滏阳河邯郸段表层沉积物中重金属污染研究

王月锋 田在峰 李楠

摘要为了解滏阳河邯郸段沉积物中重金属含量以及各污染物的生态风险程度，通过采集19个监测断面的表层沉积物，利用电感耦合等离子体质谱仪分析6种重金属元素，以当地土壤环境背景值做参比并采用地累积指数法对沉积物中重金属的污染进行综合性的评价分析。结果表明：滏阳河邯郸段表层沉积物已经不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb污染，各种重金属的污染程度为：Cd（强）>Zn（中）>Cu（无-中）>As（无-中）>Pb（无），总体呈低度污染水平。

关键词滏阳河；沉积物；重金属；地累积指数；风险评价

中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）23-07946-03

基金项目国家水体污染控制与治理重大专项（2012ZX07203-003）；平原河流污染控制与水质改善关键技术集成与示范（11246724D）。

作者简介王月锋（1986- ），男，河北石家庄人，助理工程师，从事水环境科学研究工作。

收稿日期20140709河流沉积物是水环境的基本组成部分，既能为河流中的各种生物提供营养物质，又是有毒有害物质的贮藏库[1]，进入水体的重金属污染物大部分被悬浮物吸附并最终转移到沉积物中，因而表现出明显的时空分布规律[2]。水体沉积物作为水环境中重金属的主要蓄积库，可以反映河流受重金属污染的状况[3]。 该研究采用国内外流行的地积累指数法，对滏阳河邯郸段表层沉积物中重金属污染进行分析和评价，以期为滏阳河邯郸段水环境污染控制提供依据。

1材料与方法

1.1研究区域概况选择滏阳河邯郸段作为研究区域。滏阳河为子牙河南支，干流发源于邯郸峰峰矿区黑龙洞泉群。经东武仕水库东流汇牤牛河、渚河等水，再纳沁河、输元河（季节性河流）沥水，向东北流经莲花口至曲周，向北经邢家湾进入邢台市。滏阳河出邯郸市区后，市区、邯郸县、永年县等沿河地区生产生活废水成为该河段的重要水源。该河道在曲周被拦截，曲周以下断流。该河段主要承接的是邯郸市区及沿途各县污水，2007年污染源普查数据分析表明，其共接纳污水1.25亿m3。

1.2样品采集和处理针对滏阳河在邯郸境内的空间分布特征，综合考虑其重要支流、水库、湿地、城市排污口位置和支流汇入位置，共设19个采样断面，详见。

样品采集时间为2013年5月，采用抓斗式采样器采集河流表层0～10 cm 的沉积物样品，装入塑料密封袋中，置于冷藏箱中在4 ℃下保存，带回实验室分析。对样品进行冷冻干燥后混匀，用玛瑙研钵进行研磨，过100目的尼龙筛后，置于自封袋中密封保存。

采样断面分布

采样断面地点采样断面地点1水库下游电站桥11苏里村2磁县甘草营村12西沿村3成峰公路桥13莲花口枢纽站（北）4磁县石桥村14永年洼湿地5牤牛河107国道15邯临公路桥6渚河107国道16永年洼借马庄闸7张庄桥闸17塔寺桥村8沁河滏河北大街18桥曲周振兴西路9输元河107国道19郭桥村（S326）10北湖入口

1.3样品分析和质量控制取0.100 g过100目筛的沉积物样品，放入消解罐内，加6 ml王水和2 ml氢氟酸[4]，然后上机消解，消解结束待温度降低到50 ℃，扭开消解罐盖子，加1滴高氯酸后再精确控温电热消解器于150 ℃下赶酸1 h，赶酸完毕，取出消解罐，用去离子水转移消解液，定容，过滤[5]，然后用电感耦合等离子体质谱仪（ICPMS）测定元素 Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn含量。沉积物中的有机质含量采用低温外热重铬酸钾氧化-比色法测定[5]。试验过程中，每批样品均做空白分析，以消除试剂或试验过程中造成的误差。在沉积物样品消解的同时，分析近海海洋沉积物标准物质（GBW07314），各重金属元素的回收率变化范围为92%～118%，符合质量控制要求。

1.4重金属生态风险评价水体沉积物重金属污染的评价方法很多，目前常用的主要有地积累指数法、污染负荷指数法、回归过量分析法、潜在生态危害指数法和沉积物质量基准法等。这些方法各有优缺点，一般来说，难以用单一方法评价重金属污染状况。结合该研究中的实际情况，笔者采用地积累指数法来评价邯郸市滏阳河沉积物重金属污染程度。地积累指数（Igeo）是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Muller提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量指标，在欧洲被广泛采用。具体公式为：

Igeo= log2[ Cn /（1.5*Bn ）]（1）

式中，Cn是指元素n在沉積物中的含量（指质量比，实测值）；Bn是指沉积岩（即普通页岩）中的地球化学背景值；1.5为一常数，是由于考虑到成岩作用可能会引起背景值的变动。地积累指数共分为7级，0～6级，表示污染程度由无至极强，最高一级（6级）的元素含量可能是背景值的几百倍[6]。由于河流沉积物颗粒主要来自当地的土壤，用土壤中不同元素的含量作为背景值来判断当地河流沉积物的重金属污染程度是国内外研究者较为普遍的做法[7]。该研究采用中国土壤元素背景值[8]为依据进行评价。沉积物地积累指数（Igeo）分级标准与污染程度之间的相互关系见。

2结果与分析

2.1沉积物中重金属与有机质的含量由可见，邯郸市滏阳河沉积物中有机质平均含量为2.9%，8号采样断面的含量最高为11.2%，是背景值的7倍。Zn的含量范围为80.96～1 040.20 mg/kg，平均值为296.32 mg/kg，各采样断面不同程度上超过背景值，其中8号采样断面（沁河滏河北大街）是背景值的13倍。整条河段Ni含量的平均值为1742 mg/kg，污染程度不明显，只有17号点（塔寺桥村）超过背景值。Cu的含量范围为14.43～161.65 mg/kg，有79%的采样断面超过背景值，其中，最高值出现在4号采样断面（磁县石桥村）。As在各采样断面的含量较为均衡，没有太大的空间差异性，最高值同Ni，出现在17号采样断面。Cd在整条河段污染程度最高，超标采样断面的比例达到100%，其中13号采样断面（莲花口枢纽站（北））是背景值的81倍。Pb在各采样断面的含量范围为10.84～93.97 mg/kg，同Zn和有机质含量一样，最高值出现在8号采样断面。

重金属污染程度与Igeo的关系

Igeo Igeo分级污染程度<00无>0～11无-中>1～22中>2～33中-强>3～44强>4～55强-极强>56极强

沉积物中重金属与有机质的含量2.2有机质与重金属含量的相关性分析使用SPSS软件中Pearson相关性分析计算各指标间的相关系数，结果见。由可知，有机质与6种重金属均呈正相关，相关系数最大为0.874，其原因有可能是有机质含量的增加为吸附和络合重金属提供更多的结合位点从而使重金属含量增加[9]。Pb、Zn与有机质含量显著相关（P<0.01），推断Pb、Zn受有机质含量的影响较大，Ni与As显著相关（P<0.01）而受有机质含量影响较小，推断其具备相同的人为污染来源。Cd与Pb呈正相关（P<0.05），推断其具备一定的同源性。

2.3沉积物重金属污染评价分别把沉积物中Zn、Ni、Cu、As、Cd、Pb数据代入公式（1）中，计算出各个监测断面的Igeo数值，结果见。

从河流总体污染程度来看，在19个监测断面中，8号与13号监测断面的Igeo平均值分别为1.39与1.04，属于中度污染水平，除1号、5号、10号、19号采样断面未受到污染外，其余采样断面均为低度污染水平。具体分析单因子污染物Igeo，Cd在19个监测断面都超过了中-强度污染，2个断面为极强污染，6个断面为强-极强污染，5个断面为强度污染，6个断面为中-强度污染，平均浓度地累积指数为强度污染水

重金属平均浓度地累积指数与污染程度

重金属Igeo污染等级Zn1.33中Ni-1.41无Cu0.59无-中As0.04无-中Cd4.12强Pb-0.04无平均值0.66无-中

3结论

（1）滏阳河邯郸段表层沉积物重金属Zn、Ni、Cu、As、Cd、Pb的平均含量分别为河北省土壤环境背景值的3.8倍、0.6倍、2.3倍、1.5倍、26倍、1.5倍，除Ni外其他指标均不同程度超出土壤环境背景值，超标最严重的是Cd。滏阳河表层沉积物中重金属有不同程度积累。

（2）邯郸市19个监测断面中，污染程度最高达到中度污染的采样断面位是沁河滏河北大街和滏阳河莲花口枢纽站（北）。

（3）沉积物中Pb、Zn受有机质含量的影响较大。Ni与As具备相同的人为污染来源。Cd与Pb具备一定的同源性。

（4）采用地累积指数法评价污染程度得出，邯郸市滏阳河表层沉积物已经不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb的污染，但是污染程度总体为低度污染水平，各重金属污染程度顺序为Cd（强）>Zn（中）>Cu（无-中）>As（无-中）>Pb（无）>Ni（无）。

安徽农业科学2014年参考文献

[1] 徐友寧，张江华.陕西潼关金矿区太峪河底泥重金属元素的含量及污染评价[J].地质通报，2008，27（8）：1263-1271.

[2] 曾海鳌，吴敬禄.近50年来抚仙湖重金属污染的沉积记录[J].第四纪研究，2007，27（1）：128-132.

[3] 弓晓峰，陈春丽，周文斌，等.鄱阳湖底泥中重金属污染现状评价[J].环境科学，2006，27（4）：732-736.

[4] BETTINELLI M，BEONE G，SPEZIA S，et al.Determination of heavy metals in soils and sediments by microwave-assisted digestion and inductively coupled plasma optical emission spectrometry analysis[J].Analytica Chimica Acta，2000，424（2）：289-296.