山西省河流底泥重金属污染现状研究

原武斌

0 引言

山西省地处黄土高原东侧，地形多变，境内水资源短缺，河流污染较严重，河流底泥的污染是山西省水体环境污染的重要环节。水体污染不仅仅表现在水体富营养化以及各项有机污染物，重金属污染也是重要的部分。随着工农业的发展，工业三废的排放、农用化学品的流失以及饲料添加剂中金属的污染，导致水环境污染越来越严重、土壤质量日趋下降。重金属是各类污水中的重要污染物，也是污水处理行业的难题之一。重金属在水环境中不易被生物降解，反而会参与食物链循环并最终在生物体内累积，废水中的重金属一般不能被分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态，对生态环境和人体健康危害巨大[1-3］。铅、汞、镉、铬、铜、镍等9种重金属被列入我国水中优先控制的68种污染物的“黑名单”[4，5］。我国每年受重金属污染的耕地约有1 000万hm2。如何有效地处理污水中的重金属，进而回收其中的重金属，不仅是环保部门关注的焦点，也是安全生产、循环经济过程中共同关心的问题。

广义的河流水体包括河中的水、生物以及底泥、周边土壤，一般而言，重金属污染主要富集于水下的底泥之中，由于化合态的重金属比重较大，在水中易于沉积到底泥中，同时也由于吸附作用将重金属离子富集于泥中。山西省大多数河流位于市区或矿区，途径的县市都属于典型的半干旱地区，这些河道既是排洪通道，又是生活污水的受纳体。在管网不全或监管欠缺的情形下，也可能成为工业废水的排泄通道。

本文主要对山西省主要的七条河流的某些河段的河道底泥进行了抽样调查，对其底泥中的重金属分布特征进行了同期检测、定量分析研究，进行采样的河段主要是汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游。研究成果可以为重金属在省内主要河道底泥中的分布情况评价提供一手资料，可以为城市河道沉积物的污染防治提供重要的决策依据。

1 山西省河流水质现状

山西省内的河流分属黄河水系与海河水系。其中六条属于黄河水系，包括汾河、三川河、涑水河、沁河、昕水河、漳河。属于海河水系的主要是桑干河、滹沱河。总体而言，省内几条主要大河的污染情况都较严重，超过半数的监测断面水质为劣Ⅴ类。本次研究，参阅了往年的相关监测数据，并实地对典型河道底泥进行了采样，在此基础之上分析了其重金属污染状况。山西省主要河流的水文、水质情况见表1。

表1 山西省主要河流的水文、水质情况

汾河总体而言，污染较严重，原因主要是沿岸重污染企业较多。三川河由北川、东川、南川汇流而成。根据2009年资料，劣Ⅴ类河段较多，污染较严重。涑水河位于运城市境内，根据2009年监测数据，该河劣Ⅴ类河段较多。根据2009年监测数据，沁河主要的劣Ⅴ类水质均分布在丹河沿岸，其原因与沿岸分布的煤焦重化工企业有关。相对而言沁河水质在山西省内较好。漳河在山西省境内分为清漳河和浊漳河，清漳河属海河流域，清漳河水质较好，浊漳河污染较为严重。滹沱河发源于山西省繁峙县，根据2009年检测数据，4个检测点的水质为劣Ⅴ类。滹沱河比其他污染较严重的河流水质较好，原因可能与其沿途工业污染较少有关。桑干河是海河的重要支流，达到劣Ⅴ类水质标准的检测点有15个，污染较严重。

2 各河段底泥重金属污染情况

本文于2009年3月～2010年8月对汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游的底泥重金属特征进行了同期检测。所涉及的重金属元素主要包括:Cr，Cd，Mn，Zn，Ni，Pb，分析结果见表 2。

表2 各河段底泥重金属污染抽样情况 mg/kg

由表2可以看出，汾河太原段河道底泥中Zn和Ni的含量相对较高，且从上游到下游浓度有降低的趋势，其原因主要涉及到沿岸工矿企业的污水与工业三废排放，以及大气沉降导致的重金属融入，大气沉降包括工矿企业，汽车交通尾气排放出的废气中含有的 Pb，Mn，Zn，污水与工业三废中主要包含Mn，Zn，Ni等元素的各种化合物。与GB 4284-84控制标准对照，汾河太原段河道底泥的各项理化指标处于正常范围内，受污染较轻，表明太原市各项污染物排放治理与河道综合治理成效较好[6］。有研究表明，汾河干流沉积物中的各项重金属含量除去残渣晶格结合态之外，其余形态的含量均远远少于各条支流河道，说明其重金属污染物属于明显的原生型污染，这间接表明汾河太原段的综合治理成效显著，而且太原市各污水厂的低浓度出水汇入河道对污染物起到了稀释作用。

三川河底泥中的重金属污染较为严重，主要原因可能与当地煤矿较多，矿井产生的酸性污水排放入水体中有关，若含有Mn，Ni，Zn，Pb等的废水排入河水，会造成重金属污染。涑水河下游底泥与漳河下游底泥中的Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，但不超标。沁河、滹沱河下游河道底泥中的 Cr，Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，其中的元素Ni对照于GB 4284-84控制标准(pH≤6.5)有超标现象，相对于其他河流，沁河水体中的Ni含量相对较高。桑干河下游河道底泥中的Zn，Ni含量相对较高，其中Ni有超标现象。

3 结语

通过对山西省主要的七条河流的典型河段的底泥进行调查分析，掌握了汾河太原段、三川河、涑水河、沁河、漳河、滹沱河、桑干河底泥重金属分布规律。

研究表明，汾河太原段、三川河下游、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥中Zn和Ni的含量相对较高。其中，汾河太原段、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥的Ni对照于GB 4284-84(pH≤6.5)有超标现象。

现阶段山西省主要典型河流的底泥重金属超标现象还不严重，但是随着国家环保部相关政策的加强，重金属污染的防治已列入重要的防治体系中。山西省作为能源重化工基地，其污染压力巨大，急需开展相关的防治规划，保护有限的水资源，为可持续发展与产业战略转型提供环保支持。

[1]杨正亮，冯贵颖，呼世斌，等.水体重金属污染研究现状及治理技术[J］.干旱地区农业研究，2005，23(1):219-222.

[2]张建梅.重金属废水处理技术研究进展[J］.西安联合大学学报，2003，6(2):55-59.

[3]王 华，冯启言，郝莉莉.我国底泥重金属污染防治[J］.污染防治技术，2004，17(1):75-78.

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[5]Stoiea，Anca-Iulia.Analytical studies on the pollution of Arges River Critical Reviews in Analytical Chemistry，1999，29(3):243-247.

[6]张 弛，赵保军.太原市河道沉积物重金属形态研究[J］.环境与可持续发展，2010(6):8-10.