王 坤，黃 明，陳富榮，劉紹根

(1.安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.環(huán)境污染控制與廢棄物資源化利用安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230601；3.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，安徽 合肥 230001)

隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，生活和生產(chǎn)中重金屬污染物的產(chǎn)生量也隨之逐年增加，而這些未經(jīng)處理的重金屬污染物通過(guò)各種途徑排入水體中，在水體中沉積并被底泥吸附。由于底泥中重金屬污染物穩(wěn)定性高和降解難，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生潛在危害，尤其是水體的化學(xué)、動(dòng)力等條件發(fā)生變化時(shí)，底泥中的重金屬污染物可能會(huì)向水體重新釋放，從而造成水體的二次污染，最終通過(guò)食物鏈造成人體的重金屬積累，危害人體健康[1-4]。

本文選擇合肥市飲用水源地為調(diào)查對(duì)象，對(duì)飲用水源地流域水體中的底泥重金屬污染物進(jìn)行研究，并應(yīng)用地積累指數(shù)評(píng)價(jià)其水體中底泥的重金屬污染程度。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀

研究區(qū)位于合肥市西北側(cè)、江淮分水嶺南側(cè)董鋪水庫(kù)和大房郢水庫(kù)的匯水盆地，董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)為合肥市飲用水源地，上游主要有6條支流匯入董鋪水庫(kù)，3條支流匯入大房郢水庫(kù)。由于董鋪、大房郢水庫(kù)不能滿(mǎn)足合肥城市用水需求，每年需從大別山通過(guò)淠史杭總干渠調(diào)水，再流入滁河總干渠后，向董鋪水庫(kù)補(bǔ)水。董鋪水庫(kù)與大房郢水庫(kù)通過(guò)管渠連通，向合肥各大自來(lái)水廠提供原水。

2008年-2018年安徽省生態(tài)環(huán)境廳發(fā)布的《安徽省環(huán)境狀況公報(bào)》中淠河總干渠水質(zhì)基本保持在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅰ-Ⅱ類(lèi)，大房郢水庫(kù)水質(zhì)基本保持在Ⅲ類(lèi)，符合飲用水源地水質(zhì)要求。由于合肥市環(huán)保單位主要對(duì)董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和監(jiān)管，而忽視對(duì)兩大水庫(kù)及其上游支流底泥污染情況的調(diào)查，尤其缺乏入董鋪水庫(kù)南側(cè)蜀山汊、原科學(xué)島污水處理廠排放口等區(qū)域底泥污染情況的調(diào)查，對(duì)合肥飲用水源地的水質(zhì)安全可能造成潛在的危害。

本課題對(duì)入董鋪水庫(kù)南側(cè)蜀山汊、原科學(xué)島污水處理廠排放口區(qū)域底泥的污染調(diào)查結(jié)果表明：蜀山汊底泥中Cd、Hg、Pb、Cu、Zn與合肥市江淮分水嶺全區(qū)土壤背景值比值為1.49-12.5[5-6]，人類(lèi)活動(dòng)疊加影響顯著；原科學(xué)島污水處理廠排放口附近底泥中Cd、Hg、Pb、Cu、Zn與合肥市江淮分水嶺全區(qū)土壤背景值比值為1.47-63，可能受到科學(xué)島污水處理廠排放的水質(zhì)疊加影響。由此可見(jiàn)，這些城市建成區(qū)匯入合肥飲用水源地水體的底泥對(duì)其水質(zhì)安全可能造成潛在的危害，這些危害可控，并可以采取有效的生態(tài)和工程措施加以解決，而合肥飲用水源地上游的9條支流以及董鋪水庫(kù)和大房郢水庫(kù)匯水面積近400km2，因此，對(duì)其水體底泥污染情況的調(diào)查研究很有必要。

2 研究方法

在董鋪水庫(kù)上游6條支流布置12個(gè)采樣點(diǎn)、大房郢水庫(kù)上游3條支流布置5個(gè)采樣點(diǎn)，董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)分別布置3采樣點(diǎn)。使用手持GPS定點(diǎn)，采用自制的底泥采樣器采集表層底泥，按照《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T166—2004)，取表層底泥裝入專(zhuān)用的冷藏箱保存，當(dāng)天送往安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所(國(guó)土資源部合肥礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心)分析測(cè)試，該研究所為首批通過(guò)國(guó)家級(jí)計(jì)量認(rèn)證、獲得國(guó)土資源部授權(quán)的全國(guó)25個(gè)部級(jí)質(zhì)檢中心之一，并取得質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書(shū)(ISO9001：2008)。

3 底泥中重金屬污染評(píng)價(jià)

常見(jiàn)的重金屬污染評(píng)價(jià)方法有潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法[7]、污染負(fù)荷指數(shù)法[8]、地積累指數(shù)法[9]等。應(yīng)用地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)水體中重金屬污染，既考慮到土壤的地球化學(xué)背景值，又考慮到人類(lèi)活動(dòng)的疊加因素，還考慮了自然成巖作用可能引起的背景值變化因素，彌補(bǔ)了其他方法的缺陷。

地積累指數(shù)(Igeo)[9]已廣泛用于研究水環(huán)境底泥中重金屬污染程度的定量指標(biāo)，是基于測(cè)量的金屬濃度與其參考值之間關(guān)系，檢驗(yàn)單個(gè)元素污染程度的常用指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：Cn為實(shí)測(cè)重金屬濃度，mg/kg；Bn為普通頁(yè)巖中該元素的地球化學(xué)背景值，取合肥市江淮分水嶺全區(qū)土壤背景值[5-6]，BAs為10 mg/kg，BCd為0.09 mg/kg，BHg為30. 6 mg/kg，BPb為25 mg/kg，BCu為25 mg/kg，BZn為52 mg/kg，BCr為69 mg/kg，BNi為25 mg/kg；K為考慮到自然成巖作用可能會(huì)引起的背景值的變動(dòng)而設(shè)定的常數(shù)，K取1.5。

根據(jù)地積累指數(shù)值的大小，重金屬的污染程度可分為7個(gè)級(jí)別[9-10]，具體分級(jí)情況如表1所示。

表1 重金屬污染污染級(jí)別

(1)董鋪水庫(kù)及其上游水系底泥污染程度評(píng)價(jià)

董鋪水庫(kù)及其上游水系底泥地積累指數(shù)一覽表如表2所示。從表2可以看出，入董鋪水庫(kù)河流7、9、11、12采樣點(diǎn)的底泥中Cd地積累指數(shù)均在0-1，為1級(jí)，屬輕度污染；5采樣點(diǎn)的底泥中As地積累指數(shù)為0．32，在0-1(1級(jí))，屬輕度污染；入董鋪水庫(kù)河流底泥中As(5采樣點(diǎn)除外)、Cd(7、9、11、12采樣點(diǎn)除外)、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni地積累指數(shù)均小于0，為0級(jí)，屬清潔。

董鋪水庫(kù)西北的13采樣點(diǎn)底泥中As、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni地積累指數(shù)均小于0，為0級(jí)，屬清潔；董鋪水庫(kù)東部14采樣點(diǎn)底泥中As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni地積累指數(shù)均在0-1，為1級(jí)，屬輕度污染，中部15采樣點(diǎn)底泥中As、Cd、Hg、Zn、Ni地積累指數(shù)均在0-1，為1級(jí)，屬輕度污染，而Pb、Cu地積累指數(shù)均小于0，為0級(jí)，屬清潔。

表2 董鋪水庫(kù)及其上游水系底泥地積累指數(shù)一覽表

(2)大房郢水庫(kù)及其上游水系底泥污染程度評(píng)價(jià)

大房郢水庫(kù)及其上游水系底泥地積累指數(shù)如表3所示。從表3可以看出，入大房郢水庫(kù)河流16采樣點(diǎn)底泥中Hg，18采樣點(diǎn)底泥中As、Pb、Ni，地積累指數(shù)均在0-1，為1級(jí)，屬輕度污染；入大房郢水庫(kù)河流底泥中As(18采樣點(diǎn)除外)、Hg(16采樣點(diǎn)除外)、Pb(18采樣點(diǎn)除外)、Cu、Zn、Cr、Ni(18采樣點(diǎn)除外)地積累指數(shù)均小于0，為0級(jí)，屬清潔。大房郢水庫(kù)21采樣點(diǎn)底泥中Cd地積累指數(shù)在0-1，為1級(jí)，屬輕度污染；大房郢水庫(kù)底泥中As、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni為0級(jí)，屬清潔。

表3 大房郢水庫(kù)及其上游水系底泥地積累指數(shù)

4 結(jié) 語(yǔ)

入董鋪水庫(kù)河流底泥中除1個(gè)采樣點(diǎn)As、4個(gè)采樣點(diǎn)Cd為輕度污染外，采樣點(diǎn)的As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni均為清潔，表明入董鋪水庫(kù)河流底泥中重金屬污染潛在危害性小，但董鋪水庫(kù)北側(cè)支流的Cd為輕度污染，應(yīng)加以重視。董鋪水庫(kù)近東部壩體處底泥中除Pb、Cu外，As、Cd、Hg、Zn、Cr、Ni為輕度污染，表明董鋪水庫(kù)河流底泥中重金屬污染有潛在危害性。

入大房郢水庫(kù)河流底泥中除1個(gè)采樣點(diǎn)As、Pb、Ni，1個(gè)采樣點(diǎn)Hg為輕度污染，As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni屬清潔，表明入大房郢水庫(kù)河流底泥中重金屬污染潛在危害性小。大房郢水庫(kù)除1個(gè)采樣點(diǎn)Cd輕度污染外，大房郢水庫(kù)底泥中As、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni屬清潔，表明大房郢水庫(kù)底泥中重金屬污染潛在危害性小，這與大房郢水庫(kù)攔壩建庫(kù)晚有關(guān)。

由于尚存在渠道和雨水排放口的雨水匯入董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)，將會(huì)帶入一定量的營(yíng)養(yǎng)鹽和底泥中的重金屬污染物，對(duì)飲用水源地的水質(zhì)安全帶來(lái)較大影響。建議按照《合肥市董鋪水庫(kù)、大房郢水庫(kù)水源保護(hù)區(qū)規(guī)劃導(dǎo)則》提出的強(qiáng)化濕地凈化功能，選擇對(duì)重金屬吸附效果好的填料，在水庫(kù)渠道入水集中區(qū)域和城區(qū)雨水主要排放口區(qū)域建設(shè)人工濕地工程，確保出水達(dá)到地表水III類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。此外，合肥凈水廠取水口離董鋪水庫(kù)壩體較近，而董鋪水庫(kù)近東部壩體及其上游北側(cè)支流中底泥的重金屬污染不容忽視。