北大河嘉峪关段底泥重金属污染评价

李倩

（嘉峪关市环境监测站，甘肃 嘉峪关 735100）

北大河嘉峪关段底泥重金属污染评价

李倩

（嘉峪关市环境监测站，甘肃 嘉峪关 735100）

作为流经嘉峪关市的唯一地表河流，及时了解该段河流底泥重金属污染情况具有十分重要的意义。本文通过对北大河嘉峪关段底泥中8种重金属元素：铅(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、硒(Se)、钒(V)、铊(Tl)、锑(Sb)和锌(Zn)的含量进行分析，分别运用地累积指数法和污染负荷指数法两种评价方法对其污染程度进行评价。通过地累积指数法和污染负荷指数法的评价结果可以看出8种金属元素均未对北大河嘉峪关段的底泥构成污染，总体上北大河嘉峪关段受人为活动影响较小，环境质量状况较好。

环境科学；北大河嘉峪关段；底泥；重金属污染；地累积指数法；污染负荷指数法

1 概述

北大河是甘肃西部三大主要河流之一,为黑河水系的一级支流，发源于祁连山,中下游流经河西走廊的酒泉、嘉峪关及金塔县。降水是北大河流域的主要补给来源，高山地区为固体降水，部分转化形成冰川，夏季高温期再由冰川融化补给河流，河底的泥沙也主要是由降水及冰雪融水带入。作为流经嘉峪关市的唯一地表河流，及时了解该段河流底泥重金属污染状况，对于开展嘉峪关市水污染防治和土壤污染防治等工作都具有十分重要的意义。

重金属在环境中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染，所以可以说底泥是水环境重金属污染的指示剂。重金属不能被生物降解，在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，就会造成中毒，对人体造成很大的危害。

本文依据2015年监测数据，采用地累积指数法[2]和污染负荷指数法对北大河嘉峪关段底泥的重金属污染进行评价，以了解北大河嘉峪关段的重金属污染现状。

2 底泥样品采集及分析方法

2.1 样品采集

因北大河嘉峪关段为国控断面，地表水质历年来都达到Ⅲ类标准限值，周边无排污企业，故在嘉峪关段的上游冰沟断面处，及下游车站断面处各设置一个采样点[1]。

在3月枯水期，以木铲采集深度为0～30cm处底泥2kg,保存于洁净塑料袋中，并迅速带回实验室保存。

2.2 分析方法

样品在室温下自然风干后，剔除石子等杂质，用球磨机研磨过10目和100目筛，装入牛皮纸样品袋送往实验室分析。

Pb、Zn采用火焰原子吸收法测定，Hg、As、Se采用原子荧光法测定，V、Tl、Sb和Be采用ICP-MS方法分析。

3 结果及评价

3.1 分析结果

经监测及数据统计，2015年北大河嘉峪关段底泥中12种重金属含量见表1。

表1 2015年北大河嘉峪关段底泥重金属元素含量检测结果

3.2 评价方法的选择

目前常用的地表水底泥重金属污染评价方法很多，比如污染指数法、地累积指数法（Igeo）、污染负荷指数法（PLI）、内梅罗指数等，本文采用地累积指数法[2]和污染负荷指数法分别进行评价。

3.2.1 地累积指数法评价

地累积指数（Igeo）是德国科学家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，不仅考虑了自然地质过程造成的背景值的影响，而且也充分注意了人为活动对重金属污染的影响，因此，该指数不仅反映了重金属分布的自然变化特征，而且可以判别人为活动对环境的影响，是区分人为活动影响的重要参数。

其计算公式为：

式中：Cn指元素n在沉积物中的含量（质量比）；

K为考虑各地岩石差异可能会引起的背景值变动而取的系数（一般取1.5）；

Bn为当地岩石中该元素的地球化学背景值，本文采用 《中国土壤环境背景值》[3]中该元素的背景值，具体背景值详见表2。

表2 中国土壤元素环境背景值（mg/kg）

地累积指数一共分为7个级别，分别为0级至6级，表示污染程度由无至极强，具体见表3。

表3 地累积指数与污染程度分级

将底泥中各金属元素的监测数据分别代入地累积指数计算公式，可得到北大河嘉峪关段两个监测点位的地累积指数（Igeo），计算结果见表4。

表4 北大河嘉峪关段重金属地累积指数与污染程度

通过计算结果可以看出，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn的地累积指数均未达到构成污染的级别。

3.2.2 污染负荷指数法评价

污染负荷指数法是Tomlinson等人从事重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法，该指数由评价区域所包含的多种重金属成分共同构成，它能直观地反映各个重金属对污染的贡献程度，以及重金属在时间、空间上的变化趋势。

该方法的计算公式为：首先根据某一点的实测重金属含量，进行最高污染系数（CF）的计算：

式中：CFi为元素i的最高污染系数；

Ci为元素i的实测含量；

C0i为元素i的评价标准，即背景值。

某一点的污染负荷指数（PLI）为：

式中：PLI为某一点的污染负荷指数；

n为评价元素的个数。

某一区域（流域）的污染负荷指数（PLIzone）为：

式中：PLIzone为流域污染负荷指数；

n为评价点的个数（采样点的个数）。

污染负荷指数一般分为4个等级，具体见表5。

表5 污染负荷指数与污染程度之间的关系

本文采用各重金属实测含量 （具体见表1），和中国土壤环境背景值（具体见表2）进行评价计算，具体结果见表6。

表6 北大河嘉峪关段重金属污染负荷指数与污染程度

通过计算结果可以看出，，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn8种重金属的点位污染负荷指数和流域污染负荷指数均小于1，污染程度为无污染。

4 结论

通过对北大河嘉峪关段底泥中重金属含量及污染程度的研究发现，采用地累积指数法和污染负荷指数法评价结果一致，北大河嘉峪关段受人为活动影响较小，未形成重金属污染，环境质量状况较好。

[1] HJ/T166-2004，土壤环境监测技术规范[S].

[2] Muller G.Index of geoaccululation in sediments of the Rhine River[J].Geojoural,1979（2）:108.

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