洪湖沉積柱中重金屬的歷史分布特征及來源

鄭 煌,楊 丹,邢新麗,,張澤洲,舒全來

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鄭 煌1,楊 丹2*,邢新麗1,3,張澤洲3,舒全來1

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)環(huán)境學(xué)院,湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院,湖北 武漢 430074；3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430074)

為了解歷史上洪湖重金屬的含量水平及來源,于2014年12月在洪湖中心位置采集了沉積柱,分析了沉積柱中4種重金屬(Cu、Cd、Zn、Pb)的含量,并結(jié)合137Cs和210Pb定年技術(shù)得到沉積物中重金屬高分辨率年代沉積序列.結(jié)果表明:洪湖沉積柱中4種重金屬總量介于67.86~189.57mg/kg之間,4種重金屬含量的高低為Pb>Zn>Cu>Cd.地累計(jì)指數(shù)表明Cu和Zn未達(dá)到污染級別,而Pb為無污染到中度污染級別,Cd為中度污染到強(qiáng)污染級別.新灘水閘建成前,洪水會導(dǎo)致沉積物中重金屬含量先降低,隨后升高.水閘建成后,洪水會導(dǎo)致洪湖出現(xiàn)內(nèi)澇致使沉積物中重金屬含量升高;圍湖造田導(dǎo)致沉積物中重金屬含量升高.源解析研究表明,沉積物重金屬來源于非點(diǎn)源農(nóng)業(yè)污染、交通活動(dòng)以及工業(yè)廢水和生活廢水排放.

洪湖；沉積柱；重金屬；定年；污染歷史；源解析

重金屬毒性大、難降解,對生態(tài)系統(tǒng)的潛在危害極大[1-2],因而受到廣泛關(guān)注.湖泊沉積物作為重金屬的匯,記錄了重金屬的環(huán)境行為以及污染歷史等信息[3].沉積物中重金屬來源于人類活動(dòng)以及自然風(fēng)化、侵蝕等作用,沉積物中重金屬含量的高低受粒徑、鹽度、氧化還原電位等因素的影響.此外,湖泊水文條件的變化也會影響重金屬的運(yùn)移及沉降過程[4],進(jìn)而影響沉積柱中重金屬的垂直分布.

洪湖位于湖北省中南部,形成于長江與東荊河之間的長條形洼地帶上,為典型的河間洼地湖.歷史上洪湖是與長江連通的,后因3次大規(guī)模的圍墾造田使得洪湖面積迅速縮小,同時(shí)入湖泥沙量也減少了,特別是1955年在新灘口建閘以后,洪湖由一個(gè)吞吐湖變成了半封閉型湖[5],洪湖與長江的水體交換僅發(fā)生在洪水年份.大規(guī)模圍墾和頻發(fā)的洪水事件使得洪湖的水文條件、生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變,從而影響到洪湖沉積物的性質(zhì).

目前針對海洋、湖泊表層沉積物中重金屬的含量、形態(tài)、分布、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的研究很多[6-7],針對湖泊沉積柱中重金屬的垂直分布特征的研究也有報(bào)道,但對于水文條件發(fā)生重大變化的湖泊沉積柱中重金屬研究的報(bào)道卻不多.除湖泊水文條件發(fā)生變化外,洪湖地區(qū)作為重要的工農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖基地,近年來,強(qiáng)烈的農(nóng)業(yè)活動(dòng)和工業(yè)活動(dòng)所排放的重金屬也會對洪湖湖泊環(huán)境產(chǎn)生重要影響.因此,本研究采用137Cs和210Pb定年法分析了洪湖沉積柱中重金屬的污染歷史,討論了洪水和圍湖造田對沉積物中重金屬含量的影響,同時(shí)采用多元統(tǒng)計(jì)的方法對洪湖沉積物中重金屬進(jìn)行源解析,以期為洪湖環(huán)境污染綜合治理提供基礎(chǔ)資料.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

洪湖呈多邊幾何形,湖岸平直,湖底平坦,東西長23.4km,南北寬20.8km,面積355km2,平均水深1.35m,最大水深2.3m,最低水深0.4m,為湖北省最大的淡水湖泊.洪湖地區(qū)屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,年均降水量為1061~1331mm,年均氣溫為19℃.

1.2 樣品采集與處理

2014年12月在洪湖較為穩(wěn)定的中部區(qū)域(N29°51′10.7″,E113°18′52.7″),用重力采樣器(直徑10cm)采集無擾動(dòng)的柱狀沉積物樣品,取樣深度為37cm,采樣點(diǎn)水深2.2m.沉積柱采集后每隔1cm切片分樣,裝入潔凈的聚乙烯密實(shí)袋內(nèi),盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室低溫(4℃)保存.樣品冷凍干燥后,用玻璃棒剔除動(dòng)植物殘?bào)w等雜質(zhì),經(jīng)瑪瑙研缽研磨后過100目尼龍篩,儲于聚乙烯密實(shí)袋內(nèi)備用.

1.3 樣品測試

重金屬含量測定:取0.5g(精確到0.001g)經(jīng)均一化的沉積物樣品,采用HNO3-HF-HClO4(體積比為5:2:2)高溫密閉消解體系,在180℃下消解5h,冷卻后趕酸,后用5%稀HNO3定容到50mL.檢測儀器為原子吸收光譜(AA400,PerkinElmer).實(shí)驗(yàn)中采取平行樣和空白樣品進(jìn)行質(zhì)量控制與保證,每10個(gè)樣品重復(fù)一個(gè)平行樣,共計(jì)4個(gè)平行樣(測量誤差小于5%).沉積物pH值,有機(jī)質(zhì)(OM)和總磷(TP)的測定參照文獻(xiàn)[8].

137Cs和210Pb活度測定:采用EG&G Ortec公司生產(chǎn)高純鍺低本底γ譜分析系統(tǒng),標(biāo)準(zhǔn)源及活度標(biāo)定由中國原子能研究院提供.樣品密封于樣品瓶3周,使其達(dá)到放射性平衡,然后分別用46.5keV和661.6keV的γ能譜測量210Pb和137Cs的比活度,測量誤差小于5%.年代測定由中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊沉積與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成.

1.4 數(shù)據(jù)處理

測試結(jié)果,重金屬的垂直分布,137Cs及210Pb的定年采用Excel2013進(jìn)行分析并繪圖;重金屬之間的Person相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)(雙尾檢驗(yàn))、因子分析采用SPSS19.0;采樣點(diǎn)示意圖采用ARC GIS10.2繪制.

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積物的定年及沉積速率

137Cs和210Pb法常用于沉積物的定年,前者基于不同時(shí)間段內(nèi)核試驗(yàn)或者核泄漏向大氣中拋射137Cs會在沉積柱芯中形成蓄積峰,適用于1954年之后的年代推斷[9].而后者定年基于U系元素的衰變以及各種模型,且只適用于百年之內(nèi)[10].本研究中,2011年日本福島核電站泄露事件對于海洋沉積物中137Cs的蓄積影響更大,而對于本研究的影響較小[11],因此忽略該時(shí)標(biāo)年.圖2為洪湖沉積柱中137Cs和210Pb定年結(jié)果及平均沉積速率.由圖2可知,137Cs時(shí)標(biāo)中,1954年、1963年以及1975年與210Pb恒定初始濃度模式(CIC)定年結(jié)果一致,但1986年時(shí)標(biāo)偏差較大.因此本文中1954年之后采用137Cs確定年份,1954年之前采用210Pbex(CIC)定年,本研究中將最上層(1cm)定為2012年,最深處(37cm)定為1935年.

從圖2可以看出,137Cs蓄積最先出現(xiàn)在28cm處,后于24cm出現(xiàn)最大蓄積峰,之后呈現(xiàn)遞減趨勢,但在18cm和10cm處分別又出現(xiàn)兩個(gè)小的蓄積峰.依據(jù)核試驗(yàn)的強(qiáng)度可以判斷出沉積柱芯中137Cs蓄積峰所對應(yīng)的年代[12].依據(jù)137Cs各時(shí)標(biāo)所在層位深度可推算出一段時(shí)間內(nèi)的平均沉積速率,如圖2所示.過去近60年中,洪湖沉積速率經(jīng)歷了一個(gè)由慢到快再到慢的過程.可能的原因是20世紀(jì)50年代之前,洪湖水文條件較為穩(wěn)定,沉積速率較低.50年代到80年代間的3次大規(guī)模的圍墾活動(dòng),致使洪湖面積大面積萎縮[13],圍湖造田導(dǎo)致湖區(qū)周圍水土流失,大量的侵蝕物質(zhì)被帶入湖中,從而導(dǎo)致沉積速率上升;當(dāng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移趨于穩(wěn)定時(shí),進(jìn)入湖中的侵蝕物質(zhì)數(shù)量趨于穩(wěn)定,沉積速率逐漸降低并趨于穩(wěn)定[14].

2.2 重金屬垂直分布特征

2.2.1 含量分布 沉積柱中重金屬的含量如表1所示.沉積柱中重金屬的總量介于67.86~ 189.57mg/kg之間,4種重金屬的平均含量大小依次為:Pb>Zn>Cu>Cd,變異系數(shù)大小依次為: Zn>Pb>Cd>Cu.對比湖北省土壤背景值[15],沉積物中Cu和Zn除極少數(shù)層位超過背景值外,其余層位均低于背景值;Pb的含量在大多數(shù)層位中高于背景值,而Cd在所有層位中均超過背景值,由此判讀出洪湖地區(qū)歷史上存重金屬污染.為進(jìn)一步判斷洪湖沉積柱中重金屬的污染程度,采用地累計(jì)指數(shù)(geo)進(jìn)行判斷[16].

geo=log2(C/×B)

式中:C為在沉積物中的元素的實(shí)測濃度;B為土壤中該元素的地球化學(xué)背景值;為母巖差異所引起背景值的變動(dòng)而取的系數(shù).B采用湖北省土壤背景值數(shù)據(jù),考慮到造巖運(yùn)動(dòng)引起的背景值變動(dòng),取1.5,計(jì)算結(jié)果見表2.該方法將土壤污染污分為5類:無/輕微污染(geo￡0),中度污染(0

表1 洪湖沉積柱中重金屬含量及地累積指數(shù) Table 1 Heavy metal concentrations and index of geoaccumulation in sediment core of Honghu Lake

注:*為湖北省土壤背景值,摘自《中國土壤元素背景值》.

2.2.2 各重金屬含量的垂直分布特征 湖泊濕地沉積物重金屬元素含量的垂向分布可看作各元素的沉積記錄,就巖芯整體元素含量變化情況而言,在不同階段具有不同的地球化學(xué)行為[20].沉積柱中各重金屬的垂直分布如圖3所示,結(jié)合137Cs和210Pbex的定年結(jié)果,可將沉積柱芯中重金屬的垂直變化分為4段,大致了解湖泊重金屬的污染狀況.

第1段:37~28/29cm(1935~1952/1954年)這一階段中,Zn含量增長趨勢顯著,由1935年的19.02mg/kg增加到1954年的70.87mg/kg,增加了近4倍;Cu含量也由14.74mg/kg增加到23.31mg/ kg;Cd的含量由4.03增加到5.49mg/kg后下降至4.48mg/kg;Pb的含量變化趨與前3種重金屬元素相反,由91.24mg/kg逐漸下降到74.60mg/kg.第2段:28~20cm(1954~1971年),4種重金屬含量均呈現(xiàn)下降趨勢.Cu、Cd、Pb、Zn的含量分別下降了30.50%、21.31%、27.28%、41.43%,其中以Pb含量降低幅度最大.第3段:20~9cm(1971~1995年),這一階段中4種重金屬含量均在1980出現(xiàn)高峰值.之后Cu和Cd呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢,Pb和Zn的含量分別逐漸下降至1992年的40.36,27.86mg/kg后快速上升到1994年的58.76,82.14mg/kg.第4段:9~0cm(1995~2012年),該段中,4種重金屬含量均在1998年附近出現(xiàn)迅速降低后升高的現(xiàn)象,其原因可能為1998年長江流域發(fā)生的特大洪水,洪湖水量和重金屬含量均增加,但重金屬含量的增加不及水量增加對湖底沉積物的沖刷稀釋作用,從而影響了水體和沉積物間物質(zhì)含量分配過程,使得表層沉積物中重金屬元素從沉積物向水體遷移形成沉積物中含量降低現(xiàn)象[21].之后Cu與Zn的含量逐漸上升;Cd和Pb的含量上升后又逐步下降.

總體來說,洪湖沉積柱中Cu和Zn的含量由底部向上呈升高趨勢,Cd和Pb的含量呈下降趨勢,而重金屬總量呈下降趨勢.明顯區(qū)別于其他地區(qū)沉積柱中重金屬含量至底部向上增長的趨勢[22-23],其可能的原因?qū)⒃谙乱还?jié)進(jìn)行討論.

2.2.3 重金屬總量與洪水、圍墾造田的關(guān)系 洪湖地區(qū)歷史上多次受長江洪水的影響,20世上半葉,發(fā)生大洪水的年份集中在1935年、1936年、1945年、1949年.1954年發(fā)生的特大洪水給洪湖地區(qū)帶來巨大水災(zāi),年后大興水利,修筑了洪湖隔堤,挖通四湖總干渠,建成新灘閘,為治水做出了積極貢獻(xiàn).1959年洪湖與長江隔開成為阻隔湖后,原來積水的大片洼地裸露,給大規(guī)模圍湖造田創(chuàng)造了條件.從1955~ 1982年的28年中,洪湖歷經(jīng)3個(gè)圍墾高潮(1957~1962年,1963~1971年,1971~1976年),總共被圍墾掉366.5km2[24].20世紀(jì)下半葉,受洪水和暴雨的影響,在1954、1969、1975、1977、1980和1983、1998年又發(fā)生澇災(zāi)[25].洪水與圍湖造田的共同作用改變了其水文條件,使洪湖沉積柱中重金屬總量的變化區(qū)別于其他湖泊,呈現(xiàn)復(fù)雜的變化趨勢[26-27].

如圖4所示,在1935~1954年,洪水發(fā)生后,沉積物中重金屬總量呈遞減趨勢,之后呈上升趨勢.可能的原因是大量的洪水對沉積物中重金屬進(jìn)行了稀釋[21,28],且洪水帶來的粗顆粒物中含有較少的重金屬沉積在湖泊底部,導(dǎo)致該層沉積物中重金屬含量降低;然而沉積物中重金屬含量呈上升趨勢可能與洪水發(fā)生后含有較多重金屬的細(xì)顆粒物沉降速度較慢有關(guān)[29].新灘水閘建成后,洪湖與長江之間的水體交換被隔絕.在發(fā)生洪水年份,洪湖易發(fā)生內(nèi)澇,一方面是由于長江水位高于洪湖水位,洪湖水不能向長江排放,另一方面,洪湖上游來水不斷的向洪湖匯聚.溶解于上游來水的重金屬匯聚在洪湖,被顆粒物、有機(jī)物所吸附,最終沉積到湖泊底部.

從圖4可以看出,在20世紀(jì)50年代初開始的圍湖造田致使沉積物中的重金屬含量升高直至1954年,之后由于1954年長江流域的特大洪水作用而導(dǎo)致沉積物中重金屬含量降低.1961年至1972年間,共計(jì)有215km2的湖面被圍墾,且1964年和1969年洪湖地區(qū)遭受洪水.研究表明洪湖地區(qū)的圍湖造田會導(dǎo)致水體中重金屬含量的升高[24],進(jìn)入水體的重金屬在水流緩慢條件下會富集到沉淀物中,在一定條件下,受到洪水的擾動(dòng),重金屬會再次進(jìn)入水體造成沉淀物中含量降低,水體中含量升高的現(xiàn)象[30].1972~1978年,又有73km2湖面被圍墾,此時(shí)間段內(nèi)沉積物中的重金屬含量升高,可能的原因除了與圍湖造田重金屬輸入通量的變化,還可能與農(nóng)業(yè)活動(dòng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、工業(yè)發(fā)展所導(dǎo)致的重金屬排放有關(guān)[31].

2.3 重金屬源解析

2.3.1 相關(guān)性分析 通過對各元素含量進(jìn)行相關(guān)性分析,可了解各元素之間隨深度變化趨勢的相似性,能在一定程度上說明元素的來源是否一致,是否受到人為輸入的干擾[22].由表2可見,.沉積物中Cu與Zn之間呈顯著性的正相關(guān),說明在洪湖沉積柱中Cu與Zn的地球化學(xué)相似,此外,TP與Cu, Zn呈現(xiàn)顯著性正相關(guān),說明三者具有相同的來源.Cd與Pb呈顯著性正相關(guān),說明Cd與Pb具有相同的來源.

2.3.2 因子分析 通過對洪湖沉積柱中重金屬含量進(jìn)行因子分析,可對重金屬的來源作近一步分析.采用SPSS(19.0)做因子分析,KMO統(tǒng)計(jì)量為0.612,Bartlett球型檢驗(yàn)相伴概率為0.000,低于顯著性水平0.05,表明各重金屬間相關(guān)性較強(qiáng),可以做因子分析.采用主成分提取特征值大于1的因子并結(jié)合具有Kaiser標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法.旋轉(zhuǎn)后的因子1和因子2分別占據(jù)總方差的42.50%、36.32%,累計(jì)占有率為78.82%(表3).Cd和Pb在因子1上的載荷較大,分別為0.895、0.952. Cu和Zn、TP在因子2上的載荷較大,分別為0.937、0.950、0.545.

表2 重金屬元素之間Person相關(guān)矩陣 Table 2 Matrix of Person correlation among the heavy metals

注:**. 在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān);*.在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān).

洪湖所處的江漢平原,作為我國糧食生產(chǎn)的重要基地,在農(nóng)作物的種植過程中大量使用地膜、化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用物質(zhì).研究表明,在農(nóng)用地膜的生產(chǎn)過程中加入了含有Cd, Pb的熱穩(wěn)定劑,大面積使用會增加土壤重金屬污染.此外,磷肥和有機(jī)肥的大量使用也是土壤重金屬(Cu, Cr, Cd等)污染的重要原因.此外,有些農(nóng)藥在組成中含有Hg, As, Cu等重金屬[32].洪湖地區(qū)在20世紀(jì)70年代前,以有機(jī)肥為主,70年代后期,以化學(xué)肥料為主,平均每畝化肥施用量達(dá)到93kg[25].據(jù)計(jì)算,土壤所能吸附的化肥只占施用量的10%~ 15%,剩余的隨地表徑流進(jìn)入水體.洪湖地區(qū)上世紀(jì)80年代開始進(jìn)行大規(guī)模水產(chǎn)圍欄養(yǎng)殖,而水產(chǎn)養(yǎng)殖會導(dǎo)致水體中Cu、Hg、Zn的變化[33],進(jìn)而影響湖泊底部沉積物中重金屬含量的變化.除農(nóng)業(yè)來源外,工業(yè)廢水和生活廢水中也含有較高的Cu、Zn[34]. Pb作為機(jī)動(dòng)車尾氣的標(biāo)識元素,其來源于交通活動(dòng)[35].湖泊沉積物中的重金屬除了人為來源以外,自然來源也不容忽視.

綜合以上分析,因子1可能為農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染及交通活動(dòng);因子2可能為化肥來源以及工業(yè)廢水和生活廢水.

表3 因子分析結(jié)果 Table 3 Result of factor analysis

3 結(jié)論

3.1 洪湖沉積柱中4種重金屬含量介于67.86~ 189.57mg/kg之間,4種重金屬含量的高低為Pb>Zn>Cu>Cd.地累計(jì)指數(shù)表明Cu和Zn未達(dá)到污染級別,而Pb為無污染到中度污染級別,Cd為中度污染到強(qiáng)污染級別.

3.2 沉積柱中,Pb和Cd的含量由沉積物底部向上呈現(xiàn)降低的趨勢,Cu和Zn呈現(xiàn)上升趨勢.沉積物中重金屬含量的變化受洪水和圍湖造田的共同影響,表現(xiàn)出復(fù)雜的變化趨勢.在新灘水閘建成前,洪水導(dǎo)致沉積物中重金屬含量降低,隨后升高.水閘建成后,洪水導(dǎo)致的內(nèi)澇致使沉積物中重金屬含量升高;圍湖造田導(dǎo)致湖底沉積物中重金屬含量的升高.

3.3 洪湖沉積柱中重金屬來源于.

賈 英,方 明,吳友軍,等.上海河流沉積物重金屬的污染特征與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2013,33(1):147-153.

Suresh G, Ramasamy V, Sundarrajan M, et al. Spatial and vertical distributions of heavy metals and their potential toxicity levels in various beach sediments from high-background-radiation area, Kerala, India [J]. Marine Pollution Bulletin, 2015,91(1):389-400.

Zhang Y, Huo S, Zan F, et al. Historical records of multiple heavy metals from dated sediment cores in Lake Chenghai, China [J]. Environmental Earth Sciences, 2014,74(5):1-10.

Lenoble V, Omanovi? D, Garnier C, et al. Distribution and chemical speciation of arsenic and heavy metals in highly contaminated waters used for health care purposes (Srebrenica, Bosnia and Herzegovina) [J]. Science of the Total Environment, 2013,443c(3):420–428.

楊漢東,蔡述明.洪湖墾殖剖面的地球化學(xué)特征 [J]. 海洋與湖沼, 1995,26(3):269-274.

劉 明,張愛濱,范德江,等.渤海中部底質(zhì)沉積物重金屬環(huán)境質(zhì)量 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2012,32(2):279-290.

孔 明,董增林,晁建穎,等.巢湖表層沉積物重金屬生物有效性與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2015,35(4):1223-1229.

魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法 [M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社, 2000.

曾 理,吳豐昌,萬國江,等.中國地區(qū)湖泊沉積物137Cs分布特征和環(huán)境意義 [J]. 湖泊科學(xué), 2009,21(1):1-9.

Liu Z, Pan S, Yin Y, et al. Reconstruction of the historical deposition environment from210Pb and137Cs records at two tidal flats in China [J]. Ecological Engineering, 2013,61(Part A):303-315.

Liu L B, Shan W U, Cao J J, et al. Monitoring of atmospheric radionuclides from the Fukushima nuclear accident and assessing their impact on Xi'an, China [J]. Chinese Science Bulletin, 2013, 58(13):1585-1591.1.

Seleznev A A, Yarmoshenko I V, Sergeev A P.137Cs in puddle sediments as timescale tracer in urban environment [J]. Journal of Environmental Radioactivity, 2015,142C:9-13.3.

王蘇民,竇鴻身.中國湖泊志 [M]. 北京:科學(xué)出版社, 1998:191.

姚書春,薛 濱,李世杰,等.長江中下游湖泊沉積速率的測定及環(huán)境意義——以洪湖、巢湖、太湖為例 [J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2006,15(5):569-573.

中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值 [M]. 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 1990.

Muller, G., Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River [J]. Geojournal, 1969,2(3):108-118.

李玉斌,馮 流,劉征濤,等.中國主要淡水湖泊沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究 [J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2012,35(2):200-205.

劉 成,邵世光,范成新,等.巢湖重污染匯流灣區(qū)沉積物重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014,34(4):1031- 1037.

林承奇,胡恭任,于瑞蓮,等.九龍江近岸表層沉積物重金屬污染評價(jià)及來源解析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2016,36(4):1218-1225.

蘇 丹.湖泊濕地沉積物重金屬時(shí)空變異特征與來源判別研究 [D]. 哈爾濱:哈爾濱師范大學(xué), 2012.

Martínez-Santos M, Probst A, García-García J, et al. Influence of anthropogenic inputs and a high-magnitude flood event on metal contamination pattern in surface bottom sediments from the Deba River urban catchment [J]. Science of the Total Environment, 2015,514:10–25.

何海星,于瑞蓮,胡恭任,等.廈門西港近岸沉積物重金屬污染歷史及源解析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2014,34(34):1045-1051.

于文金,鄒欣慶,朱大奎.曹妃甸老龍口現(xiàn)代沉積環(huán)境及重金屬污染特征研究 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2011,31(8):1366-1376.

謝其明.圍湖造田對洪湖的生態(tài)影響 [J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1987,6(1):51-58.

洪湖市地方志編纂委員會編.洪湖縣志 [M]. 武漢:武漢大學(xué)出版社, 1992.

Guo W, Huo S, Ding W. Historical record of human impact in a lake of northern China: Magnetic susceptibility, nutrients, heavy metals and OCPs [J]. Ecological Indicators, 2015,57:74–81.

千 娜,金章東,姚 拓.太湖梅梁灣沉積物中重金屬的賦存相態(tài)及其對污染歷史的失蹤 [J]. 湖泊科學(xué), 2007,19(4):397-406.

Tobin, G.A., R. Brinkmann and B.E. Montz, Flooding and the distribution of selected metals in floodplain sediments in St. Maries, Idaho [J]. Environmental Geochemistry & Health, 2000, 22(3):219-232.

Bábek O, Faměra M, Hilscherová K, et al. Geochemical traces of flood layers in the fluvial sedimentary archive; implications for contamination history analyses [J]. Catena, 2011,87(2):281-290.

Kunwar P S, Dinesh M, Vinod K S, et al. Studies on dis- tribution and fractionation of heavy metals in Gomti River sediments-atributary of the Ganges, India [J]. Journal of Hydrology, 2005,312:14-27.

李 玲.江漢平原四湖地區(qū)河湖環(huán)境與人類活動(dòng)系統(tǒng)研究 [D]. 北京:中國科學(xué)院研究生院, 2002.

王靜雅.成都市湖塘沉積物重金屬元素地球化學(xué)研究 [D]. 成都:成都理工大學(xué), 2005.

Silva C A R, Rainbow P S, Smith B D. Biomonitoring of trace metal contamination in mangrove-lined Brazilian coastal systems using the oyster Crassostrea rhizophorae: comparative study of regions affected by oil, salt pond and shrimp farming activities [J]. Hydrobiologia, 2003,501(1):199-206.

李 磊,平仙隱,王云龍,等.長江口及鄰近海域沉積物中重金屬研究——時(shí)空分布及污染分析 [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2012, 32(12):2245-2252.

張兆永,吉力力·阿不都外力,等.艾比湖流域大氣降塵重金屬的污染和健康風(fēng)險(xiǎn) [J]. 中國環(huán)境科學(xué), 2015,35(6):1645-1653.

致謝：感謝江曉宇、李小水師兄及孫焰同學(xué)在野外采樣中提供的助.

* 責(zé)任作者, 講師, yangdan322@139.com

Historical records, distribution characteristics and sources of heavy metals from sediment core in Honghu Lake, China

ZHENG Huang1, YANG Dan2*, XING Xin-li1, 3, ZHANG Ze-zhou3, SHU Quan-lai1

(1.School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China；2.Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China；3.State Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology China University of Geosciences, Wuhan 430074, China)., 2016,36(7)：2139~2145

In order to understand the historical level of heavy metals concentrations of Honghu Lake, a sediment core was collected in December 2014. The concentrations of 4 heavy metals (Cu, Cd, Zn, Pb) were determined and the chronology was dated by137Cs and210Pb. The total concentrations of 4heavy metals ranged from 67.86mg/kgto 189.57mg/kg and the concentrations of individual heavy metals ranked as Pb>Zn>Cu>Cd. The geoaccumulation index indicated that the concentrations of Cu and Zn were uncontaminated, while level of Pb was uncontaminated to moderately contaminated and Cd was moderately contaminated to strongly contaminated. The concentrations of heavy metals in sediments were affected by the flood events and reclamations. Before the construction of Xintan sluice, the tendency of heavy metal concentrations caused by floods decreased at first, then increased. However, the concentrations increased due to the waterlogging caused by floods after the sluice’s built. Reclamations contributed to increasing of heavy metals concentrations in sediments. Source diagnosis results suggested that heavy metals in sediment were from non-point agriculture source, transportation activities and industrial and domestic wastewater.

Honghu Lake；sediments core；heavy metal；chorology；pollution history；source analysis

X171.1

A

1000-6923(2016)07-2139-07

鄭 煌(1991-),男,湖北武漢人,中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)碩士研究生,主要從事環(huán)境地球化學(xué)方面研究.發(fā)表論文1篇.

2015-12-02

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41503103);湖北省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(2014CFB895)