潜在生态危害指数法在河道底泥重金属植物修复评价中的应用研究

阮淑娴，戴行飞

（1.浙江环耀环境有限公司，杭州 浙江 310000；2.杭州新世纪环保工程有限公司，杭州 浙江 310000）

关健词：苦草；金鱼藻；潜在生态危害系数；底泥重金属；吸收能力

河道中的重金属污染物在一般情况下都会沉积至河道底泥中，经由各种途径进入水体，再通过吸收、络合、沉淀[1]等一系列物化作用迅速累积到河道底泥中，将其从水相转化为固相[2]。随着当今科技的飞速发展和人们生活水平的不断提升，人们对河湖生态环境的质量越来越重视。河湖底泥重金属污染治理成为治理水体的重要组成部分。本研究探讨不同水生植物对底泥重金属的修复能力，找到最优势物种对于河湖底泥污染治理具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本次研究我国河湖环境中较为常见的水生植物苦草和金鱼藻。水生植物样品取自杭州西溪湿地某池塘。水生植物样品取得后移栽至未经染毒的底泥样品中，初步培养3 d，移栽密度为25丛/m2。

本次研究底泥样品取自杭州西溪湿地某池塘。将采集的湿泥置于室内铺平风干，研磨过100目筛后制成底泥样品。取少量底泥样品测定底泥中汞、镉、铅、铜四种重金属的背景值。取底泥样品分成4组，分别使用Cu（NO3）•3H2O、Cd（NO3）•4H2O、HgCl2、Pb（NO3）2四种试剂对4组底泥样品分别染毒，染毒的目标值分别为：汞1.5 mg/kg、镉40 mg/kg、铅200 mg/kg、铜300 mg/kg。将染毒后的底泥混合液导入生态缸中，加入15 L去离子水，充分搅拌接触后，覆盖一层塑料薄膜，静置3周后，揭膜，静置于通风处。生态缸尺寸为50 cm×30 cm×25 cm。底泥样品采用《中华人民共和国农业行业标准》中的王水回流消解后采用原子吸收法进行测定重金属指标。底泥样品中的重金属背景值及染毒浓度测定结果见表1。

表1 底泥重金属含量背景值和目标染毒浓度

1.2 实验方法

置备4组生态缸，并进行编号为A、B、C、D，每组设对照组。A组生态缸为染毒HgCl2试剂的底泥混合液，B组生态缸为染毒Pb（NO3）2试剂的底泥混合液，C组生态缸为染毒Cu（NO3）•3H2O试剂的底泥混合液，D组生态缸为染毒Cd（NO3）•4H2O试剂的底泥混合液。每组设3个生态缸，1为移栽了水生植物苦草，2为移栽了水生植物金鱼藻，3为未移栽植物的空白对照组。

将4组生态缸置于光线充足的室内窗台实验桌上。每隔7天从生态缸中取少量底泥样品。底泥样品按照对角线布点法设3个取样点，每个取样点取2个平行样。

2 潜在生态危害指数评价法

潜在生态危害指数法是利用沉积学原理对重金属污染所造成的生态危害系数进行评价的一套方法。底泥中多种重金属元素的综合潜在危害系数计算步骤如下：

（1）计算某一重金属的污染系数。

（2）单一重金属元素的潜在危害系数

根据底泥中多种重金属的综合危害系数，参照对应的潜在生态危害评价等级进行评价。潜在生态危害评价等级见表2，3所示。

表2 目标元素重金属毒性系数

表3 潜在生态危害评价等级

3 结果与讨论

3.1 实验结果

在植物培养过程中，每7 d对4组生态缸底泥进行取样，分析不同时期底泥中汞、镉、铅、铜的重金属元素浓度。根据以上计算公式，代入实验测的得重金属浓度值计算，可以得到单一重金属的综合潜在生态危害指数，见图1。

图1 苦草和金鱼藻底泥中综合潜在生态危害指数

3.2 潜在生态危害指数评价结果与分析

从潜在生态危害评价等级结果可以看出，在整个实验过程中，苦草、金鱼藻两种水生植物一直处于极强生态风险的环境下。从苦草和金鱼藻底泥中综合潜在生态危害指数对比图（图1）可以看出，实验前期，苦草和金鱼藻对不同重金属的综合吸收能力较为相近，随着实验的进行，苦草对于重金属的综合吸收能力开始逐渐显示出优势，苦草中底泥的综合危害系数指数下降趋势在第3周之后开始变得平缓，并保持稳定的降趋势。而金鱼藻中底泥的综合危害系种情况的出现主要是由于在染毒过程中底泥中镉元素的浓度较高，导致镉元素在危害指数中有较大的占比，而苦草对于镉元素的耐受性和吸收能力较强。

4 结论

通过采用潜在生态危害指数法对苦草、金鱼藻生长底泥中重金属污染物的浓度进行分析，可以得出：在本实验提前设置好的重金属浓度下，苦草对于重金与的综合吸收能力要略优于金鱼藻。苦草和金鱼藻在生长前期对于汞、镉、铅、铜重金属吸收能力相近，在后期苦草对于镉的吸收能力要强于金鱼藻。