莫愁湖底泥重金属污染评价*

吴刚刚 吴晓霞 陈昌云

南京晓庄学院生物化工与环境工程学院 南京 211171

莫愁湖底泥重金属污染评价*

吴刚刚 吴晓霞 陈昌云

南京晓庄学院生物化工与环境工程学院 南京 211171

通过对莫愁湖底泥中铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）、镉（Cd）5种重金属元素的含量分析，并运用地累积指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明，5种重金属中，只有Pb为无-中度污染，其余4种均未构成污染；莫愁湖底泥中重金属污染的潜在生态风险表现为极轻微的程度，生态风险顺序是：Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn。

莫愁湖；底泥；重金属污染；地累积指数法；潜在生态风险

Abstract In this paper, the sediments of Mochou Lake were sampled and analyzed for the contents of 5 kinds of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cr and Cd) and evaluated by the Index of Geoaccumulation and the Index of the Potential Ecological Rick. The results showed that the Pollution by Pb was 0-1 degree while that of the other 4 were free of pollution. Generally, Mochou Lake was exposed to a light potential ecological risk, the degree ranked as follows: Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn.

Key words Mochou Lake; sediment; heavy metal pollution; index of geoaccumulation; potential ecological risk

莫愁湖是金陵名胜古迹之一，已有1 500多年历史，其美丽的风景与丰富的人文景观享誉于世。随着经济的飞速发展，城市的扩张，原本地处郊区的莫愁湖越来越繁华喧嚣了。与公园美景相伴的是周边繁华的商业区和住宅小区，高楼越来越多，人流越来越密集，使得莫愁湖原本静谧优雅的生态环境日益受到破坏。

重金属元素是主要的环境污染物之一，具有难降解、易积累、毒性大等特点，且能通过食物链危害人类的健康[1]。重金属污染物一旦进入水体，绝大部分迁移至底泥中，具有极强的累积作用，在一定的条件下又重新释放出来，成为二次污染源[2]。为了清晰地了解莫愁湖底泥中重金属的污染现状及其潜在生态危害程度，本文对莫愁湖底泥中的重金属元素进行分析，并采用地累积指数法和Hakanson潜在生态风险指数法进行生态风险评价，以便更全面地了解莫愁湖水污染的历史和现状，为湖泊水环境的治理提供借鉴。

1 样品的采集和分析

1.1 样品采集

莫愁湖水面区域大部分开放给游客作水上游乐场，主要功能是景观水域和非直接接触的娱乐用水，湖的北岸和南岸人流较为密集，湖的东北角有两处雨水排放口。采样点分布在正东、正南、正西、正北岸近岸处和湖心位置（图1中黑点标记位置），用手提式抓斗采泥器采集表层沉积物，装入聚乙烯塑料袋中带回实验室分析。

1.2 样品分析

将采集的底泥样品于阴凉处风干，用玻璃棒压碎，剔除其中的杂物及碎石块后，经磨碎、混匀后全部过100目尼龙筛，贮存备用[3-4]。

样品经过HCl-HNO3-HF-HClO4消解后，用TAS-986原子吸收分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司生产）测定底泥中重金属铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、铬（Cr）、镉（Cd）的含量，同时做空白实验。所用器皿均用稀HNO3处理，二次去离子水洗净后烘干[3-4]。

2 结果与评价

2.1 莫愁湖底泥中重金属的含量及分布

表1列出各采样点Cu、Pb、Zn、Cr、Cd等5种元素的分析结果。从表1可看出，莫愁湖底泥中的重金属的空间分布差异性并不十分明显，湖四周略比湖心高一些，北岸和南岸又比东岸要高些。原因是东岸人流量相对少一些，加上莫愁湖的水体流动性不大，水体中的金属污染物的横向扩散比较小。与南京市土壤背景值相比，各种重金属含量略有超过背景值，除Cd外其他金属含量均符合土壤环境质量二级标准（Cd的背景值本身就高于二级标准）。

表1 莫愁湖底泥中重金属的实测值及南京地区土壤重金属背景值（mg/Kg）

2.2 重金属污染评价

目前常用的水体沉积物重金属污染评价方法有污染指数法、地累积指数（Igeo）法、污染负荷指数（PLI）法、回归过量分析（ERA）法、Hakanson潜在生态风险指数法等。本文采用地累积指数法和潜在生态风险指数法进行评价。

1）地累积指数法评价。地累积指数法[5]是德国学者Muller和Suess于1979年提出的。地累积指数（Index of Geoaccumulation）的计算式为：式中：Ci是底泥中元素i的实际浓度（mg/Kg）；Bn为当地岩石中该元素的地球化学背景值（本文取南京当地土壤该元素的背景值）；K为考虑各地岩石差异可能会引起的背景值的变动而取的系数（一般取值为1.5）。

Forstner等人提出地累积指数Igeo与重金属污染程度对应关系如表2所示，表3给出莫愁湖底泥中重金属地累积指数。对照表2、表3可知，莫愁湖底泥中重金属污染只有Pb为无-中度污染，其余Cu、Zn、Cr、Cd均未构成污染。

2）潜在生态风险指数（RI）评价。该评价方法是由瑞典科学家Hakanson于1980年提出的关于沉积学的方案，已应用于世界各地多条河流的生态危害影响评价。

式中：RI为底泥中多种重金属潜在生态风险指数；Ei为第i种重金属的潜在生态危害指数（The Potential Ecological Risk Factor）；Ti为第i种重金属的毒性响应系数（Toxic Response Factor），此值被用来反映重金属的毒性水平及水体对重金属污染的敏感程度（Hakanson指出几种重金属的毒性响应系数值：Cd=30，Cu=Pb=5，Cr=2，Zn=1）；Ci为底泥中重金属浓度的实测值，Ci0为参比值，此处以南京土壤重金属背景值Bn作参比值（见表1）。

表2 地累积指数与污染程度分级

表3 莫愁湖底泥中重金属地累积指数

表4 生态危害指数、系数与危害程度分级

表5 莫愁湖底泥中重金属潜在生态危害系数和指数

生态风险指数RI、Ei值与生态危害程度分级见表4。

将各重金属含量实测值代入①式，计算得莫愁湖底泥中重金属元素的潜在生态危害系数和指数，见表5。

由表5可以看出，5种元素的Ei值均小于40，属于低生态危害，它们的潜在生态风险顺序是：Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn。总体上莫愁湖底泥中重金属污染表现为极轻微的程度，潜在生态风险指数RI远小于150。

3 结论

1）莫愁湖底泥中的重金属污染物的空间分布较为均衡，湖心浓度略低于湖周边。5种重金属中，只有Pb为无-中度污染，其余Cu、Zn、Cr、Cd均未构成污染。

2）莫愁湖底泥中重金属的潜在生态风险指数RI远小于150，表现为极轻微的污染程度，5种元素均属于低生态危害，生态风险顺序是：Cd＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn。

[1]程杰,李学德,花日茂,等.巢湖水体沉积物重金属分布及生态风险评价[J].农业环境科学学报,2008,27(4):1403-1408

[2]陈静生.水环境化学[M].北京:高等教育出版社,1987:175-176

[3]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测[M].3版.北京:高等教育出版社,2004:135-137

[4]HJ/T 166-2004 土壤环境监测技术规范[S].北京:中国环境科学出版社,2005

[5]Forstner U, Ahlf W, Calmano W. Sediment quality objectives and criteria development in Germany[J].Water Sci Technol,1993,28(8):307-316

Evaluation on Pollution of Heavy Metal in Mochou Lake/

/Wu Ganggang, Wu Xiaoxia, Chen Changyun

X524

B

1671-489X(2011)09-0104-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2011.09.104

Author’s address School of Biochemical and Environmental Engineering, Nanjing Xiaozhuang University, Nanjing, China 211171

2008年江苏省大学生实践创新训练计划项目。