青海湖流域主要河口區(qū)沉積物中重金屬元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

李少華，王學(xué)全①，蘭 嵐，高 琪，楊占武

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；3.青海省林業(yè)科學(xué)研究所，青海 西寧 810016)

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青海湖流域主要河口區(qū)沉積物中重金屬元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

李少華1，王學(xué)全1①，蘭 嵐1，高 琪2，楊占武3

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)草原與資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；3.青海省林業(yè)科學(xué)研究所，青海 西寧 810016)

為摸清青海湖流域重金屬的污染現(xiàn)狀，對流域內(nèi)11處河口區(qū)0～5 cm層沉積物進(jìn)行調(diào)查取樣，分析測定了表層沉積物中Zn、Cu、Pb、Hg、Ni、As、Cd和Cr 8種重金屬元素含量，并對其來源、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及污染狀況進(jìn)行評價(jià)。結(jié)果顯示：(1)青海湖流域沉積物中8種重金屬含量和介于151.61～277.31 mg·kg-1，平均值為209.65 mg·kg-1，略高于青海湖流域表層土壤環(huán)境背景值。重金屬含量由高到低依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd和Hg，其中As、Cr和Zn占8種重金屬總含量的73.63%。青海湖流域重金屬元素間具有相似來源，人類對重金屬元素的影響主要體現(xiàn)在交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)活動(dòng)上。重金屬地累積系數(shù)Igeo從大到小依次為As、Hg、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn和Pb，其中As的污染程度為偏中度，平均地累積指數(shù)Igeo為1.67。重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值從大到小依次為Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、Cr和Zn，其中Hg、Cd和As對綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR的平均貢獻(xiàn)率分別為40.76%、25.56%和25.53%。(2)近年來青海湖流域內(nèi)的交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)廢水、小城鎮(zhèn)化及旅游開發(fā)等人類活動(dòng)造成的重金屬排放問題已經(jīng)開始顯現(xiàn)，流域生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力不能將所有重金屬元素均凈化至低風(fēng)險(xiǎn)水平。因此，必須加強(qiáng)對中小河流與季節(jié)性河流中重金屬元素的監(jiān)測和預(yù)警，制定出針對性的治理和修復(fù)措施，保證青海湖流域內(nèi)不受重金屬污染的威脅。

青海湖流域；河口；沉積物；重金屬；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

青海湖流域位于我國西北干旱區(qū)、東部季風(fēng)區(qū)和青藏高寒區(qū)的過渡地帶,屬于全球氣候變化敏感區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)典型脆弱區(qū)[1],流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣,不僅與該區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有直接聯(lián)系,而且對三江源、柴達(dá)木以及海東等地區(qū)的生態(tài)建設(shè)和農(nóng)牧業(yè)發(fā)展具有重要影響[2]。近年來,隨著青海湖流域社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)顯著增加和自然環(huán)境的惡化[3],開發(fā)旅游資源、過度放牧、砍伐灌叢、建設(shè)道路和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)日益頻繁,固體廢棄物、工程垃圾和污水排放量逐年增加,導(dǎo)致青海湖流域面臨環(huán)境污染的威脅[4],對此應(yīng)該給予高度重視。

河口區(qū)不僅是天然河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,而且也是地球化學(xué)元素循環(huán)的重要場所,該區(qū)域沉積物是流域內(nèi)污染物的載體,可以反映河流生態(tài)環(huán)境狀況[5]。重金屬元素具有毒性持久和生態(tài)效應(yīng)復(fù)雜等特點(diǎn),被人們帶入環(huán)境后,會不斷地積累在土壤或河泥中,通過大氣、水體和食物鏈直接或間接地威脅著人類及其他生物的安全[6]。因此,了解河口沉積物中常見重金屬元素含量并對其進(jìn)行評價(jià),對于區(qū)域環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

目前,對青海湖流域重金屬的研究相對比較薄弱[7-11],并且僅限于局部區(qū)域(主要為環(huán)湖區(qū)),還沒有在青海湖流域尺度上進(jìn)行重金屬調(diào)查研究。鑒于此,筆者通過采集青海湖流域主要河流河口和天峻縣東南5 km布哈河中游處的表層沉積物,測定了Zn、Cu、Pb、Hg、Ni、As、Cd和Cr 8種重金屬元素含量,并對沉積物中重金屬的分布特征及元素來源進(jìn)行分析,最后結(jié)合地積累指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)河流沉積物中重金屬的污染等級和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值,以期為青海湖流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價(jià)提供科學(xué)依據(jù)及數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

青海湖流域處于我國東南暖濕季風(fēng)和西北干旱寒流的交匯區(qū),同時(shí)也受到西南部青藏高原和青海湖自身水體效應(yīng)的影響,屬于半干旱高寒氣候區(qū)[12]。研究區(qū)位于北緯36°15′～38°20′,東經(jīng)97°51′～101°20′之間,總面積29 661 km2;地勢為西北高、東南低,海拔在3 194～5 174 m之間,多年平均氣溫為-4.6～1.5 ℃。土壤主要類型有高山草原土、高山草甸土、山地灌叢草甸土、栗鈣土和風(fēng)沙土，植被主要類型有嵩草(Kobresiamyosuroides)、青海固沙草(Orinuskokonorica)、狗娃花(Heteropappushispidus)、芨芨草(Achnatherumsplendens)、紫花針茅(Stipapurpurea)、披堿草(Elymusdahuricus)、賴草(Leymussecalinus)和早熟禾(Poaannua)[13]。

1.2 樣品采集與測定

于2015年7月4日至8日對青海湖主要河口底泥進(jìn)行調(diào)查取樣。用GPS打點(diǎn)記錄采樣位置,樣點(diǎn)分布情況見圖1。在距凸岸0.5 m處的河流中使用不銹鋼抓泥斗采集0～5 cm深處沉積物,每個(gè)樣點(diǎn)前后間隔2 m處取樣，共計(jì)3次重復(fù),共采集33份樣品,裝入貼好標(biāo)簽的塑封袋中,最后放到4 ℃冰箱中冷藏。

圖1 青海湖流域各采樣點(diǎn)分布情況

樣品在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)冷凍干燥后,用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨,過0.147 mm孔徑尼龍篩;稱取0.50 g置于聚四氟乙烯(PTFE)消解罐中,加入10 mL純硝酸、4 mL高氯酸、6 mL純鹽酸和5 mL氫氟酸,用微波消解儀(GEM mars5)消解,然后將消解液定容至50 mL,經(jīng)微孔濾膜過濾至10 mL塑料管中,使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定稀釋后溶液中Cu、Zn、Pb、As、Ni、Cr、Hg和Cd元素,最后根據(jù)樣品重量和稀釋倍數(shù)計(jì)算各樣點(diǎn)平均值作為重金屬元素含量[14]。

樣品處理和測定過程中均使用分析純試劑和去離子水,測定2組平行樣,并插入3份空白對照和3份國家沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07318)與樣品同時(shí)進(jìn)行,重金屬元素平行樣間的相對偏差小于5%,標(biāo)準(zhǔn)物回收率在80%～120%之間。

1.3 評價(jià)方法

1.3.1 地累積指數(shù)法

采用MüLLER[15]提出的地累積指數(shù)可以評價(jià)現(xiàn)代沉積物中重金屬污染程度,計(jì)算公式為

(1)

式(1)中,Ci為元素i在沉積物中的實(shí)測含量,mg·kg-1;Bi為元素i在青海湖流域的環(huán)境背景值,mg·kg-1;1.5為考慮到成巖過程中可能會引起背景值變動(dòng)而取的常數(shù)。

1.3.2 潛在生態(tài)危害指數(shù)法

采用H?KANSON[16]提出的多種元素綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IR)可以直觀反映沉積物重金屬危害程度,計(jì)算公式如下:

(2)

式(2)中,Er,i為重金屬元素i的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);Cf,i為重金屬的富集系數(shù);Cs,i為重金屬i的實(shí)測含量,mg·kg-1;Cn,i為青海湖流域土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值,mg·kg-1;Tr,i為重金屬i的毒性系數(shù),Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Cr和Zn毒性系數(shù)分別為40、30、10、5、5、5、2和1。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行指標(biāo)間的Pearson相關(guān)分析、顯著性檢驗(yàn)和因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 青海湖流域主要河口沉積物的重金屬分布特征

河口沉積物中重金屬的分布狀況主要受到地球化學(xué)過程、流域水文規(guī)律和人類活動(dòng)等因素的影響。因此,根據(jù)河口沉積物中重金屬含量可以判斷研究區(qū)域受到污染的程度和分布范圍。由表1可知,青海湖流域河口沉積物樣品中As和Hg平均含量超出環(huán)境背景值,其余重金屬元素平均含量均不同程度低于青海湖流域表層土壤背景值,流域內(nèi)河口沉積物平均總含量略高于環(huán)境背景值,說明整體上已存在重金屬污染。

8種重金屬元素平均含量由高到低依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd和Hg,其中As、Cr和Zn占比為73.63%;標(biāo)準(zhǔn)差由大到小依次為Cr、As、Zn、Cu、Ni、Pb、Hg和Cd,其中Cr、As和Zn在各采樣點(diǎn)間差別較大,說明這3種重金屬可能存在點(diǎn)源污染;富集系數(shù)由大到小依次為As、Hg、Cu、Cd、Cr、Ni、 Zn和Pb,平均值為1.41;其中As富集系數(shù)高達(dá)4.77,Pb富集系數(shù)僅為0.80。河口沉積物中8種重金屬元素含量和為151.61～277.31 mg·kg-1,平均值為209.65 mg·kg-1,由高到低依次為黑馬河、倒淌河、天峻縣旁、哈爾蓋河、沙柳河、泉吉河、背景值、陽康曲、夏日格曲、布哈河、峻河和吉爾孟河。

表1 青海湖流域主要河口沉積物的重金屬含量

Table 1 Contents of heavy metals in the sediments of the inlet estuaries of the Qinghai Lake Valley

河口樣點(diǎn) w/(mg·kg-1)PbCrNiCuZnAsCdHg總和哈爾蓋河15.8353.6123.4722.6360.1663.810.320.13239.96沙柳河12.0349.8220.0918.2157.4461.240.250.12219.20泉吉河14.6845.0622.5615.8359.5057.030.280.14215.08吉爾孟河13.9428.6516.1313.3541.3937.920.170.06151.61峻河13.2133.5919.2212.2835.0452.380.150.07165.94陽康曲14.5244.9816.3415.3143.7647.820.160.05182.85夏日格曲16.7042.3018.9717.8238.9145.140.130.08180.05天峻縣旁17.9259.6319.7120.6956.2468.490.370.14243.19布哈河14.0336.4813.8816.7843.8645.660.160.07170.97黑馬河21.9667.9128.6025.5262.7470.120.250.21277.31倒淌河23.5256.8823.1626.3765.2564.380.220.19259.97平均值16.2147.1720.1918.6251.3055.820.230.12209.65標(biāo)準(zhǔn)差3.6811.844.154.6810.6910.700.110.0845.93流域背景值[17]20.4754.1724.9619.7264.2811.660.140.06195.46

2.2 青海湖流域河流沉積物中重金屬來源分析

對各樣點(diǎn)以上流域內(nèi)總?cè)丝诩岸嗄昶骄陱搅髁颗c8種重金屬含量進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果如表2所示。Pb與除Cu、Hg以外的5種重金屬,Ni與Cd及Cu與Cd之間不存在顯著相關(guān)性(P>0.05);其余重金屬指標(biāo)間具有顯著相關(guān)性(P<0.05);次級流域內(nèi)總?cè)丝跀?shù)與除Cr、Cd、Hg外的5種重金屬元素具有顯著相關(guān)性(P<0.05),次級流域內(nèi)多年年均徑流量與Cr、Cu、Cd、Hg存在顯著負(fù)相關(guān)性(P<0.05);這表明青海湖流域大部分重金屬元素具有相似來源,并且受到流域內(nèi)人類活動(dòng)所造成陸源污染的影響較大。

表2 河口沉積物中各重金屬元素含量間的相關(guān)系數(shù)

Table 2 Correlation coeffient matrix of the heavy metal elements in the sediments

指標(biāo)Pb含量Cr含量Ni含量Cu含量Zn含量As含量Cd含量Hg含量總?cè)丝贑r含量0.519Ni含量0.6370.768*Cu含量0.852*0.883*0.725*Zn含量0.5860.821*0.739*0.816*As含量0.5610.912*0.798*0.773*0.833*Cd含量0.2430.691*0.5110.5020.751*0.787*Hg含量0.785*0.836*0.889*0.876*0.894*0.869*0.671*總?cè)丝赱18]0.769*0.4370.845*0.902*0.753*0.718*0.3950.312年徑流量[19]-0.546-0.763*-0.610-0.734*-0.628-0.603-0.691*-0.766*0.753*

*表示P<0.05。

對8種重金屬進(jìn)行因子分析,結(jié)果如表3所示。2個(gè)公因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率為94.4%,分別解釋總方差的57.48%和36.92%,說明前2個(gè)公因子可以反映流域重金屬的污染來源。

表3 青海湖流域河口沉積物中重金屬的因子載荷分析

Table 3 Factor load analysis of the heavy metals in the sediments of the inlet estuaries

指標(biāo)因子X1因子X2公因子方差VPb含量0.73850.47600.6812Cr含量0.67260.41930.6243Ni含量0.70890.39720.6456Cu含量0.68200.35480.6590Zn含量0.73140.43070.5610As含量0.36810.64900.6105Cd含量0.40120.76150.7106Hg含量0.35140.70320.6075特征值λ4.3162.958貢獻(xiàn)率rc/%57.4836.92

Cu、Ni、Pb、Cr和Zn在因子X1上具有較高的載荷,機(jī)動(dòng)車剎車片、潤滑油、尾氣排放及其他金屬零部件的磨損是Zn、Ni、Cu和Cr的主要來源,Pb是機(jī)動(dòng)車污染標(biāo)識元素[20]。因此,因子X1代表交通運(yùn)輸污染。Hg、As、Cd在因子X2上具有較高的載荷,Cd為使用農(nóng)藥和化肥等農(nóng)業(yè)活動(dòng)的標(biāo)識元素,As和Hg主要存在于農(nóng)藥及農(nóng)業(yè)廢水中[21]。因此,因子X2代表農(nóng)業(yè)污染。綜上所述可知,在青海湖流域人類對重金屬元素的影響主要體現(xiàn)在交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)活動(dòng)等方面。

2.3 污染狀況與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

由表4可知,青海湖流域沉積物中8種重金屬平均地累積指數(shù)從高到低依次為As、Hg、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn和Pb,其中As、Hg和Cd的污染程度較高,As的平均Igeo為1.67,9.1%的樣點(diǎn)處于中度污染,且As在8種重金屬中所占比例最高。雖然Hg和Cd地累積污染指數(shù)平均值大于0,但并不能簡單地認(rèn)為青海湖流域受到Hg和Cd污染,因?yàn)榈捅尘皸l件下輕微污染也會導(dǎo)致高的地累積污染指數(shù)。其余5種重金屬地累積指數(shù)小于0,可見青海湖流域河流沉積物整體上受重金屬污染較輕。

結(jié)合表5～6可知,8種重金屬對青海湖流域河流沉積物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(Er,i)從高到低依次為Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、Cr和Zn,其中Pb、Cr、Ni、Cu和Zn 5種重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)輕微,沒有構(gòu)成生態(tài)威脅;As、Cd和Hg 3種重金屬元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子較高,平均Er,i分別為47.86、47.92和76.40,具有中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);各樣點(diǎn)沉積物中8種重金屬元素的IR值在120.71～274.67之間,平均為187.45,其中黑馬河和倒淌河面臨的重金屬風(fēng)險(xiǎn)最高;Hg、Cd和As對IR的平均貢獻(xiàn)率分別為40.76%、25.56%和25.53%,其余5種重金屬對IR的平均貢獻(xiàn)率僅為8.15%。

3 討論

青海湖流域是重要的水源涵養(yǎng)地和畜牧業(yè)區(qū),重金屬污染將對流域生態(tài)環(huán)境造成直接威脅,并最終會對人類造成不利影響。隨著青海湖流域社會經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的增加和自然環(huán)境的惡化,城鎮(zhèn)建設(shè)、修建公路、架設(shè)橋梁、開發(fā)旅游資源、農(nóng)牧業(yè)廢水和交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)日益頻繁,固體廢棄物、工程垃圾和污水排放量逐年增加,導(dǎo)致青海湖流域面臨生態(tài)環(huán)境污染的威脅逐漸顯現(xiàn)。筆者通過對青海湖流域主要河口沉積物中重金屬的研究發(fā)現(xiàn),僅依靠環(huán)境自凈能力不能將所有重金屬元素均凈化至低風(fēng)險(xiǎn)水平。重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度分析表明,Hg、Cd和As均處于中等水平,應(yīng)該引起注意。黑馬河、倒淌河和天峻縣旁河流沉積物重金屬含量高可能與車輛交通、景點(diǎn)旅游等人類活動(dòng)有密切關(guān)系,因?yàn)檫@3處樣點(diǎn)均在交通要道上,交通量大、路口、拐彎等剎車使用頻繁的路段,會導(dǎo)致路側(cè)河流沉積物中Zn、Pb、Cu、Cr含量偏高[22],充分體現(xiàn)了在青海湖流域交通運(yùn)輸與重金屬污染的密切聯(lián)系。夏日格曲、陽康曲、峻河和吉爾孟河河口處沉積物中Zn、As、Ni、Cr 4種重金屬含量較高,可能與樣點(diǎn)環(huán)境背景值有關(guān),主要來源于自然狀況下巖石碎屑物質(zhì)的風(fēng)化[23]。哈爾蓋河、沙柳河及泉吉河河口處部分重金屬元素含量較高,可能與該區(qū)域分布有青海湖農(nóng)場耕地有關(guān),因?yàn)镠g、As、Cd等重金屬元素主要來源于農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)的化肥及農(nóng)藥污染[24],這也說明農(nóng)業(yè)活動(dòng)是青海湖流域重金屬的來源之一。布哈河河口沉積物中重金屬含量相對不高,可能與其年徑流量較大、環(huán)境自凈能力較強(qiáng)有直接關(guān)系,其多年年均徑流量占地表入湖總徑流量的51.28%[25]。

表4 重金屬元素地累積指數(shù)(Igeo)污染評價(jià)結(jié)果

Table 4 Geo-cumulation indexes (Igeo) of the heavy metals

分級Igeo等級樣點(diǎn)所占比例/%PbCrNiCuZnAsCdHg0≤0無污染100100100100100045.545.51>0～1輕度污染000009.154.536.32>1～2偏中度污染0000081.8018.23>2～3中度污染000009.100平均值 -0.92-0.78-0.89-0.67-0.911.680.130.41

表5 重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估

Table 5 Potential ecological risk assessment of the heavy metals

河口樣點(diǎn) 單一元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Er,i)PbCrNiCuZnAsCdHg綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)IR哈爾蓋河3.871.984.705.740.9454.7368.5786.67227.20沙柳河2.951.844.034.620.8952.5253.5780.00200.42泉吉河3.591.664.524.010.9348.9160.0093.26216.88吉爾孟河3.411.063.263.380.6532.5236.4340.00120.71峻河3.231.243.853.110.5344.9232.1446.67135.69陽康曲3.551.663.273.880.6841.0134.2933.15121.49夏日格曲4.081.563.804.520.6138.7127.8653.68134.82天峻縣旁4.382.203.955.250.8758.7479.2993.33248.01布哈河3.431.352.784.260.6839.1634.2946.79132.74黑馬河5.362.515.736.470.9860.0453.58140.00274.67倒淌河5.742.104.636.691.0255.2147.14126.83249.36平均值3.961.744.044.720.8047.8647.9276.40187.45標(biāo)準(zhǔn)差0.880.430.821.190.179.1716.6635.7159.13

表6 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平分級劃分標(biāo)準(zhǔn)

Table 6 Criteria for grading of potential ecological risks

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級Er,iIR輕微<40<110中等40～80110～220較強(qiáng)>80～160>220～440很強(qiáng)>160～320極強(qiáng)>320>440

Er，i為單一元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；IR為綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

4 結(jié)論與建議

(1)青海湖流域河口重金屬元素含量由高到低依次為As、Zn、Cr、Ni、Cu、Pb、Cd和Hg,其中As、Cr和Zn占8種重金屬總含量的73.63%。經(jīng)相關(guān)分析和因子分析可知,青海湖流域重金屬元素間具有相似來源,人類對重金屬元素的影響主要體現(xiàn)在交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)活動(dòng)。重金屬地累積系數(shù)從大到小依次為As、Hg、Cd、Cu、Cr、Ni、Zn和Pb,其中As的污染程度為偏中度,平均Igeo為1.67。重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)從大到小依次為Hg、Cd、As、Cu、Ni、Pb、Cr和Zn,其中Hg、Cd和As對IR的平均貢獻(xiàn)率分別為40.76%、25.56%和25.53%。Cd、Hg、As的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害較高,需要引起人們注意。

(2)倒淌河與黑馬河等中小流域河口沉積物中重金屬含量較高,受到人類活動(dòng)的影響更顯著。然而，目前青海湖流域的環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)主要集中在布哈河、沙柳河和哈爾蓋河等大流域。因此,應(yīng)該加強(qiáng)對中小河流和季節(jié)性河流中重金屬元素的監(jiān)測和預(yù)警,制定出針對性的治理和修復(fù)措施,最終保證青海湖流域內(nèi)不受重金屬污染的威脅。

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(責(zé)任編輯： 陳 昕)

Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Sedimentsat Estuaries of Major Inlets of the Qinghai Lake Basin.

LI Shao-hua1， WANG Xue-quan1， LAN Lan1， GAO Qi2， YANG Zhan-wu3

(1.Institute of Desertification Studies, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;2.College of Grassland, Resources and Environment, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China;3.Qinghai Forestry Research Institute, Xining 810016, China)

In order to investigate the status of heavy metal pollution of Qinghai Lake Basin, samples of sediments were collected from 0-5 cm sediment layers at 11 sampling sites around the inlet estuaries of the lake for analysis of contents of 8 heavy metals (Zn, Cu, Pb, Hg, Ni, As, Cd and Cr) in an attempt to determine their sources, ecological risks and pollution statuses. Results show: (1) The total contents of the 8 heavy metals in the samples varied in the range of 151.61-277.31 mg·kg-1and averaged 209.65 mg·kg-1, which was slightly higher than the environmental background values of the surface soil in the Qinghai Lake Basin. In terms of concentration, the 8 elements followed an order of As > Zn > Cr > Ni > Cu > Pb > Cd > Hg, and As, Cr and Zn accounted for 73.63% of the total of the 8. The heavy metals in the sediment brought in by human activities came from similar sources, that are agriculture and transportation. In terms of geo-accumulation coefficient (Igeo) the heavy metal displayed an order of As > Hg > Cd > Cu > Cr > Ni > Zn > Pb. Among the 8, As tended to be moderate in pollution level, with an meanIgeobeing 1.67. In terms of potential ecological risk, the 8 heavy metals followed an order of Hg > Cd > As > Cu > Ni > Pb > Cr > Zn. Hg, Cd and As were the major contributors of the integrated potential ecological risk index (IR), contributing 40.76%, 25.56% and 25.53% respectively. And (2) In recent years, the problem of heavy metal pollution has emerged as a result of intensified human activities, such as transportation, discharge of waste water from agriculture, urbanization (or townization) and development of tourism in the basin. The ecosystem of the basin is not so capable of purifying all the heavy metal pollutions down to a low-risk level. Therefore, it is essential to intensify monitoring and early-warning of heavy metal pollution in the medium and small inlets and seasonal inlets of the Qinghai Lake Basin, and work out case-specific control and remediation measures, so as to ensure the basin free from heavy metal pollution.

Qinghai Lake Basin；estuary；sediment；heavy metal；ecological risk assessment

2015-11-26

國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41130640);林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404304)

X522

A

1673-4831(2016)06-0940-06

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.06.011

李少華(1992—),男,河南濮陽人,碩士生,研究方向?yàn)楦珊祬^(qū)水文水資源。E-mail: 2227401357@qq.com

① 通信作者E-mail: wxq@caf.ac.cn