余銘明 李致春 孟祥嵩 成開(kāi)鋒

摘 要

城區(qū)河流沉積物污染來(lái)源豐富，種類(lèi)繁雜。對(duì)于不同的研究層面如有機(jī)物、重金屬或綜合性評(píng)價(jià)有不同的方法。本文概括了常見(jiàn)的參評(píng)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)常見(jiàn)的評(píng)價(jià)方法的基本特征、適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比。主要討論了不同研究方法在城區(qū)河流沉積物污染評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用問(wèn)題。

關(guān)鍵詞

河流沉積物;污染評(píng)價(jià);綜合評(píng)價(jià)方法;環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)： X824 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.16.108

Abstract

The source of river sediment pollution in urban area is rich and various. There are different methods for different research levels such as organic compounds，heavy metals or comprehensive evaluation.This paper summarizes the common evaluation indexes and standards.The advantages and disadvantages，applicable conditions and merits and drawbacks of common evaluation methods are compared.This paper mainly discusses the application of different research methods in the source of rivers sediment pollution assessment.

Key Words

River sediment;Pollution assessment;Comprehensive evaluation method;Environmental quality standard

河流沉積物是水體污染物的重要的源和匯[1]，當(dāng)外源污染濃度降低時(shí)，沉積物中污染物仍然會(huì)在適宜條件下重新回到河流水體中，造成二次污染[2]。城區(qū)河流沉積物的污染評(píng)價(jià)是修復(fù)治理城市水體環(huán)境的重要依據(jù)。然而，評(píng)價(jià)過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)和方法選擇范圍較廣，選擇不同的評(píng)價(jià)方法可能會(huì)造成結(jié)果較大差異。因此，本文概述了近年來(lái)的城區(qū)河流沉積物污染評(píng)價(jià)方法研究進(jìn)展，對(duì)河流沉積物常見(jiàn)的污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，并將應(yīng)用于不同污染類(lèi)別和范圍的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了對(duì)比，以期為城區(qū)河流沉積物污染治理與防治提供參考。

1 常見(jiàn)的參評(píng)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)選擇

1.1 常見(jiàn)的參評(píng)指標(biāo)

對(duì)于河流沉積物污染評(píng)價(jià)，沒(méi)有一種單一污染指標(biāo)可以完全體現(xiàn)沉積物污染狀況。理想狀態(tài)下，任何一種可能受人為因素干擾的物理、化學(xué)、生物變量都應(yīng)納入環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中[2]。但是由于人力、物力財(cái)力的有限性，在選擇參與評(píng)價(jià)的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)篩選出與該實(shí)驗(yàn)?zāi)康穆?lián)系最密切的指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)分為三類(lèi)：基本理化性質(zhì)類(lèi)、重金屬類(lèi)、生態(tài)特征類(lèi)?；纠砘再|(zhì)一般包括pH、OM、TN、TP、TOC、NH3-N、COD等。生態(tài)特征類(lèi)主要是微生物、底棲生物、著生生物等。

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

由于我國(guó)淡水沉積物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作起步較晚，數(shù)據(jù)積累量不足。國(guó)內(nèi)學(xué)者在做沉積物污染研究時(shí)常借用我國(guó)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外的某些質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。如唐永杰等引用加拿大環(huán)境和能源部發(fā)布的沉積物評(píng)價(jià)指南對(duì)獨(dú)流減河沉積物進(jìn)行污染了評(píng)價(jià)[3]。也有學(xué)者對(duì)沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立進(jìn)行探索，如李敏等在地球化學(xué)背景下對(duì)我國(guó)環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)建立的思考[4]。但總體上還是沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定量評(píng)價(jià)沉積物污染危害程度、是否超出人類(lèi)能接受的濃度水平等。

2 常見(jiàn)的沉積物污染評(píng)價(jià)方法

目前對(duì)河流沉積物的污染評(píng)價(jià)主要分為三類(lèi)：有機(jī)污染評(píng)價(jià)方法、重金屬評(píng)價(jià)方法、綜合類(lèi)評(píng)價(jià)方法。

2.1 常見(jiàn)的有機(jī)污染評(píng)價(jià)方法

2.1.1 有機(jī)污染指數(shù)法

有機(jī)質(zhì)含量通常反映了河流沉積物的營(yíng)養(yǎng)水平，在針對(duì)河流沉積物營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)時(shí)，常常采樣有機(jī)污染指數(shù)法[5]。計(jì)算公式為：

有機(jī)指數(shù)（OI）=有機(jī)碳（OC%）×有機(jī)氮（ON%）

其中OC%=OM%/1.724;ON%=TN%×0.95

有機(jī)指數(shù)分為四個(gè)等級(jí)，等級(jí)越低表明受污染指數(shù)越低。

2.1.2 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法[6]普遍應(yīng)用于河流沉積物單個(gè)因子的評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)測(cè)值Ci與選定標(biāo)準(zhǔn)值Cs進(jìn)行比較得出單項(xiàng)評(píng)價(jià)指數(shù)Si，有利于確定沉積物主要污染物和主要污染點(diǎn)。當(dāng)Si>1時(shí)表示該評(píng)價(jià)因子i含量超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)值，即存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)?？赏ㄟ^(guò)對(duì)比各類(lèi)參評(píng)因子的單因子指數(shù)，找出主要污染因子。

2.1.3 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法[7]是美國(guó)學(xué)者內(nèi)梅羅在《河流污染科學(xué)分析》提出的土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。該方法也被應(yīng)用于在河流沉積物評(píng)價(jià)上。先利用污染物的實(shí)測(cè)濃度Ci與污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Si的比值求出i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)Pi，在多個(gè)參評(píng)因子綜合分析的同時(shí)，又涵蓋對(duì)污染最嚴(yán)重因子的評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)結(jié)果更精確，是目前應(yīng)用廣泛的一種綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。其詳細(xì)計(jì)算公式為：

2.2 常見(jiàn)的金屬污染評(píng)價(jià)方法

2.2.1 地質(zhì)累積指數(shù)法

2.2.3 次生相富集系數(shù)法

次生相富集系數(shù)法是霍文毅[9]等在1997年提出的沉積物金屬污染評(píng)價(jià)方法，利用沉積物次生相與原生相中重金屬含量比值與參考點(diǎn)未受污染的次生相與原生相中重金屬含量比值進(jìn)行對(duì)比，得到重金屬在次生相中的富集系數(shù)KPEF。對(duì)于大范圍的異源沉積物，該方法可以除區(qū)域條件差異，其公式為：

2.3 沉積物綜合類(lèi)評(píng)價(jià)方法

2.3.1 模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法

3 各種分析方法的比較

這些污染評(píng)價(jià)方法都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，也同樣存在某些局限性。選擇合理有效的評(píng)價(jià)方法會(huì)使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)參考性。本文對(duì)上述提到的常見(jiàn)城區(qū)河流沉積物污染評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行了歸納總結(jié)，見(jiàn)表1。

4 結(jié)語(yǔ)

上述方法都有其優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用范圍，同樣也存在某些局限性。城區(qū)河流沉積物是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)境系統(tǒng)，污染來(lái)源眾多、且種類(lèi)豐富。在對(duì)其進(jìn)行污染評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)參考研究區(qū)環(huán)境特性和本研究目的，結(jié)合各類(lèi)評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)相互補(bǔ)足進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的污染評(píng)價(jià)。此外相關(guān)研究中，極少有給出人類(lèi)對(duì)沉積物中污染物的環(huán)境接受程度。就我國(guó)而言，當(dāng)前并未存在具有共識(shí)性的沉積物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。如何選擇符合研究項(xiàng)目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，合理的篩選污染指標(biāo)納入研究范圍，并給出一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑u(píng)價(jià)結(jié)果仍然是學(xué)者研究的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]范成新.湖泊沉積物—水界面研究進(jìn)展與展望[J].湖泊科學(xué)，2019，31（05）：1191- 1218.

[2]王敏.水源水庫(kù)沉積物特性研究及其質(zhì)量評(píng)價(jià)體系構(gòu)建[D].西安理工大學(xué)，2016.

[3]唐永杰，夏婧業(yè)，陳雅娟，代政，蔡樹(shù)伯，劉春光.獨(dú)流減河水體及沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào)，2019，36（04）：537-544.

[4]李敏，成杭新，李括.中國(guó)淡水湖泊沉積物地球化學(xué)背景與環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)建立的思考[J].地學(xué)前緣，2018，25（04）：276-284.

[5]陳姍，許凡，謝三桃，郭天星，彭久贊，雷琦，張瑋，王麗卿.合肥市十八聯(lián)圩濕地表層沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽與重金屬分布及污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2019，40（11）：4932-4943.

[6]劉林.開(kāi)封市城市水體沉積物污染特征及污染評(píng)價(jià)[D].河南大學(xué)，2014.

[7]文梅，鞠蓮，易柏林，萬(wàn)漢興，張洪亮，鄒立.雙臺(tái)子河口沉積環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，41（S1）：391-397.

[8]吳鐘解，陳石泉，蔡澤富，童玉和，林國(guó)堯.海南八門(mén)灣潟湖沿岸表層沉積物重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)[J/OL].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)：1-6[2019-12-24].2019，11，22.007.

[9]霍文毅，黃風(fēng)如，陳靜生，等.河流顆粒物重金屬污染評(píng)價(jià)方法比較研究[J].地理科學(xué)，1997，17（2）：81-86.

[10]李磊，平仙隱，王云龍，蔣玫，袁騏，沈新強(qiáng).春、夏季長(zhǎng)江口海域表層沉積物中重金屬污染的模糊綜合評(píng)價(jià)及來(lái)源分析[J].海洋環(huán)境科學(xué)，2014，33（01）：46-52.