盐城市县域河道底泥重金属生态风险分析

杭庆丰 张凯奇 夏 霆

（1.江苏省水文水资源勘测局盐城分局，江苏 盐城 224002；2.南京工业大学环境学院，江苏 南京 210009）

底泥作为污染物的“汇”与“源”，是河流水环境的重要组成部分。在不同种类的污染物中，重金属因其持续性和毒性，显得尤为危险。它可通过大气沉降、废水排放、淋溶作用等进入地表水体，再经过复杂的物理、化学、生物和沉积过程沉降到底泥中并逐渐富集。这些与底泥沉积物结合的重金属不仅可通过多种途径对水生生物产生毒害作用，还可重新释放出来产生潜在的生物毒性风险［1，2］，因此，底泥是河流中重金属的主要蓄积库，是河流水环境重金属污染的指示剂，也是水体的二次污染源［3］。开展河流底泥中重金属元素分布及其生态风险评估研究，可提供自然环境中重金属转移的信息，对河流水环境保护及河流健康维护有着重要的意义。

盐城市地处淮河下游尾闾，河网密布，沟渠纵横。区内河流在调蓄洪水、提供水资源和生物栖息地、维护生态多样性、净化水质、航运等多方面发挥了重要功能，在促进地区经济社会持续发展中起着重要作用。但是，近年来地区经济高速发展的同时也给河流生态环境造成了巨大影响。虽然针对盐城地区土壤及海岸潮滩重金属的研究多有开展［4-7］，但一直未见有针对各县域河流开展大范围的采样调查研究。笔者在对盐城市9个县（市、区）的代表性河流进行底泥样品采集、分析的基础上，开展河流底泥重金属含量特征分析及其潜在生态风险评价研究，旨在为全市河流水污染防治及河流健康维护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 底泥样品采集

针对盐城市民生河（响水）、南八滩渠（滨海）、小中河（阜宁）、运棉河（射阳）、蔷薇河（建湖）、朱沥沟（盐都）、西潮河（亭湖）、王港河（大丰）和三仓河（东台）9条县域河流，于2013年10 月24～27 日对各河流进行底泥样品采集，各河流按照上、中、下游河段及淤积情况分别设3～4 个样点，所有样点均采用GPS 定位仪定位确定。采用彼得逊抓斗式采泥器采集河流表层底泥，各样点均取样3～4 次，充分混匀后带回实验室经自然风干研磨后过100 目筛，预处理后装入塑料袋待检。

图1 河流底泥重金属富集系数

1.2 样品分析测定

参考地区重金属分布特征［5-7］，本次底泥重金属检测与评估项目为Cu、Zn 和Pb，均按照国家标准方法测定，具体方法参见《水和废水检测分析方法》（第四版）［8］，样品测定在盐城市水环境监测中心实验室完成。

2 结果与分析

2.1 盐城市河流底泥重金属富集特征

将各河流底泥重金属含量（均值）与环境背景值［6］对比（见表1），以底泥中重金属富集系数［9］表示其超过背景值的程度，来确定河流底泥重金属分布特征。图1 为盐城市9条县域河流底泥重金属富集系数。9条县域河流Cu 富集系数在1.54～3.15之间，其中，南八滩渠最小，王港河最大；Zn 富集系数在1.30～2.05 之间，西潮河最小，王港河最大；Pb 富集系数在4.32～6.63 之间，朱沥沟最小，蔷薇河最大。在9条河流中，Pb 富集系数在3 种重金属中相对最大，Zn 富集系数相对最小。分析结果表明，不同县域河流底泥及不同重金属超出背景值的程度存在较为明显的差异性。

表1 重金属的参照值和毒性系数（

表1 重金属的参照值和毒性系数（

2.2 盐城市河流底泥重金属污染程度评价

基于Muller 地质积累指数（Igeo）［9］对9条县域河流底泥重金属污染程度进行评价。地质积累指数是20 世纪60年代晚期在欧洲发展起来的广泛用于研究沉积物及其它物质中重金属污染程度的定量分析方法，其引入背景值作为标准对重金属元素进行归一化处理，兼顾考虑重金属分布的自然变化特征和人类活动对环境的影响，使得对重金属污染过程的评价更为可靠和有效。

Igeo计算方法为：

式中：

Ci—金属i 的实测浓度；

K—修正系数，一般k=1.5，通常用来表征沉积特征、岩石地质及其它影响。

按Igeo值的大小，可以将沉积物中重金属污染程度分为7 个等级（0～6 级），见表2。

表3 为盐城市9条县域河流底泥重金属Igeo指数计算值及污染程度分级。从评价结果看，9条河流Cu 为0～2 级，除王港河为偏中度污染外，其余河流为无污染或轻度污染；Zn为0～1 级，均处于无污染或轻度污染状态；Pb 为2～3 级，体现为偏中度-中度污染。3 种元素相比较，总体上各河流Cu 和Zn 污染轻微，Pb 污染相对较重。

2.3 盐城市河流底泥重金属潜在生态风险评价

采用潜在生态危害指数法［10］对9条县域河流底泥重金属潜在生态风险进行评价。潜在生态危害指数法是瑞典科学家Hakanson 根据重金属性质及其环境行为特点，从沉积学角度提出来的对土壤或沉积物中重金属污染进行评价的方法。该方法不仅考虑土壤重金属含量，而且将重金属的生态效应、环境效应与毒理学联系在一起，采用具有可比的等价属性指数分级法进行评价，并定量分出地区潜在生态危害程度。该方法既可评价多种金属元素的协同作用，又考虑了单个金属的毒性危害。评价方法为：

表2 Igeo指数污染程度分级

表3 河流Igeo指数值与污染等级

表4 重金属生态危害程度等级划分

（1）单项重金属潜在生态风险指数

式中：

（2）多项重金属综合潜在生态风险指数

根据本次调查考虑的底泥重金属情况，单项重金属潜在生态风险指数及多项重金属综合潜在生态风险指数等级划分关系见表4。

根据以上方法计算出盐城市9条县域河流底泥潜在生态风险指数结果如表5 所示。利用单项潜在生态危害指数分析重金属的污染，可以知道重金属的毒性水平和生物对重金属的敏感程度。从表3可以看出，盐城市9条县域河流底泥Cu 和Zn 形成的生态危害等级均为轻微；西潮河、小中河、民生河和蔷薇河Pb 生态危害等级为中等，其余河流均为轻微。综合生态危害指数RI 反映了各考察重金属对生态环境的综合危害程度。基于表5 结果，可知9条河流中，Cu、Zn 和Pb 所形成的生态综合危害风险均为轻微等级。

3 结论

（1）盐城市县域河流底泥重金属Cu、Zn 和Pb 含量均高于土壤背景值，均存在富集累积趋势；不同元素在不同河流中重金属富集程度不同，其中，Pb 富集程度相对最大，Zn 相对最小。

表5 河流底泥重金属潜在生态风险指数

（2）河流底泥重金属Cu、Zn 和Pb地质积累指数分级在0～3 级之间，其中，Cu 和Zn 均污染程度相对较轻，各河流Pb 均表现为偏中度-中度污染，污染范围分布广。

（3）重金属潜在生态风险评价表明，河流底泥Cu 和Zn 形成的生态危害等级均为轻微，Pb 在西潮河、小中河、民生河和蔷薇河的生态危害等级为中等，其余河流均为轻微。总体上，Cu、Zn 和Pb 这3 种金属元素所形成的生态综合危害风险在9条县域河流中均较为轻微。

［1］范文宏，张博，陈静生，等.锦州湾沉积物中重金属污染的潜在生物毒性风险评价［J］.环境科学学报，2006，26（6）：1000-1005.

［2］Brekhovskikh V F，Volkova Z V，Kocharyan A G.Heavy metals in the Ivan’kovo Reservoir bottom sediments［J］.Water Resources，2001（28）：278-287.

［3］Damian S.Development sediment quality criteria［J］.Environmental Sciences&Technology，1988，22（11）：1256-1261.

［4］仇其源.盐城地区土壤及大米重金属污染情况调查研究［D］.南京农业大学，2006.

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［6］乔磊，袁旭音，李阿梅.江苏海岸带的重金属特征及生态风险分析［J］.农业环境科学学报，2005，24（增刊）：178-182.

［7］于文金，邹欣庆.王港潮滩重金属Pb、Zn 和Cu 积累规律及污染评价［J］.地理研究，2007，26（4）：809-820.

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