伊通河城区段表层沉积物中重金属污染风险评价

张婷婷，赵可，张小雨，白小田

伊通河城区段表层沉积物中重金属污染风险评价

张婷婷，赵可，张小雨，白小田

（吉林建筑大学，吉林 长春 130000）

伊通河有长春市“母亲河”的称号，河流表层沉积物中重金属污染对河流生态健康有重要影响。现对伊通河城区段3个典型断面进行划分，分析河流表层沉积物中5种重金属元素含量，采用单一重金属潜在生态风险对表层沉积物重金属污染程度进行评价及分析。结果表明，河流表层沉积物中重金属除Cr外，Cu、Zn、Cd和Pb平均含量均超过省内土壤背景值；根据单一重金属潜在风险指数表明，重金属Cu、Zn、Cr和Pb生态风险因子评价为轻微，属于低污染状态，中游段重金属Cd相较上游段及下游段风险因子高。

伊通河；重金属；污染风险评价

伊通河位于长春市主要的河流，有着“母亲河”的称号。在未治理之前，伊通河容纳了来自生活污水、工业污水、畜牧业污水及城市径流等污水的排放，使伊通河处于黑臭水体状态。河流中表层沉积物流动性缓慢及停留时间长等特点，表层沉积物中的重金属不容易被微生物降解，通过水生动物、水生植物等进而影响人类健康[1-3]。目前，针对长春市土壤重金属评价研究表明，长春市土壤重金属污染程度小[4]。现阶段处于伊通河治理阶段，本实验是为了探究现阶段河流表层沉积物中重金属污染情况。

图1 采样点布置

1 实验部分

1.1 采样点选取

2019年4月，对伊通河城区段由南向北选取具有代表性的3个断面进行表层沉积物中重金属进行采集（图1）。包括上游的新立城水库（A1），人员稀疏，靠近农村附近，周围农田多；自由大桥（A2）位于河流城区段的中游，人口密集，周围多建筑、道路等；四化桥（A3）位于河流城区段下游，人口较多，周围有公园、拦河闸等。采集表层沉积物点选取最适采集位置。

1.2 样品采集与处理

底泥的采集使用彼得森采泥器，在一个断面5×5 m的范围内随机采取3个底泥样品，装入自封袋中，放入泡沫箱中，保持温度在-4 ℃，带回实验室后进行处理后风干待测。

1.3 重金属的测定

表层沉积物中重金属（Cu、Zn、Cr、Cd及Pb）测定方法，使用《水和废水监测分析方法》（第四版）中电感耦合等离子体（ICP-OES）测定。具体方法：称取风干后的底泥0.5 g，加入（3+1）硝酸和盐酸混合液12 mL，使用电热板加热消解（电热板的温度控制在80 ℃左右），消解过程中多次加入硝酸赶酸（至少3次），消解至3 mL，过滤定容至25 mL待测。

1.4 单一重金属潜在风险评价

评价单一重金属潜在生态风险的问题，其公式如下：

表1 重金属毒性系数及背景值

表2 潜在生态风险等级

2 结果与分析

2.1 河流各断面的重金属含量

为了分析河流表层沉积物种重金属污染情况，底泥中重金属含量结果如图2、表3所示。

图2 重金属含量（mg·kg-1）

由图2表明，河流中的Cu的含量四化桥>新立城水库>自由大桥，且Cu平均含未超过国家土壤标准的Ⅰ级标准。其中四化桥的Cu超过Ⅰ及标准但未超过Ⅱ级标准，说明河流中受Cu的污染较小。河流中Zn的含量在自由大桥处最高，含量为151.09 mg/kg，属于国家土壤质量的二级标准，Zn的平均含量表示河流中的Zn元素未受到严重污染。Cr属于无污染的重金属元素，在国家土壤质量的一级范围之内。Cd的平均含量超过国家土壤三级标准，Cd的含量高可能与地表径流和工业废水排放有关；由表3表明，除Cr外，Cu、Zn、Cd和Pb均高于省内背景值；Pb的变异系数大，变异系数大表明，重金属污染可能与人类活动有关[6]，河流的自由大桥为市区中心，人员密集、车辆流动大是造成重金属Pb污染的主要原因。

用临界效应浓度（TEC）及可能效应浓度（PEC）可以来表示河流表层沉积物中的污染程度。当重金属平均含量介于两者之间时，表明河流表层沉积物中受某种重金属污染程度为中等；当平均含量小于TEC时，认为重金属无污染；当平均含量大于PEC时，认为河流表层沉积物中受重金属污染为严重。由表3显示，重金属Cr及Zn的平均含量未超过TEC，河流中中两种重金属属于无污染；河流中可能有中等污染的重金属为Cu、Cd及Pb。

表3 重金属平均含量（mg·kg-1）

2.2 单一重金属潜在风险分析

单一重金属潜在风险评价是对某一种的重金属含量进行评价，评价出其污染等级。根据公式（1）和（2）计算，河流中各重金属污染情况如图3所示。

图3 单一重金属潜在风险评价

图3显示，河流表层底泥中重金属除Cd外，Cu、Zn、Cr、Pb的 值均小于40，说明以上4种元素对河流的潜在生态风险为轻微生态风险，属于较低生态风险元素。新立城水库及四化桥的重金属Cd风险指数在295.76及314.39，表明其表层底泥Cd的生态风险为很强，风险因子较高。而自由大桥的Cd元素风险指数为430.15，风险因子程度高于新立城水库及四化桥，表明，中断河流中的Cd元素污染贡献率较高。

3 结 论

（1）河流表层沉积物中重金属平均含量显示，Cr为36.86 mg/kg、Cu为32.29 mg/kg、Zn为114.81 mg/kg、Cd为1.14 mg/kg及Pb为62.16 mg/kg，除Cr外，其他4中重金属均高于省内土壤背景值，其中Cd平均含量超过土壤标准，总之，伊通河城区段受重金属污染程度较小。

（2）5种重金属的风险评价显示，表层沉积物中重金属Cu、Zn、Cr和Pb对河流风险危害程度较低，对于河流污染贡献值小，污染程度轻；而重金属Cd属于中度风险因子。

［1］沈梦楠, 韩相奎, 康春玉, 李娜. 长春市不同功能区土壤重金属污染风险评价[J]. 工业安全与环保, 2018, 44 (10): 102-106.

［2］Lu J , Liu Q , Wang C , et al. Characteristics and Potential Ecological Risk of Heavy Metals of Sediments in Erdaosonghua River[J]. Jilin Daxue Xuebao (Diqiu Kexue Ban)/Journal of Jilin University (Earth Science Edition), 2018, 48 (2): 566-573.

［3］于靖, 张华, 蔡永兵, 周世伟. 金矿污染河流的水体和沉积物中重金属分布特征及生态风险评价[J]. 环境污染与防治, 2015, 37 (12): 1-9.

［4］马先杰, 陆凤, 陈兰兰, 陈淼. 贵州锰矿区地表水体重金属污染及生态风险评价[J]. 环境科学与技术, 2018, 41 (11): 191-197.

［5］中国环境监测总站. 中国土壤元素背景值[M]. 北京: 中国环境科学出版社，1990.国家环境保护总局.土壤环境质量标准（GB15618-1995）[S]. 北京: 中国环境科学出版社.

［6］Han Yongming,Du Peixuan,Cao Junji,Eric S. Posmentier. Multivariate analysis of heavy metal contamination in urban dusts of Xi'an, Central China[J]. Science of the Total Environment, 2005, 355 (1).

Risk Assessment of Heavy Metal Pollution in Surface Sediments of Yitong River City Section

,,,

（Jilin Jianzhu University, Jilin Changchun 130000, China）

The Yitong river is the "mother river" of Changchun city. Heavy metal pollution in the surface sediments of rivers has an important impact on river ecological health. In this paper,the Yitong river city section was divided into three typical sections, and the contents of five heavy metal elements in the surface sediments of the river were analyzed. The pollution risk of a single heavy metal was used to evaluate and analyze the heavy metal pollution in the surface layer of the river. The results showed that the average content of heavy metal Cr in the surface sediments of rivers was lower than the soil environmental value of Jilin province, and the pollution degree was small; The average contents of four heavy metals (Cu, Zn, Cd, and Pb) all was higher. The risk analysis showed that the heavy metals with minor risks were Cu, Zn, Cr, and Pb, and the heavy metals Cd in the middle section had higher risk factors than the upstream and downstream sections.

Yitong river; heavy metals; pollution risk assessment

吉林省省级产业创新专项资金项目，项目号：2018c044-4。

2019-12-26

张婷婷（1994-），女，回族 硕士研究生，辽宁省开原市人，研究方向：河流水污染方面的研究。

X822

A

1004-0935（2020）01-0019-03