上塘河底泥重金属污染状况及评价

余世清,许文锋,王泉源

(1.杭州市环境保护科学研究院,浙江杭州310014;2.杭州市环境保护科学研究设计有限公司,浙江杭州310014)

上塘河底泥重金属污染状况及评价

余世清1,许文锋2,王泉源1

(1.杭州市环境保护科学研究院,浙江杭州310014;2.杭州市环境保护科学研究设计有限公司,浙江杭州310014)

对上塘河浙工大梦溪桥(S1)、大关胜利河闸(S2),沈半路善贤坝(S3)、欢喜永宁桥(S4)、半山衣锦桥(S5)、丁桥赤安桥(S6)等6个点位的底泥重金属进行了采样监测。结果表明底泥重金属含量分布不均,且范围波动较大,除1个点铅、3个点锌超过《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),其它重金属含量均达标。该河底泥重金属的潜在生态风险顺序依次为汞>镉>铅>铜>砷>锌>镍>铬,各点位的潜在生态风险污染顺序为S1>S2>S3>S5>S4>S6,汞是主要的潜在生态风险因子。从底泥利用角度,上塘河艮山门—半山衣锦桥段底泥不宜农用,而半山衣锦桥—丁桥赤安桥段底泥可以考虑农用。

底泥;重金属;生态风险评价;上塘河

1 前言

研究表明,目前许多河流和湖泊,特别是城市河道沉积物重金属污染严重[1]。当外界条件发生变化时,沉积物中的重金属有可能释放到上覆水体,引起水体的“二次污染”[2]。因此,底泥是水体污染的指示剂,其环境质量反映着水体的污染状况[3]。分析监测底泥中重金属,尤其是表层沉积物中重金属,对河道环境质量的评价和水体治理具有十分重要的意义。

上塘河位于杭嘉湖地区的南部,南起杭州艮山门附近的施家桥,北偏西流至沈塘湾后折东北沿沈半路南侧至半山镇,折向东沿临丁路在江干区龙驹山附近入余杭区,继续东流临平镇及海宁市许村、长安,于盐官镇入钱塘江,全长4813km。整个流域面积418km2,其中水面面积22189km2。上塘河沿线主要支流有备塘河、乔司港、新塘河及一些与京杭运河相连的支港。上塘河在杭州主城区境内的河段长1713km,常水位2172m,河宽30～100m,水深2～4m,水位一般高于运河113～117m,河床坡降平坦,是典型的平原河道。由于上塘河地处杭州城市北部的工业区域,属城乡过度地带,排污设施较落后,工业、生活污水多数直接排入河网。据调查,历史上造成上塘河重点工业污染源有印染、机械制造、造纸、化工等近20家企业。近年来,杭州市开展了大规模的城市河道综合保护工程,市区一批紧邻河道的工业企业陆续搬迁,河道功能定位也正在发生变化,原先以防洪、灌溉、纳污、通航功能的河道,逐渐转变为防洪、配水、生态、历史文化、游憩休闲等主导功能,上塘河是典型的功能转变河道,环境保护尤其重要。本文通过布点采样,测定该河表层底泥中重金属含量,并对底泥重金属含量及潜在生态风险进行评价,分析重金属可能来源,探讨其农用的可行性,旨在为该河道疏浚底泥综合利用提供依据。

2 监测与评价方法

2.1 监测基本情况

根据上塘河两岸居民、原有及现状企业分布状况,从上游至下游选取浙工大梦溪桥(S1)、大关胜利河闸(S2)、沈半路善贤坝(S3)、欢喜永宁桥(S4)、半山衣锦桥(S5)、丁桥赤安桥(S6)等共6个代表性监测点位。其中工大梦溪桥(S1)上游分布着省人民医院、工业大学等单位,大关胜利河闸(S2)附近分布着德胜新村、大关小区等居住区以及市机电设备公司、汽车4S店等单位,沈半路善贤坝(S3)附近分布着五金机电市场、夹板市场、灯具市场及造纸厂、印染厂、汽车4S店等企业单位,欢喜永宁桥(S4)附近分布着重机厂、机床厂、电缆厂、钢材市场、铁路北站(货运站)、海久电池厂等单位,半山衣锦桥(S5)上游分布着钢铁厂、玻璃厂、杭钢医院、肿瘤医院等单位,丁桥赤安桥(S6)上游主要分布有制药厂、牛奶厂、混凝土粉磨站等单位。根据统计,2008年上塘河杭州城区段尚有排水口235个,其中晴天出水口40个,未截流污水排放量约9万m3/d[4]。本底泥采样时间为2008年3月,用VG型挖斗式采泥器在各采样点的河中央采集0～10cm的表层底泥样品,装入聚四氟乙烯袋中,带回委托监测分析。所有点位均监测pH和汞、砷、铅、铬、镉、铜、锌、镍等重金属指标。

2.2 评价方法

2.2.1 单项污染指数法

根据《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)和《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),采用单项污染指数法对底泥重金属监测结果进行评价分析。

2.2.2 生态危害指数法

对底泥重金属农用潜在生态风险,采用Ha2 kanson潜在生态危害指数法[5]评价。潜在生态危害指数法计算公式如下。

式中,Cfi为重金属i相对于背景值的污染系数(Cf i =Cs i /Cni);Csi为重金属i的环境实测值;Cni为重金属i的背景值,采用Hakanson提出的全球工业化以前土壤中重金属背景值,取值为Hg=012mg/kg、Cd=015mg/kg、As=15mg/kg、Pb=25mg/kg、Cu=30mg/kg、Ni=40mg/kg、Cr=60mg/kg、Zn=80mg/kg;Tir为重金属i的生态毒性响应系数,取值为Hg(40)>Cd(30)>As(10)>Pb(5)=Cu(5)=Ni(5)>Cr(2)>Zn(1);Eir为重金属i的潜在生态危害系数;RI为潜在生态危害指数,是几种重金属潜在生态危害系数加合。

潜在生态危害系数Eir描述某一重金属污染物的污染程度,从低到高分为5个等级;而潜在生态危害指数RI描述某一点多个污染物潜在生态危害系数的综合值,分为4个等级。两者的关系见表1。

表1 潜在生态危害系数和危害指数与危害程度的关系

3 监测结果分析评价

3.1 重金属监测结果评价

上塘河6个监测点位的底泥重金属监测结果及评价见表2。

表2 上塘河底泥重金属监测结果及评价(mg/kg)

由表2可知,上塘河6个监测点位底泥重金属含量分布不均,且范围波动较大,其中汞含量在01976～31316mg/kg,铅含量在55～51314mg/kg,镉含量在0144～2117mg/kg,铬含量在5213～7618mg/kg,砷含量在918～1918mg/kg,铜含量在4812～16014mg/kg,锌含量在22914～129814mg/kg,镍含量在36～5515mg/kg。与杭嘉湖地区土壤重金属含量背景值比较,绝大多数监测点位重金属含量均高于背景值,说明底泥已经受到一定程度污染。

从分布特征来看,汞从上游至下游沿程分布由高逐渐降低,而铅、铜、锌在沈半路善贤坝、欢喜永宁桥、半山衣锦桥点位明显高于其他点位,其它总金属指标各点位相差不是很大。分析原因汞可能与上游存在大中学校、医院等有关,而铅、铜、锌含量偏高可能与上塘河中段分布电缆厂、重机厂、机床厂等机械加工企业有关。

按照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995),所有测点底泥的pH值均>7,说明底泥为偏碱性污泥。从重金属监测结果来看,铬、砷、铜和镍指标均满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准,4个测点汞(超标率6617%,污染指数范围0165～2121)、1个测点铅(超标率1617%,污染指数范围0111～1103)、3个测点镉(超标率50%,污染指数范围0144～2117)、3个测点锌(超标率50%,污染指数范围0146～216)指标超过《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)三级标准。

按照《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),若在酸性土壤上施用,除了1个测点铅(超标率1617%,污染指数范围0118～1171),3个测点锌(超标率50%,污染指数范围0146～216)含量超标外,其他测点的重金属含量均达标。

3.2 潜在生态危害评价

底泥重金属潜在生态危害系数和危害指数计算结果及危害程度分级评价结果见表3。

由表3可知,上塘河河道底泥重金属的潜在生态风险顺序依次为汞>镉>铅>铜>砷>锌>镍>铬,各点位的潜在生态风险污染顺序为浙工大梦溪桥(S1)>大关胜利河闸(S2)>沈半路善贤坝(S3)>半山衣锦桥(S5)>欢喜永宁桥(S4)>丁桥赤安桥(S6)。危害程度分级后,汞的生态危害程度很强,镉生态危险程度中等,其它重金属生态危险程度均为轻微。潜在生态危害指数危害程度浙工大梦溪桥(S1)和大关胜利河闸(S2)为很强,沈半路善贤坝(S3)、欢喜永宁桥(S4)和半山衣锦桥(S5)为强,丁桥赤安桥(S6)为中等。总体上汞是主要的潜在生态风险因子。

表3 底泥重金属的潜在生态危害系数和危害指数

从底泥利用角度,S3、S4和S5点位的锌超出《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),且总体重金属潜在生态危害程度为强;S1和S2点位无重金属含量超过《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),但为潜在生态危害程度很强;S6点位无重金属含量超过《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),潜在生态危害程度为中等。总体上,上塘河艮山门—半山衣锦桥段底泥不宜农用,而半山衣锦桥—丁桥赤安桥段可以考虑农用。

4 结论

(1)上塘河6个监测点位底泥重金属含量分布不均,且范围波动较大。按照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995),铬、砷、铜和镍含量均满足三级标准,汞、铅、镉、锌不同点位存在不同程度的超标。按照《农用污泥中污染物控制标准》(GB4284-84),若在酸性土壤上施用,除了1个测点铅(超标率1617%,污染指数范围0118～1171),3个测点锌(超标率50%,污染指数范围0146～216)含量超标外,其它测点的重金属含量均达标。

(2)上塘河河道底泥重金属的潜在生态风险顺序依次为汞>镉>铅>铜>砷>锌>镍>铬,各点位的潜在生态风险污染顺序为浙工大梦溪桥(S1)>大关胜利河闸(S2)>沈半路善贤坝(S3)>半山衣锦桥(S5)>欢喜永宁桥(S4)

>丁桥赤安桥(S6)。危害程度分级后,汞的生态危害程度很强,镉生态危险程度中等,其它重金属生态危险程度均轻微;潜在生态危害指数R I危害程度S1和S2很强,S3、S4和S5强,S6中等。总体上汞是主要的潜在生态风险因子。从底泥利用角度,上塘河艮山门—半山衣锦桥段底泥不宜农用,而半山衣锦桥—丁桥赤安桥段可以考虑农用。

[1]滑丽萍,华珞,高娟,等.中国湖泊底泥的重金属污染评价研究[J].土壤,2006,38(4).

[2]朱维晃,黄延林,柴蓓蓓.环境条件变化下汾河水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价[J].干旱区资源与环境,2009,23(2).

[3]范成新,朱育新,吉志军,等.太湖宜溧河水系沉积物的重金属污染特征[J].湖泊科学,2002,14(3).

[4]何争妍.杭州市城市河道水环境污染原因与治理措施[J].浙江水利科技,2009,165(5).

[5]Lars H.An ecological risk index for aquatic pollution control—asediment ecological approach[J].Water Research,1980,14.

[6]汪庆华,董岩翔,周国华,等.浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值[J].生态与农村环境,2007,23(2).

HeavyM etal Pollution Situation and Assessment of the Sediment in Shangtang River

YU Shi2qing1,XU Wen2feng2,WANGQuan2yuan1
(1.Hangzhou Academy of Environmental Science,Hangzhou Zhejiang 310014 China)

The assay results of six sample sites(S1,S2,S3,S4,S5,S6)of heavymetal of sediment sampling from the Shangtang river are conducted.The results reveal that the distribution and content of heavy metal in the sediment are uneven within a large range.The contentsof the heavymetals can reach"control standards for pollu2 tants in sludge from agricultural use",beside the lead in one site and zinc in three sites.The potential ecological risk of heavymetalpollution sequentially ismercury>cadmium>lead>copper>arsenic>nickel>chromi2 um.The risk of six sample sites is S1>S2>S3>S5>S4>S6.Mercury is the main potential risk.The sediment from the river section Genshanmen to Banshanyijin bridge cannot be applied as agricultural use,however,the sediments from Banshanyijin bridge to Dingqiaochian bridge can be used to agricultural fertilizer.

river sedi ment;heavymetal;ecological risk assessment;Shangtang river

X82

A

1673-9655(2010)05-0082-04

2010-08-23

余世清(1974-),男,高级工程师,毕业于浙江大学环境工程专业,硕士,主要从事环评工作。