夏修杰 鄭軍 萬(wàn)強(qiáng)

摘要：為明晰黃河中下游河道淤積泥沙重金屬污染狀況，沿河道采集15個(gè)深層淤積泥沙樣本，對(duì)樣本中的Ph、Cu、Cd、Hg、Zn、Ni、Cr共7種重金屬和As的含量進(jìn)行了檢測(cè)，選擇單因子質(zhì)量指數(shù)法和地累積指數(shù)法開(kāi)展了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：黃河中下游河道整體上屬于重金屬無(wú)污染區(qū)，在禹門(mén)口附近的HY68斷面存在明顯的Cr污染和Ni污染，在花園口斷面存在Hg污染。

關(guān)鍵詞：地累積指數(shù)法；單因子質(zhì)量指數(shù)法；污染；重金屬；淤積泥沙；黃河中下游

中圖分類(lèi)號(hào)：X131；TV882.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.004

黃河是世界上著名的多沙河流，河道內(nèi)淤積有大量泥沙，特別是黃河禹門(mén)口以下河道淤積最為嚴(yán)重。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，黃河泥沙逐漸成為寶貴的自然資源，被廣泛應(yīng)用于黃河防洪、土壤改良、采煤沉陷區(qū)修復(fù)、建筑材料、制磚、制陶等諸多方面，泥沙資源利用的市場(chǎng)前景廣闊。黃河泥沙大部分來(lái)自黃土高原，顆粒較細(xì)，對(duì)有機(jī)農(nóng)藥、鹽、酸、堿、重金屬等污染物的吸附作用很強(qiáng)，在遷移過(guò)程中極易遭到污染.特別是重金屬污染，其污染物不易溶解，且能迅速結(jié)合到顆粒物上，隨著顆粒物沉入水底，使泥沙成為重金屬元素最主要的富集地。另外，重金屬污染物較難徹底清除，對(duì)人類(lèi)危害嚴(yán)重。

在泥沙資源利用過(guò)程中存在重金屬二次污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)給以足夠重視。為此，本文利用振動(dòng)式柱狀取樣設(shè)備，沿黃河中下游河道采集了15個(gè)柱狀泥沙樣本，對(duì)樣本中的重金屬含量進(jìn)行了檢測(cè)，并選擇適宜的評(píng)價(jià)方法開(kāi)展了評(píng)價(jià)，以明晰黃河中下游河道淤積泥沙重金屬污染狀況。

1 泥沙采樣

1.1 采樣點(diǎn)位分布

本研究在黃河禹門(mén)口以下1267km的河道范圍內(nèi)選取15個(gè)代表斷面作為樣本采集斷面（見(jiàn)表1、圖1）。采樣斷面的布設(shè)主要依據(jù)以下原則：①總體上按照實(shí)測(cè)斷面間距布設(shè)：②在水庫(kù)中依據(jù)淤積情況：③在河道中主要依托浮橋的位置。根據(jù)斷面布設(shè)情況，采樣斷面間距平均為76km，基本能夠反映整個(gè)研究區(qū)域的重金屬污染狀況。

1.2 樣本采集

借鑒深海沉積物保真取樣原理，改造并研制出振動(dòng)式低擾動(dòng)柱狀深層取樣設(shè)備（結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2）。設(shè)備總長(zhǎng)為4.5m，底座最大直徑為2.8m，振動(dòng)器功率為7.5kW，適用水深為0～200m，可采樣本長(zhǎng)度為0～4m，樣本直徑為70mm，適用于江、河.湖、海、水庫(kù)中純沙、硬黏土等硬底質(zhì)沉積物的柱狀取樣。設(shè)備總質(zhì)量約1.5t，需要較大型的船舶和起重設(shè)備配合采樣。利用該設(shè)備采集了河床以下1～3m的柱狀泥沙樣本，樣本及時(shí)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室，混合均勻后立即封存于干凈的聚乙烯袋中。

1.3 樣本預(yù)處理

采集的沙樣在風(fēng)干室風(fēng)干，除去沙石、動(dòng)植物碎片等明顯異物，混合均勻，用瑪瑙研缽研細(xì)過(guò)100目篩，四分法縮分得到待測(cè)樣本，裝入聚乙烯塑料袋中干燥保存。

2 重金屬檢測(cè)

所采集樣本的重金屬檢測(cè)由北京譜尼土壤實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，樣本消解參照國(guó)標(biāo)四酸（HCl-HN03-HF-HC104）處理，重金屬檢測(cè)根據(jù)NY/T1121.6-2006、GB/T1741-1997、GB/T22105.2-2008、HJ491-2009等標(biāo)準(zhǔn)，利用原子吸收光譜法和原子熒光光譜法對(duì)樣本中的7種重金屬（Pb、Cu、Cd、Hg、Zn、Ni、Cr）和一種類(lèi)金屬（As）的含量進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果見(jiàn)表2。

3 重金屬污染評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)依據(jù)及方法

本文使用《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB15618-1995）中的土壤一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值和沉積巖（普通頁(yè)巖）中地球化學(xué)背景值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法眾多，如單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、地累積指數(shù)法（Igeo）、沉積物富集系數(shù)法、潛在生態(tài)危害指數(shù)法、模糊數(shù)學(xué)法、灰色聚類(lèi)法等，各種評(píng)價(jià)方法都有其適用范圍、評(píng)價(jià)目的、優(yōu)點(diǎn)及不足。單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法可以分別反映每種污染物的污染程度，不能全面、綜合地反映土壤的污染程度，但該方法是其他環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量分級(jí)和綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)：內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法突出了高濃度污染物對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量的影響，能反映各種污染物對(duì)土壤環(huán)境的作用，將研究區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量作為一個(gè)整體與外區(qū)域或歷史資料進(jìn)行比較，對(duì)于黃河中下游1267km的長(zhǎng)河段，難以反映污染的沿程變化特征：地累積指數(shù)法考慮了人為污染因素、環(huán)境地球化學(xué)背景值，還特別考慮到自然成巖作用對(duì)背景值的影響，給出直觀的重金屬污染級(jí)別，綜合考慮黃河泥沙的特性和研究范圍，選擇單因子質(zhì)量指數(shù)法和地累積指數(shù)（Igeo）法對(duì)黃河泥沙重金屬污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

單因子質(zhì)量指數(shù)法將污染等級(jí)P分為5級(jí)，分別為：P≤1，無(wú)污染（I級(jí)）；15，重度污染（濃度可能超過(guò)背景值百倍以上，V級(jí)）。

地累積指數(shù)法按照指數(shù)值的大小將污染等級(jí)分為7級(jí)，分別為：Igeo≥5，為6級(jí)，極重污染；4≤Igeo<5，為5級(jí)，介于重污染與極重污染之間；3≤Igeo<4，為4級(jí)，重污染；2≤Igeo<3，為3級(jí)，介于中污染與重污染之間；1≤Igeo<2，為2級(jí)，中污染；0≤Igeo<1，為1級(jí)，介于無(wú)污染與中污染之間；Igeo<0，為0級(jí)，無(wú)污染。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

（1）單因子質(zhì)量指數(shù)法。利用單因子質(zhì)量指數(shù)法評(píng)價(jià)得到的重金屬污染結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可知：小北干流HY68斷面l