應用生態(tài)風險指數(shù)法評價沉積物中重金屬污染

金 德 史永紅 高良敏

1 研究背景

由于人口的增多,經(jīng)濟的發(fā)展,使得含重金屬的污染物排放量加大。水中重金屬離子在一定作用下,最終大部分會進入沉積物,故而水體沉積物可以作為水環(huán)境中重金屬的主要蓄積庫[1],能夠反映出河流受重金屬污染狀況。前人對沉積物重金屬研究已有不少,如化學、生態(tài)學和毒理學等多學科綜合評價方法[2,3]、模糊集理論[4]、回歸過量分析[5]、臉譜圖法[6]、地積累指數(shù)法[7-9]等。Hakanson生態(tài)風險指數(shù)法不僅能夠反映某一特定環(huán)境下沉積物中各種污染物對環(huán)境的影響以及多種污染物的綜合效應,而且用定量的方法劃分出潛在生態(tài)風險的程度,因而該法是沉積物污染評價中應用較為廣泛的方法之一。在此,對清江河底表層沉積物進行采集,分析其中的重金屬含量,用生態(tài)風險指數(shù)法評價清江河重金屬綜合污染效應,找出主要風險因子,定量剖析典型污染物的潛在生態(tài)風險狀況。

2 樣品采集與分析

2.1 樣品采集

在恩施州清江河恩施段的6個斷面采集沉積物樣,斷面編號QJ1～QJ6,用抓斗式采泥器采取5 cm～15 cm表層沉積物,每斷面在河流距河岸1/4,1/2,3/4處采集樣品,混合泥樣裝入聚乙烯塑料袋中密封,在冰箱(4℃)中保存,以備處理分析之用。

2.2 樣品處理與分析

將樣品自然風干,剔出雜草等雜物,用瑪瑙研磨過100目篩,篩下物質(zhì)儲存于廣口瓶中,編號冷凍保存待用。稱取樣品,采用HNO3-HF-HClO4消解,HNO3溶液定容。自配標準液,繪制標準曲線,采用原子吸收測定4種重金屬(Cu,Zn,Pb,Cd)含量,多次測量取其均值,減小誤差。

3 結果與討論

3.1 沉積物重金屬含量

沉積物中重金屬分析結果見表1。

表1 沉積物中4種重金屬含量 mg/kg

3.2 重金屬的潛在生態(tài)風險評價

為定量確定重金屬生態(tài)風險程度,采用瑞典科學家Hakanson的潛在生態(tài)風險指數(shù)法對多種重金屬污染物進行綜合評價,評價公式如下：

其中,RI為沉積物中多種重金屬潛在生態(tài)風險指數(shù);為潛在生態(tài)風險參數(shù);為單個污染物毒性參數(shù),反映其毒性水平和生物對其污染的敏感程度;為單一污染物污染指數(shù);Ci為沉積物中污染物的實測濃度;為參比值,采用全球工業(yè)化前沉積物中重金屬的最高背景值,重金屬Cu,Zn,Pb,Cd最高背景值分別為30 mg/kg,80 mg/kg,25 mg/kg,0.5 mg/kg,對應的毒性系數(shù)分別為5,1,5,30[11]。潛在生態(tài)風險程度級別劃分[12]見表2。

表2 和RI對應的污染程度以及潛在生態(tài)風險程度

表2 和RI對應的污染程度以及潛在生態(tài)風險程度

潛在生態(tài)風險參數(shù)Eir單因子污染物生態(tài)風險程度潛在生態(tài)風險指數(shù)RI總潛在生態(tài)風險程度Eir＜40 低 RI＜150 低40≤Eir＜80 中 150≤RI＜300 中80≤Eir＜160 較重 300≤RI＜600 重160≤Eir＜320 重Eir≥320 嚴重RI≥600 嚴重

潛在生態(tài)風險參數(shù)與指數(shù)結果見表3,參照潛在生態(tài)風險程度可以看出,從重金屬潛在生態(tài)風險Eir參數(shù)來看,Cu平均值為8.7(7.0～12.6),處于低風險;Zn平均值為1.8(1.4～2.9),處于低風險;Pb平均值為7.3(5.6～10.1),處于低風險;Cd平均值為65.1(19.8～154.4),介于低風險到重風險之間,不同斷面潛在生態(tài)風險參數(shù)差別較大,應引起重視。說明4種重金屬中,Cd為研究河段主要污染物,其潛在生態(tài)風險最大。

表3 潛在生態(tài)風險評價結果

就采樣斷面而言,6個斷面的重金屬污染大部分處于低潛在生態(tài)風險,但個別斷面(QJ3斷面)處于中潛在生態(tài)風險。

4 結語

通過分析清江河恩施段6個斷面沉積物中4個典型重金屬污染物含量,采用生態(tài)風險指數(shù)法定量確定了清江河沉積物重金屬生態(tài)風險指數(shù),得出清江河已受到重金屬的污染,Cd的潛在生態(tài)風險最大。大部分斷面處于低潛在生態(tài)風險,個別斷面處于中等生態(tài)風險。對于清江河重金屬污染的預防和治理,要采取相應措施,如加強污水、廢水排放的嚴格管理,減少外源性污染物的排放等。

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