山西省河流底泥重金屬污染現(xiàn)狀研究

原武斌

0 引言

山西省地處黃土高原東側(cè)，地形多變，境內(nèi)水資源短缺，河流污染較嚴(yán)重，河流底泥的污染是山西省水體環(huán)境污染的重要環(huán)節(jié)。水體污染不僅僅表現(xiàn)在水體富營養(yǎng)化以及各項有機污染物，重金屬污染也是重要的部分。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)三廢的排放、農(nóng)用化學(xué)品的流失以及飼料添加劑中金屬的污染，導(dǎo)致水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重、土壤質(zhì)量日趨下降。重金屬是各類污水中的重要污染物，也是污水處理行業(yè)的難題之一。重金屬在水環(huán)境中不易被生物降解，反而會參與食物鏈循環(huán)并最終在生物體內(nèi)累積，廢水中的重金屬一般不能被分解破壞，只能轉(zhuǎn)移其存在位置和轉(zhuǎn)變其物化形態(tài)，對生態(tài)環(huán)境和人體健康危害巨大[1-3］。鉛、汞、鎘、鉻、銅、鎳等9種重金屬被列入我國水中優(yōu)先控制的68種污染物的“黑名單”[4，5］。我國每年受重金屬污染的耕地約有1 000萬hm2。如何有效地處理污水中的重金屬，進而回收其中的重金屬，不僅是環(huán)保部門關(guān)注的焦點，也是安全生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟過程中共同關(guān)心的問題。

廣義的河流水體包括河中的水、生物以及底泥、周邊土壤，一般而言，重金屬污染主要富集于水下的底泥之中，由于化合態(tài)的重金屬比重較大，在水中易于沉積到底泥中，同時也由于吸附作用將重金屬離子富集于泥中。山西省大多數(shù)河流位于市區(qū)或礦區(qū)，途徑的縣市都屬于典型的半干旱地區(qū)，這些河道既是排洪通道，又是生活污水的受納體。在管網(wǎng)不全或監(jiān)管欠缺的情形下，也可能成為工業(yè)廢水的排泄通道。

本文主要對山西省主要的七條河流的某些河段的河道底泥進行了抽樣調(diào)查，對其底泥中的重金屬分布特征進行了同期檢測、定量分析研究，進行采樣的河段主要是汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游。研究成果可以為重金屬在省內(nèi)主要河道底泥中的分布情況評價提供一手資料，可以為城市河道沉積物的污染防治提供重要的決策依據(jù)。

1 山西省河流水質(zhì)現(xiàn)狀

山西省內(nèi)的河流分屬黃河水系與海河水系。其中六條屬于黃河水系，包括汾河、三川河、涑水河、沁河、昕水河、漳河。屬于海河水系的主要是桑干河、滹沱河?？傮w而言，省內(nèi)幾條主要大河的污染情況都較嚴(yán)重，超過半數(shù)的監(jiān)測斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類。本次研究，參閱了往年的相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并實地對典型河道底泥進行了采樣，在此基礎(chǔ)之上分析了其重金屬污染狀況。山西省主要河流的水文、水質(zhì)情況見表1。

表1 山西省主要河流的水文、水質(zhì)情況

汾河總體而言，污染較嚴(yán)重，原因主要是沿岸重污染企業(yè)較多。三川河由北川、東川、南川匯流而成。根據(jù)2009年資料，劣Ⅴ類河段較多，污染較嚴(yán)重。涑水河位于運城市境內(nèi)，根據(jù)2009年監(jiān)測數(shù)據(jù)，該河劣Ⅴ類河段較多。根據(jù)2009年監(jiān)測數(shù)據(jù)，沁河主要的劣Ⅴ類水質(zhì)均分布在丹河沿岸，其原因與沿岸分布的煤焦重化工企業(yè)有關(guān)。相對而言沁河水質(zhì)在山西省內(nèi)較好。漳河在山西省境內(nèi)分為清漳河和濁漳河，清漳河屬海河流域，清漳河水質(zhì)較好，濁漳河污染較為嚴(yán)重。滹沱河發(fā)源于山西省繁峙縣，根據(jù)2009年檢測數(shù)據(jù)，4個檢測點的水質(zhì)為劣Ⅴ類。滹沱河比其他污染較嚴(yán)重的河流水質(zhì)較好，原因可能與其沿途工業(yè)污染較少有關(guān)。桑干河是海河的重要支流，達(dá)到劣Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的檢測點有15個，污染較嚴(yán)重。

2 各河段底泥重金屬污染情況

本文于2009年3月～2010年8月對汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游的底泥重金屬特征進行了同期檢測。所涉及的重金屬元素主要包括:Cr，Cd，Mn，Zn，Ni，Pb，分析結(jié)果見表 2。

表2 各河段底泥重金屬污染抽樣情況 mg/kg

由表2可以看出，汾河太原段河道底泥中Zn和Ni的含量相對較高，且從上游到下游濃度有降低的趨勢，其原因主要涉及到沿岸工礦企業(yè)的污水與工業(yè)三廢排放，以及大氣沉降導(dǎo)致的重金屬融入，大氣沉降包括工礦企業(yè)，汽車交通尾氣排放出的廢氣中含有的 Pb，Mn，Zn，污水與工業(yè)三廢中主要包含Mn，Zn，Ni等元素的各種化合物。與GB 4284-84控制標(biāo)準(zhǔn)對照，汾河太原段河道底泥的各項理化指標(biāo)處于正常范圍內(nèi)，受污染較輕，表明太原市各項污染物排放治理與河道綜合治理成效較好[6］。有研究表明，汾河干流沉積物中的各項重金屬含量除去殘渣晶格結(jié)合態(tài)之外，其余形態(tài)的含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于各條支流河道，說明其重金屬污染物屬于明顯的原生型污染，這間接表明汾河太原段的綜合治理成效顯著，而且太原市各污水廠的低濃度出水匯入河道對污染物起到了稀釋作用。

三川河底泥中的重金屬污染較為嚴(yán)重，主要原因可能與當(dāng)?shù)孛旱V較多，礦井產(chǎn)生的酸性污水排放入水體中有關(guān)，若含有Mn，Ni，Zn，Pb等的廢水排入河水，會造成重金屬污染。涑水河下游底泥與漳河下游底泥中的Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，但不超標(biāo)。沁河、滹沱河下游河道底泥中的 Cr，Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，其中的元素Ni對照于GB 4284-84控制標(biāo)準(zhǔn)(pH≤6.5)有超標(biāo)現(xiàn)象，相對于其他河流，沁河水體中的Ni含量相對較高。桑干河下游河道底泥中的Zn，Ni含量相對較高，其中Ni有超標(biāo)現(xiàn)象。

3 結(jié)語

通過對山西省主要的七條河流的典型河段的底泥進行調(diào)查分析，掌握了汾河太原段、三川河、涑水河、沁河、漳河、滹沱河、桑干河底泥重金屬分布規(guī)律。

研究表明，汾河太原段、三川河下游、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥中Zn和Ni的含量相對較高。其中，汾河太原段、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥的Ni對照于GB 4284-84(pH≤6.5)有超標(biāo)現(xiàn)象。

現(xiàn)階段山西省主要典型河流的底泥重金屬超標(biāo)現(xiàn)象還不嚴(yán)重，但是隨著國家環(huán)保部相關(guān)政策的加強，重金屬污染的防治已列入重要的防治體系中。山西省作為能源重化工基地，其污染壓力巨大，急需開展相關(guān)的防治規(guī)劃，保護有限的水資源，為可持續(xù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供環(huán)保支持。

[1]楊正亮，馮貴穎，呼世斌，等.水體重金屬污染研究現(xiàn)狀及治理技術(shù)[J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23(1):219-222.

[2]張建梅.重金屬廢水處理技術(shù)研究進展[J］.西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)報，2003，6(2):55-59.

[3]王 華，馮啟言，郝莉莉.我國底泥重金屬污染防治[J］.污染防治技術(shù)，2004，17(1):75-78.

[4]Cotman M.，Slovenia Zagore-Koncan J.，Drole A..Study of impacts of treated wastewater to the Krka river[J］.Water Science and Technology，2001，44(6):47-54.

[5]Stoiea，Anca-Iulia.Analytical studies on the pollution of Arges River Critical Reviews in Analytical Chemistry，1999，29(3):243-247.

[6]張 弛，趙保軍.太原市河道沉積物重金屬形態(tài)研究[J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2010(6):8-10.