基于Muller地質(zhì)累積指數(shù)法的杭州城區(qū)河道底泥重金屬污染評價

孫映宏

(杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江杭州 310016)

0 引言

底泥作為污染物的“匯”與“源”，是水環(huán)境的重要組成部分.在不同種類的污染物中，重金屬因其持續(xù)性和毒性，顯得尤為危險.它可通過大氣沉降、廢水排放、淋溶作用等進入地表水體，再經(jīng)過復雜的物理、化學、生物和沉積過程沉降到底泥并逐漸富集.河流沉積物中重金屬元素的含量，常能提供自然環(huán)境中重金屬轉(zhuǎn)移的信息，因此，研究重金屬在底泥中的污染特征對水環(huán)境的保護具有十分重要的意義.

地質(zhì)積累指數(shù)法[1］(Geoaccumulation index)是20世紀60年代晚期在歐洲發(fā)展起來的廣泛用于研究沉積物及其它物質(zhì)中重金屬污染程度的定量分析方法.其引入背景值作為標準對重金屬元素進行歸一化處理，兼顧考慮了重金屬分布的自然變化特征和人類活動對環(huán)境的影響，為污染過程的評價提供了更為可靠而有效的評價方法[2－3］.本文運用該法，分析研究杭州城區(qū)河道底泥重金屬污染狀況，旨在為改善河流生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù).

1 分析方法及原理

地質(zhì)積累指數(shù)是反映沉積物中重金屬富集程度的常用指標[4］.計算式如下:

Igeo=log2(Cn/kBn)

式中:Igeo—地質(zhì)累積指數(shù);

Cn—樣品中元素n的濃度;

Bn—背景濃度，即沉積巖中所測元素的地球化學背景值[1，3］(見表 1);

k—修正系數(shù)，一般k=1.5，通常用來表征沉積特征、巖石地質(zhì)及其它影響.

按Igeo值的大小，可以將沉積物中重金屬污染程度分為7個等級(0～6級)，見表2.

2 評價結(jié)果

選取杭州城區(qū)河網(wǎng)京杭運河(義橋斷面)、余杭塘河(杭三大橋斷面)、蔣村港(文一西路斷面)、新開河(采荷斷面)、上塘河(丁橋斷面)、和睦港(九堡斷面)等六條代表性河道2011年不同時期底泥中典型重金屬的監(jiān)測數(shù)據(jù)，見表3，計算地質(zhì)積累指數(shù)，并確定污染程度分級，見表 4[5－6］.

表1 地球化學背景值表

表2 地質(zhì)積累指數(shù)與污染程度分級

表3 不同時期各河道斷面底泥污染物指標監(jiān)測數(shù)據(jù)

從不同元素的評價數(shù)據(jù)來看，污染級別總體在0～4級之間:Cu污染級別0～1級，以0級為主，基本無污染;Pb污染級別0～2級，以0級為主，除新開河外均無污染;Zn污染0～3級，以1～2級輕度、偏中度污染為主，新開河最高達到3級中度污染;Cd污染相對比較嚴重，污染級別2～4級，以2～3級偏中－中度為主，新開河最高達到4級偏重污染.

從不同監(jiān)測點的評價數(shù)據(jù)來看，運河義橋斷面底泥Cd污染級別2～3級，為偏中度－中度的污染，Zn污染1～2級，輕度－偏中度污染，Cu和Pb基本無污染;余杭塘河杭三大橋斷面底泥Cd污染級別2～3級，偏中度－中度的污染，Zn和Cu污染0～1級，以0級無污染為主，僅個別時段出現(xiàn)輕度污染，Pb基本無污染;蔣村港文一西路斷面底泥Cd污染級別2～3級，偏中度-中度的污染，Zn污染0～1級，以0級無污染為主，僅10月份出現(xiàn)輕度污染，Cu和Pb基本無污染;新開河采荷斷面底泥四種重金屬在各個時期均出現(xiàn)不同程度的污染，其中Cd污染級別3～4級，達到中度-偏重污染級別，Zn污染2～3級，以3級中度污染為主，Pb輕度-偏中度污染，Cu輕度污染;上塘河丁橋斷面Cd污染三個時期均為2級，偏中度污染，Zn污染三個時期均為1級，輕度污染，Cu和Pb基本無污染;和睦港九堡斷面Cd污染三個時期均為2級，偏中度污染，Zn污染1～2級，輕度-偏中度污染，Cu和Pb基本無污染.

表4 不同時期各河道斷面底泥的地質(zhì)積累指數(shù)和污染程度分級

總體水平上看，四種重金屬污染程度分級順序為Cd＞Zn＞Cu、Pb，Cd為主要污染元素，其次是 Zn;不同區(qū)域底泥重金屬污染程度有差異，順序為新開河采荷斷面＞運河義橋斷面＞和睦港九堡斷面＞上塘河丁橋斷面＞余杭塘河杭三大橋斷面＞蔣村港文一西路斷面，新開河重金屬污染最嚴重，蔣村港最輕.

經(jīng)調(diào)查分析，新開河采荷斷面重金屬污染嚴重可能與附近的烏龍泵站排污口有關(guān)，污水排放或溢漏至新開河中造成重金屬在底泥中大量富集;運河沿岸目前仍有近50%的工業(yè)點源和約150萬人口產(chǎn)生的生活污水沒有納管，污染直接或間接地進入運河水系;和睦港歷史上曾經(jīng)是杭州城區(qū)的一條主要排污通道，城市化帶來的生活污水以及工業(yè)廢水造成污染嚴重;蔣村港因近期西溪濕地一帶經(jīng)過清淤疏浚，故底泥污染物累積不明顯.

3 結(jié)論及建議

(1)杭州城區(qū)河道底泥重金屬地質(zhì)積累指數(shù)分級在0～4級之間.Cd污染最嚴重，偏中度-偏重污染，且污染范圍廣，在各河道普遍都存在;其次是Zn，輕度-偏中度污染;銅和鉛均為輕度污染.

(2)不同區(qū)域重金屬污染程度不一，綜合三次監(jiān)測與評價分析結(jié)果，污染程度高低順序為:新開河＞運河＞和睦港＞上塘河＞余杭塘河＞蔣村港，新開河為重金屬污染最嚴重的一條河道.

(3)杭州城區(qū)河道屬平原河網(wǎng)水系，水體流動性較差，加上截污納管還不徹底，底泥沉積和污染速度較快，污染狀況不容樂觀.建議有關(guān)部門建立健全底泥污染的長效監(jiān)管機制，采取定期監(jiān)測、清淤疏浚、截污納管、引水配水、生態(tài)修復等綜合治理措施，實現(xiàn)水環(huán)境的持續(xù)改善.

[1]賈振邦，周 華.應(yīng)用地積累指數(shù)法評價河流沉積中重金屬污染研究[J］.北京大學學報:自然科學版，2000，36(4):525 －530.

[2]J.C.SANTOS BERMEJO;R.BELTRAN;J.L.GOMEZ ARIZA.Spatial Variations of Heavy Metals Contamination in Sediments from Odiel River(Southwest Spain)[J］.Environment International，2003(129):69－77.

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[4]李娟娟，馬金濤，楚秀娟，等.應(yīng)用地積累指數(shù)法和富集因子法對銅礦區(qū)土壤重金屬污染的安全評價[J］.中國安全科學學報，2006，16(12):739 －743.

[5]孫映宏，張飛珍，楊艷艷，等.杭州城區(qū)河道底泥污染特征分析[J］.浙江水利科技，2012(5):4 －6.

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