

[13]張曉晶,李暢游,張 生,等.呼倫湖沉積物重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010,29（1）：157-162.ZHANG Xiao-jing,LI Chang-you,ZHANG Sheng,et al.Distribution features and ecological risk assessment of heavy metals in superficial sedimentsofHulunLake[J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2010,29（1）：157-162.

[14]都達(dá)古拉,何 江,呂昌偉,等.呼倫湖水-沉積物系統(tǒng)中重金屬的含量特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2015,34（1）：118-123.Dudagula,HE Jiang,L譈Chang-we,et al.Distribution of heavy metals in water-sediment system of Hulun Lake,China[J].Journal of Agro-Environment Science,2015,34（1）：118-123.

[15]梁麗娥,李暢游,史小紅,等.2006—2015年內(nèi)蒙古呼倫湖富營養(yǎng)化趨勢及分析[J].湖泊科學(xué),2016,28（6）：1265-1273.LIANG Li-e,LI Chang-you,SHI Xiao-hong,et al.Analysis on the eutrophication trends and affecting factors in Lake Hulun,2006—2015[J].Journal of Lake Sciences,2016,28（6）：1265-1273.

[16]陳炳蔚,陳廷愚.橫貫亞洲巨型構(gòu)造帶的基本特征和成礦作用[J].巖石學(xué)報(bào),2007,23（5）：865-876.CHEN Bing-wei,CHEN Ting-yu.Trans-Asian Tectonic Mega-Belt：Its principal characteristics and metallogeny[J].Acta Petrologica Sinica,2007,23（5）：865-876.

[17]Distanov E G,吳素珍.西伯利亞元古宙黃鐵礦-多金屬礦床和熱液-沉積作用在其形成中的作用[J].國外前寒武紀(jì)地質(zhì),1987（3）：25-32.Distanov E G,WU Su-zhen.The role of Proterozoic pyrite polymetallic deposits and hydrothermal sedimentation in the formation of Siberia[J].Geological Survey of Finland,1987（3）：25-32.

[18]王 雄.大興安嶺中北段白井山地區(qū)鉛鋅礦綜合信息成礦預(yù)測[D].長春：吉林大學(xué),2016.WANG Xiong.Synthetic information prediction of lead-zinc deposit in Baijingshan Area,middle-north part of Da Hinggan Mountains[D].Changchun：Jilin University,2016.

[19]祝洪臣,張炯飛,權(quán) 恒.大興安嶺中生代兩期成巖成礦作用的元素、同位素特征及其形成環(huán)境[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版）,2005,35（4）：436-442.ZHU Hong-chen,ZHANG Jiong-fei,QUAN Heng.Two stages of mesozoic lithogenesis and mineralization in Daxing′anling mountains[J].Journal of Jilin University（Earth Science Edition）,2005,35（4）：436-442.

[20]李憲臣,秦克章.內(nèi)蒙古甲烏拉-查干銀鉛鋅銅礦床主成礦元素分布規(guī)律及意義[J].有色金屬礦產(chǎn)與勘查,1999（6）：512-516.LI Xian-chen,QIN Ke-zhang.Distribution pattern of major ore-forming elements and its significance in the Jawula-Chagan Ag-Pb-Zn-Cu ore field,Inner Mongolia[J].Geological Exploration for Non-ferrous Meyals,1999（6）：512-516.

[21]孫 鈞.大興安嶺成礦帶中金礦找礦前景的探討[J].有色金屬礦產(chǎn)與勘查,1996（1）：3-9.SUN Jun.On the prospecting prospect of gold deposits in the Daxinganling Metallogenic Belt[J].Geological Exploration for Non-ferrous Meyals,1996（1）：3-9.

[22]HakansonL．Anecologicalriskindexforaquaticpollutioncontrol：A sedimentological approach[J].Water Research,1980,14（8）：975－1001．

[23]劉 永,余俊清,張麗莎,等.近60年來星云湖沉積物中重金屬污染記錄[J].鹽湖研究,2012,20（2）：1-10 LIU Yong,YU Jun-qing,ZHANG Li-sha,et al.Heavy metal pollution record of Xingyun Lake in the past 60 years[J].Journal of Salt Lake Research,2012,20（2）：1-10.

[24]曾令晗,寧棟梁,毛 欣,等.近60年大冶市三里七湖重金屬污染沉積記錄[J].地球環(huán)境學(xué)報(bào),2014（4）：252-260.ZENG Ling-han,NING Dong-liang,MAO Xin,et al.A 60-year sedimentary record of heavy metal pollution in Sanliqi Lake in Daye City[J].Journal of Earth Environment,2014（4）：252-260.

[25]鄭 煌,楊 丹,邢新麗,等.洪湖沉積柱中重金屬的歷史分布特征及來源[J].中國環(huán)境科學(xué),2016,36（7）：2139-2145.ZHENG Huang,YANG Dan,XING Xin-li,et al.Historical records,distribution characteristics and sources of heavy metals from sediment core in Honghu Lake,China[J].China Environmental Science,2016,36（7）：2139-2145.

[26]王小雷,楊 浩,趙其國,等.利用210Pb、137Cs和241Am計(jì)年法測算云南撫仙湖現(xiàn)代沉積速率[J].湖泊科學(xué),2010,22（1）：136-142.WANG Xiao-lei,YANG Hao,ZHAO Qi-guo,et al.Radionuclide dating（210Pb,137Cs,241Am）and modern sedimentation rate in Lake Fuxian[J].Journal of Lake Sciences,2010,22（1）：136-142.

[27]陳詩越,王蘇民,陳影影,等.東平湖沉積物210Pb、137Cs垂直分布及年代學(xué)意義[J].第四紀(jì)研究,2009,29（5）：981-987.CHEN Shi-yue,WANG Su-min,CHEN Ying-ying,et al.Vertical distribution and chronological implication of210Pb and137Cs in sediments of Dongping Lake,Shandong Province[J].Quaternary Sciences,2009,29（5）：981-987.

[28]王小雷,楊 浩,丁兆運(yùn),等.云南撫仙湖近現(xiàn)代沉積速率變化研究[J].地理學(xué)報(bào),2011,66（11）：1551-1561.WANG Xiao-lei,YANG Hao,DING Zhao-yun,et al.Modern sedimentation rates of Fuxian Lake by210Pb and137Cs dating[J].Acta Geographica Sinica,2011,66（11）：1551-1561.

[29]蘇 丹,臧淑英,葉華香,等.扎龍濕地南山湖沉積巖芯重金屬污染特征及來源判別[J].環(huán)境科學(xué),2012,33（6）：1816-1822.SU Dan,ZANG Shu-ying,YE Hua-xiang,et al.Character and sources identification of heavy metals contamination in sediment from the core sediment in Nanshan Lake,the Zhalong Wetland[J].Environmental Science,2012,33（6）：1816-1822.

[30]柴社立,高麗娜,邱殿明,等.吉林省西部月亮湖沉積物的210Pb和137Cs測年及沉積速率[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版）,2013,43（1）：134-141.CHAI She-li,GAO Li-na,QIU Dian-ming,et al.210Pb and137Cs dating of the sediment core and its recent accumulation rates in YueliangLake in West Jilin Province[J].Journal of Jilin University（Earth Science Edition）,2013,43（1）：134-141.

[31]閻任沛.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)面源污染的現(xiàn)狀與對策[C]//中國農(nóng)學(xué)會.全國農(nóng)業(yè)面源污染與綜合防治學(xué)術(shù)研討會論文集.2004：3.YAN Ren-pei.Present situation and countermeasures of agricultural non-point source pollution in Hulun Buir City[C]//Chinese Agricultural Association.Proceedings of the symposium on agricultural non-point source pollution and integrated control in China.2004：3.

[32]任鐵軍,包立軍,雷大光,等.中蒙邊界河湖水質(zhì)現(xiàn)狀及其評價(jià)[J].內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù),1998,10（4）：35-38.REN Tie-jun,BAO Li-jun,LEI Da-guang,et al.The current status and evaluation of water quality in the rivers and lakes of Sino-Mongolia border[J].Inner Mongolia Environmental Protection,1998,10（4）：35-38.

[33]劉 偉,陳振樓,許世遠(yuǎn),等.上海市小城鎮(zhèn)河流沉積物重金屬污染特征研究[J].環(huán)境科學(xué),2000,27（3）：535-543.LIU Wei,CHEN Zhen-lou,XU Shi-yuan,et al.Pollution character of heavy metals in river sediments from small towns,Shanghai[J].Environmental Science,2000,27（3）：535-543.

[34]Spencer K J,De Carlo E H,McMurtry G M.Isotopic clues to sourcenatural and anthropogenic lead in sediments and soils from O′ahu Hawai′i[J].Pacific Science,1995,49（4）：492-510.

[35]毛 欣,陳 旭,李長安,等.大冶市城市湖泊表層水體中重金屬的分布特征及其來源[J].安全與環(huán)境工程,2013,20（5）：33-37,84.MAO Xin,CHEN Xu,LI Chang-an,et al.Distribution of heavy metal elements in surface water from Three Lakes in Daye City[J].Safety and Environmental Engineering,2013,20（5）：33-37,84.

[36]翟雨翔,盧新衛(wèi),黃 靜,等.渭河（咸陽段）表層沉積物中重金屬形態(tài)分布特征[J].水土保持通報(bào),2009,29（3）：145-148.ZHAI Yu-xiang,LU Xin-wei,HUANG Jing,et al.Distribution of heavy metal speciation in surface sediment of Weihe River at Xianyang Section[J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2009,29（3）：145-148.

[37]林 琳,吳敬祿.太湖梅梁灣沉積巖芯元素地球化學(xué)記錄的多元統(tǒng)計(jì)分析[J].湖泊科學(xué),2008,20（1）：76-82.LIN Lin,WU Jing-lu.Application of multivariate statistical analysis to elemental geochemical records of lacustrine sediment of Meiliang Bay in Lake Taihu[J].Journal of Lake Sciences,2008,20（1）：76-82.

[38]張文斌,余 輝.洪澤湖沉積物中營養(yǎng)鹽和重金屬的垂向分布特征研究[J].環(huán)境科學(xué),2012,33（2）：399-406.ZHANG Wen-bin,YU Hui.Vertical distribution characteristics of nutrients and heavy metals in sediments of Lake Hongze[J].Environmental Science,2012,33（2）：399-406.

[39]敖 亮,雷 波,王業(yè)春,等.三峽庫區(qū)典型農(nóng)村型消落帶沉積物風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與重金屬來源解析[J].環(huán)境科學(xué),2014,35（1）：179-185.AO Liang,LEI Bo,WANG Ye-chun,et al.Sediment risk assessment and heavy metal source analysis in typical country water Level Fluctuated Zone（WLFZ） of the Three Gorges[J].Environmental Science,2014,35（1）：179-185.

[40]周家喜,黃智龍,周國富,等.貴州天橋鉛鋅礦床分散元素賦存狀態(tài)及規(guī)律[J].礦物學(xué)報(bào),2009,29（4）：471-480.ZHOU Jia-xi,HUANG Zhi-long,ZHOU Guo-fu,et al.The occurrence states and regularities of dispersed elements in Tianqiao Pb-Zn ore deposit,Guizhou Province,China[J].Acta Mineralogica Sinica,2009,29（4）：471-480.

[41]張華俊,陳修康,韓博平,等.鶴地水庫沉積物營養(yǎng)鹽及重金屬分布和污染特征分析[J].環(huán)境科學(xué),2012,33（4）：1167-1175.ZHANG Hua-jun,CHEN Xiu-kang,HAN Bo-ping,et al.Distribution and pollution characteristics of nutrients and heavy metals in sediments of Hedi Reservoir[J].Environmental Science,2012,33（4）：1167-1175.

[42]Gray C W,McLaren R G,Roberts A H C．The effect of long-term phosphatic fertiliser applications on the amounts and forms of cadmium in soils under pasture in New Zealand[J]．Nutrient Cycling in Agroecosystems,1999,54（3）：267-277.

[43]方 明,吳友軍,劉 紅,等.長江口沉積物重金屬的分布、來源及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2013,33（2）：563-569.FANG Ming,WU You-jun,LIU Hong,et al.Distribution,sources and ecological risk assessment of heavy metals in sediments of the Yangtze River estuary[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2013,33（2）：563-569.

[44]魏大成．環(huán)境中砷的來源[J]．國外醫(yī)學(xué)地理分冊,2003,24（4）：173-175.WEI Da-cheng.The source of arsenic in environment[J].Foreign Medical Sciences（Section of Medgeography）,2003,24（4）：173-175.

[45]Hudson-Edwards K A,Houghton S L,Osborn A．Extraction and analysis of arsenic in soils and sediments[J]．TrAC Trends in Analytical Chemistry,2004,23（10/11）：745-752.

[46]何振立,周啟星,謝正苗．污染及有益元素的土壤化學(xué)平衡[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社,1998：244-276．HE Zhen-li,ZHOU Qi-xing,XIE Zheng-miao.Soil-chemical balances of pollution and beneficial elements[M].Beijing：China Environmental Science Press,1998：244-276．

[47]Garcia R,Maiz I,Millan E．Heavy metal contamination analysis of road soils and grasses from Gipuzkoa（Spain）[J]．Environ Technol,1996,17（7）：763-770．

[48]Gray C W,Mclaren R G,Roberts A H C．The effect of long-term phosphatic fertilizer applications on the amounts and forms of cadmium in soils under pasture in New Zealand[J].Nutrient Cycling in Agroecosystems,1999,54（3）：267-277.

[49]王 丹,孟 鑫,張 洪,等.梁子湖沉積物重金屬污染現(xiàn)狀分析及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2016,36（6）：1901-1909.WANG Dan,MENG Xi,ZHANG Hong,et al.Pollution analysis and ecological risk assessment of heavy metals in sediments of Liangzi Lake[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2016,36（6）：1901-1909.