黃銳 蘇賀 趙丹

文章采用《土壤環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》對南寧心圩江河流底泥中的Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As、Hg和Cr八個(gè)重金屬污染指標(biāo)進(jìn)行了檢測，并采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對檢測結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果表明，心圩江河流底泥中重金屬的總潛在生態(tài)危害程度較低，8種重金屬的潛在生態(tài)危害由大到小依次為Hg>Cd>Pb>As>Ni>Cu>Zn>Cr。結(jié)合《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》，對心圩江底泥的資源化提出了分類處置的建議：（1）建議心圩江底泥超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值的部分用于林地使用或固化后作為填料使用;（2）其余未超標(biāo)的部分作為農(nóng)用地土壤使用。

心圩江;底泥;重金屬;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);資源化利用

U698.7-A-52-185-4

0?引言

河流底泥作為河湖中的沉積物，其是自然水體中的重要組成部分。當(dāng)自然水體受到外界的重金屬污染后，重金屬離子會通過沉淀、吸附作用逐步沉降于河流底部，并富集于河流底泥之中，當(dāng)水體環(huán)境污染達(dá)到一定的閾值時(shí)，重金屬會重新釋放，成為二次污染源，對水質(zhì)造成影響[1]。而含重金屬等的污染物具有穩(wěn)定、殘留時(shí)間長和富集性強(qiáng)等特征，會造成重金屬在水生生物體內(nèi)富集，進(jìn)而逐級影響整個(gè)水生食物鏈[2]。目前，河流底泥環(huán)境治理的方向是，既能夠改善污染水域的水體質(zhì)量，又能夠?qū)⒑恿鞯啄噘Y源化利用，達(dá)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的要求[3]。

心圩江位于廣西壯族自治區(qū)南寧市西部的西鄉(xiāng)塘轄區(qū)內(nèi)，是南寧市重要的內(nèi)河之一，其流向由北向南，上游流經(jīng)礫巖、礫狀砂巖及坭巖地帶，中游流經(jīng)南寧盆地，在上堯碼頭南約600 m處注入邕江。心圩江周邊存在較多企業(yè)和居民，過量納污，超出心圩江水環(huán)境容量導(dǎo)致其變黑發(fā)臭，形成黑臭水體問題[4]。為摸清心圩江底泥重金屬污染現(xiàn)狀，本研究以心圩江底泥作為研究對象，通過對心圩江底泥進(jìn)行檢測分析和評價(jià)，對底泥的處置提出建議，以期為相關(guān)部門實(shí)施有效的治理措施提供依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?檢測方法及點(diǎn)位布置

根據(jù)《土壤環(huán)境檢測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166-2004）[5]，在心圩江共布設(shè)16個(gè)檢測斷面，同時(shí)也在心圩江河流每個(gè)拐點(diǎn)及橋梁等位置均勻布點(diǎn)，保證檢測點(diǎn)位在排污口前后均勻分布。心圩江底泥檢測項(xiàng)目有pH、含水量、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As、Hg和Cr共10個(gè)指標(biāo)。

檢測方法參照《土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測定原子熒光法第2部分土壤中總砷的測定》（GB/T 22105.2-2008）[6]、《土壤總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法HJ 491-2009》[7]《土壤鎳的測定火焰原子吸收分光光度法GB/T 17139-1997》[8]及《土壤質(zhì)量銅、鋅的測定火焰原子吸收分光光度法GB/T 17138-1997》[9]。采樣點(diǎn)位均為柱狀樣品采集，采樣深度為50 cm，以0～10 cm、10～20 cm、20～50 cm分為3個(gè)底泥樣品，混合均勻后帶回實(shí)驗(yàn)室分析。共設(shè)48個(gè)檢測點(diǎn)位，每個(gè)檢測點(diǎn)位均設(shè)置3組平行樣。樣品中Cu、Zn、Pb和Cd采用原子吸收分光光度計(jì)WFX-130A測定;As和Hg采用AFS-230E型雙道原子熒光光度計(jì)（YQ-044）測定;Ni和Cr采用iCE3500型原子吸收光譜儀（YQ-105）測定。具體采樣點(diǎn)如圖1所示。

1.2?風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

心圩江及其支流重金屬污染源風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法采用瑞典科學(xué)家Hakanson提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法[10]，該方法不僅考慮到底泥重金屬污染物含量，同時(shí)綜合考慮了多元素之間的協(xié)同作用和毒性水平、污染程度，以及環(huán)境對重金屬污染的敏感性的問題。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法中評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值以《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)》（GB 156-2018）為標(biāo)準(zhǔn)[11-12]。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式如下所示：

Ci?f=CiCi?n（1）

C?d=∑n?i=1Ci?f（2）

Ei?r=Ti?rCi?f（3）

RI=∑n?i=1Ei?r（4）

式中：

Ci?f——單因子污染系數(shù);

Ci——污染物濃度實(shí)測值（mg/kg）;

Ci?n——參比值（mg/kg）;

C?d——污染系數(shù)之和;

Ei?r——單因素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù);

Ti?r——不同污染物生物毒性響應(yīng)因子，Hg、Cd、As、Ni、Cu、Pb、Cr和Zn分別取40、30、10、5、5、5、2和1;

RI——潛在生態(tài)危害指數(shù)。

2?結(jié)果與分析

2.1?檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)及重金屬含量分析

根據(jù)表1檢測結(jié)果，表明Cu、Ni、As和Cr均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值;Zn在M8左（0～10 cm）處超過篩選值16.0%，在M8左（10～20 cm）處超過篩選值22.7%，在M8右（0～10 cm）處超過篩選值20.7%，在M8右（10～20 cm）處超過篩選值25.6%;Pb在M8左（10～20 cm）處超過篩選值29.3%，在M8左（20～50 cm）處超過篩選值14.3%;Cd在M6（20～50 cm）處超過篩選值73.7%，在M9中（10～20 cm）處超過篩選值11.7%;Hg在M8左（20～50 cm）處超過篩選值87.9%。所有監(jiān)測點(diǎn)位均未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值。

通過檢測結(jié)果可以看出心圩江底泥中重金屬含量普遍較低，同時(shí)各個(gè)超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的點(diǎn)位不具有規(guī)律性，也不具備一定的分布形態(tài)。由此，可以表明心圩江不同流域的重金屬污染具有較大的差異性，原因可能是排污河段位置不同造成。

值得注意的是Hg的重金屬含量。由表1可以明顯看出Hg在心圩江底泥中的含量整體偏低，但是只在M8左（20～50 cm）處超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，Hg最大值和最小值之間差異倍數(shù)有79倍之多，這說明M8左檢測點(diǎn)位上游可能存在排污企業(yè)，導(dǎo)致重金屬元素Hg在該檢測點(diǎn)位富集。M8左、M8中和M8右檢測斷面位于同一橋梁下方，該流域橫斷面重金屬污染超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的檢測點(diǎn)位較多，M7檢測斷面重金屬污染超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的檢測點(diǎn)位只有一個(gè)，這進(jìn)一步表明在M7至M8流域斷面之間存在排污企業(yè)。

2.2?重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

重金屬容易富集于底泥之中，心圩江周邊有較多企業(yè)，歷史沉積性的污染可能在今后不斷從底泥中釋放，從而會進(jìn)一步污染水體。故采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指數(shù)法對心圩江底泥重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評價(jià)，一方面可以明確重金屬污染的相關(guān)水平，另一方面能夠?yàn)榈啄嘀亟饘傥廴镜挠行Э刂坪涂茖W(xué)治理提供科學(xué)依據(jù)[13]。

根據(jù)對底泥中的重金屬進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析，RI值<150，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為低;RI值處于150～300區(qū)間，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為中;RI值>300，其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為高。由此，可以明顯看出心圩江底泥重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)RI在21.2～386.8之間，平均值僅為58.5，遠(yuǎn)<150，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)屬于低級，這說明心圩江底泥重金屬污染程度相對較低。通過對各類重金屬的平均值的計(jì)算，得到8種重金屬的潛在生態(tài)危害由大到小依次為Hg>Cd>Pb>As>Ni>Cu>Zn>Cr，可以看出Hg單因子污染系數(shù)雖然較低。但其污染物生物毒性響應(yīng)因子最高，所以是心圩江主要的重金屬污染源，其余7種重金屬污染源潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)均<40，屬于低危害程度。但不同流域周邊有不同企業(yè)，環(huán)境不同，會使底泥中的重金屬含量產(chǎn)生一定的差異性。值得注意的是M8左和M9左兩個(gè)點(diǎn)，這兩個(gè)檢測點(diǎn)位在不同深度的底泥潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高。結(jié)合其重金屬含量檢測結(jié)果可以看出，M8檢測點(diǎn)位受到上游企業(yè)或生活排污的影響造成其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增高，但在河流的稀釋作用和生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力的作用下，在M9檢測點(diǎn)位，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)降低。為了降低心圩江河流底泥的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，對排污企業(yè)或生活排污廢水中的重金屬進(jìn)行處理后排放就顯得尤為重要。同時(shí)，重金屬含量較高，對于污泥的資源化利用會造成一定的影響，不能滿足農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值的要求，需要進(jìn)一步處理后才能作為農(nóng)用地或者用于其他用途。

3?結(jié)語

在底泥處置的過程中，為了滿足“減量化、無害化、穩(wěn)定化和資源化”四個(gè)要求，同時(shí)由于心圩江河流較長，且周邊環(huán)境差異較大，因此河流底泥污染程度和重金屬成分也有一定的差異性，所以對心圩江底泥進(jìn)行系統(tǒng)檢測及分析后，為確保資源化過程中能夠取得最優(yōu)的方法，對心圩江底泥進(jìn)行分類處置。未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值的底泥可以通過自然風(fēng)干或機(jī)械脫水后，投加適當(dāng)量的脫水底泥作為土壤改良劑用于農(nóng)用地中。河流底泥中含有較多的微量元素，如Cu、Zn等，均是植物生長必須的微量元素之一，也含有豐富的有機(jī)物和N、P、K等營養(yǎng)元素，能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤肥力，促進(jìn)作物生長;也可以和化肥以一定量的配比混合成有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥料，在蔬菜上進(jìn)行使用，一方面能夠增加產(chǎn)量，另一方面能夠降低肥料的成本。同時(shí)，該部分底泥重金屬含量相對較低，還可以通過底泥建設(shè)人工濕地。如美國阿拉巴馬州的蓋亞爾渠作為底泥處置場所，將其改造為濕地作為野生動物的棲息地[14]。結(jié)合《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB15618-2018）分析，可以看出心圩江底泥M6檢測點(diǎn)、M7檢測點(diǎn)、M8檢測點(diǎn)、M9檢測點(diǎn)四處有部分重金屬超出農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，但未超過農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管制值?？紤]到重金屬累積作用的影響，不宜將其作為農(nóng)用肥料或農(nóng)用土壤改良劑，但可以將其脫水后施用于林地、園林綠地，可促進(jìn)觀賞性樹木、花卉等生長，又不易通過食物鏈、食物網(wǎng)造成重金屬富集的危害。若進(jìn)一步考慮其重金屬污染的潛在危害，可以通過固化的方式實(shí)現(xiàn)底泥的資源化利用，在底泥之中加入水泥、石膏和粉煤灰等物質(zhì)，改良污泥物理化學(xué)性質(zhì)，使其可以作為填料。這一方面能夠滿足工程需求，利用底泥固化得到的填料具有耐沖刷、耐腐蝕等特點(diǎn);另一方面充分回收利用資源，解決土石方資源匱乏的問題，該方法也是保證河流底泥重金屬污染得以控制的有利方法之一[15]。

總體來說，心圩江底泥的回收利用一方面實(shí)現(xiàn)了廢物的減量化、無害化及資源化，另一方面符合資源循環(huán)利用的準(zhǔn)則，也能夠保證心圩江治理過程中清淤工作的順利進(jìn)行。為確保心圩江流域底泥污染的有效治理，應(yīng)該進(jìn)一步對該段流域各個(gè)企業(yè)的排污口的水質(zhì)及底泥進(jìn)行長期檢測，找到河流底泥中重金屬污染物的具體污染來源。

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