香溪河沉積物重金屬形態(tài)分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

王林泉，羅玉紅，，3，戴澤龍，胥燾，，3，李曉玲，3，黃應(yīng)平，，3*

（1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌 443002；2.三峽大學(xué)三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北宜昌 443002；3.三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心，湖北宜昌 443002）

香溪河沉積物重金屬形態(tài)分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

王林泉1，羅玉紅1，2，3，戴澤龍2，胥燾1，2，3，李曉玲2，3，黃應(yīng)平1，2，3*

（1.三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌 443002；2.三峽大學(xué)三峽地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，湖北宜昌 443002；3.三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部工程研究中心，湖北宜昌 443002）

于2016年6月，在三峽庫(kù)區(qū)香溪河流域設(shè)置5個(gè)樣點(diǎn)，采集30個(gè)樣品，通過五步連續(xù)提取法對(duì)Pb、Cd、Cu、和Cr重金屬總量及形態(tài)進(jìn)行分析，運(yùn)用聚類分析法探討香溪河流域沉積物各重金屬的分布特征，利用基于形態(tài)學(xué)研究的次生相和原生相比值法對(duì)香溪河沉積物中重金屬進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。結(jié)果表明：研究區(qū)域重金屬的變異系數(shù)大小為Pb＞Cd＞Cu＞Cr，聚類分析將樣點(diǎn)分為三類，其中賈家店（XX04）為一類，三岔溝（XX01）、水庫(kù)干流與香溪河交匯處（XXCJ）為一類，峽口（XX06）、平邑口（XX08）為一類；形態(tài)分析表明，Cu主要以有機(jī)物及硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，Pb主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)存在，Cd主要以可交換態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)存在，Cr主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，樣點(diǎn)XX04與XX06上Cd的污染最為嚴(yán)重，大部分都在中度污染以上。綜合評(píng)價(jià)得出，Cd是香溪河沉積物污染較為嚴(yán)重的重金屬。

重金屬；形態(tài)；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；沉積物；香溪河

重金屬大多具有較強(qiáng)的地球化學(xué)活性，容易在水體、懸浮顆粒物及沉積物中遷移，同時(shí)還有很強(qiáng)的生物活性，能夠在生物鏈內(nèi)逐級(jí)富集，作為非降解元素型污染物，重金屬對(duì)水生生物具有致畸、致癌、致死的危害，甚至?xí)：Φ饺祟惖慕】导吧鎇1-3]。人類活動(dòng)產(chǎn)生的大量重金屬和有機(jī)污染物等進(jìn)入河流，經(jīng)過吸附、絮凝、生物累積等過程，轉(zhuǎn)移到河流沉積物，從而對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響[4]。沉積物不但是重金屬遷移轉(zhuǎn)化的主要?dú)w宿[5]，同時(shí)在外界條件適宜時(shí)，沉積物中的重金屬會(huì)重新釋放進(jìn)入水體，并造成二次污染。

水體沉積物中重金屬總量分析可以提供沉積物受污染狀況，但不能真實(shí)反映其潛在的生態(tài)危害性[6]。不同賦存形態(tài)重金屬的環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)也不同[7]，水體沉積物中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化、毒性及其潛在環(huán)境危害更大程度上取決于其賦存形態(tài)[8-9]。因此，對(duì)沉積物中重金屬形態(tài)組成的分析，不僅能有效識(shí)別重金屬的人為污染情況，而且能在一定程度上對(duì)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)價(jià)。目前常用的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可以了解重金屬的污染程度，但是難以區(qū)分沉積物中重金屬的自然來源和人為來源。這些方法未考慮不同形態(tài)金屬的生物可利用性、毒性的差異，因而難以真實(shí)評(píng)價(jià)其潛在的生物毒性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本文采用基于形態(tài)分析的次生相/原生相分布比值法（以存在于各次生相中的金屬總百分含量與存在于原生相中百分含量的比值來評(píng)價(jià)沉積相金屬的來源及污染水平）來進(jìn)行評(píng)估。

隨著三峽水利樞紐工程的興建，形成了世界上最大的人工水庫(kù)——三峽水庫(kù)，香溪河作為庫(kù)區(qū)中較大的支流，其生態(tài)環(huán)境問題更是引起了國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前對(duì)沉積物中的重金屬研究多集中在對(duì)局部地區(qū)的表層重金屬的含量分析，而對(duì)于沉積物中重金屬形態(tài)的分布特征與來源分析研究較少。對(duì)香溪河流域的研究主要集中在對(duì)消落帶土壤中重金屬的空間分布及污染評(píng)價(jià)[10-13]，淹水前后的含量變化[14-15]和重金屬的遷移轉(zhuǎn)化。

本文通過對(duì)香溪河流域5個(gè)樣點(diǎn)中4種主要重金屬含量的分析，研究其分布特征及來源。同時(shí)采用五步連續(xù)提取法研究香溪河流域沉積物中重金屬的形態(tài)分布及空間分布特征，利用基于形態(tài)學(xué)研究的次生相和原生相比值法對(duì)香溪河沉積物中重金屬進(jìn)行了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為合理預(yù)防和治理香溪河重金屬污染提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2016年6月利用“三峽環(huán)研號(hào)”在香溪河流域設(shè)站考察，根據(jù)不同水質(zhì)類別的差異性與岸邊周圍的環(huán)境特點(diǎn)從下游（香溪河與長(zhǎng)江交匯處）至上游（平邑口）共設(shè)置5個(gè)樣帶，樣點(diǎn)分布見圖1，依次為水庫(kù)干流與香溪河交匯處（XXCJ），三岔溝（XX01）接近支流與干流交匯處，消落帶主要為荒地，上緣有住戶，這兩個(gè)樣點(diǎn)位于香溪河流域下游；賈家店（XX04）為采樣流域中段，消落帶有農(nóng)業(yè)種植，上緣為林地，上游的峽口鎮(zhèn)是磷礦開采與加工的主要地區(qū)；峽口（XX06），緊靠峽口鎮(zhèn)，居民集中，平邑口（XX08）上游有黃磷礦，兩樣點(diǎn)間設(shè)有一貨運(yùn)碼頭與高速口。樣品采集過程中使用無擾動(dòng)的沉積物采樣器采取柱狀樣，每個(gè)樣點(diǎn)按深度不同分為6層，分別為0～3、4～6、7～9、10～12、13～15、16～18 cm，每個(gè)樣點(diǎn)取3個(gè)平行樣混合。將樣品自然風(fēng)干，剔除植物等雜物后，過100目篩，保存于干燥自封袋中，備用。

圖1 香溪河沉積物樣點(diǎn)分布圖Figure 1 Distribution of sampling sites for sediments in Xiangxi River

1.2 樣品分析

土壤中重金屬本底值采用HF-HNO3消解-原子吸收分光光度法測(cè)定（Pinnacle 900T，PerkinElmer型原子吸收光譜儀），土壤總磷采用堿熔-鉬銻抗分光光度法（HJ 632—2011）測(cè)定，總氮采用半微量凱氏法（LY/T 1228—1999）測(cè)定。根據(jù)多年來對(duì)不同形態(tài)重金屬的研究，本文采用五步連續(xù)提取法[16]。

可交換態(tài)（F1）：稱取1.00 g樣品于50 mL離心管中，加入8 mL 1 mol·L-1的MgCl2溶液（pH=7.0），25℃連續(xù)振蕩1 h，4000 r·min-1離心20 min，分離上層清液，轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，殘?jiān)? mL去離子水清洗，離心分離上清液轉(zhuǎn)入容量瓶，定容至50 mL待測(cè)。

碳酸鹽結(jié)合態(tài)（F2）：在F1的殘?jiān)屑尤? mL 1 mol·L-1的NaAc溶液（HAc調(diào)pH=5.0），25℃連續(xù)振蕩5 h，4000 r·min-1離心20 min，分離上層清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，殘?jiān)? mL去離子水清洗，離心分離上清液轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至50 mL待測(cè)。

Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)（F3）：在F2的殘?jiān)屑尤牒?0 mL 0.04 mol·L-1NH2OH·HCl的HAc（25%）溶液，（96±2）℃下恒溫水浴6 h，每30 min攪動(dòng)1次，4000 r·min-1離心20 min，分離上層清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，殘?jiān)? mL去離子水清洗，離心分離上清液轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至50 mL待測(cè)。

有機(jī)物及硫化物結(jié)合態(tài)（F4）：在F3的殘?jiān)屑尤? mL 0.02 mol·L-1的HNO3，5 mL 30%的H2O2，（85± 2）℃下恒溫水浴2 h，每30 min攪動(dòng)1次，再加3 mL 30%的H2O2，繼續(xù)水浴3 h（期間攪動(dòng)1次），取出冷卻到室溫后加含5 mL 3.2 mol·L-1NH4Ac的HNO3（20%）溶液，25℃連續(xù)振蕩30 min，4000 r·min-1離心20 min，分離上層清液轉(zhuǎn)入50 mL容量瓶，殘?jiān)? mL去離子水清洗，離心分離上清液轉(zhuǎn)入容量瓶中，定容至50 mL待測(cè)。

殘?jiān)鼞B(tài)（F5）：將F4所剩殘?jiān)D(zhuǎn)移到50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用HF+HNO3消解，過濾定容于50 mL容量瓶中，待測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基于形態(tài)學(xué)研究的次生相與原生相比值法[17]，對(duì)香溪河沉積物中重金屬進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：

Msec是沉積物次生相（即形態(tài)分析中可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物及硫化物結(jié)合態(tài)的統(tǒng)稱）的重金屬含量，Mprim是沉積物原生相（即形態(tài)分析中的殘?jiān)鼞B(tài)）中的重金屬含量。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：P＜1為無污染，1≤P＜2為輕度污染，2≤P＜3為中度污染，P≥3為重度污染。這樣，通過計(jì)算研究區(qū)域次生相與原生相的比值，可以區(qū)分重金屬污染的來源，更能反映和評(píng)價(jià)沉積物中重金屬的污染水平。

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積物中重金屬含量的分布特性

變異系數(shù)作為反映統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)波動(dòng)大小特征的參數(shù)，可在一定程度上對(duì)該元素的污染狀況特征進(jìn)行描述，結(jié)果見表1。監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)沉積物中重金屬Pb平均含量為46.38 mg·kg-1，Cd為0.98 mg·kg-1，Cu為53.88mg·kg-1，Cr為81.81 mg·kg-1。各重金屬的變異系數(shù)大小為Pb＞Cd＞Cu＞Cr，均大于20%，其中Pb的變異系數(shù)則達(dá)到45.3%。說明香溪河沉積物重金屬空間分布具有一定的差異性，Pb在各采樣點(diǎn)沉積物之間的變異性較大，反映了各點(diǎn)位間Pb污染有較大的差異，同時(shí)在一定程度上揭示了沉積物中Pb受人為的污染較大，Cr的變異性最小則反映了各點(diǎn)位之間Cr污染程度相似性較大。

表1 沉積物中重金屬含量（mg·kg-1）Table 1 Content of heavy metals in sediments（mg·kg-1）

為了探究各樣點(diǎn)重金屬污染的接近程度，利用SPSS 20.0對(duì)香溪河沉積物30個(gè)樣品中的4種重金屬進(jìn)行聚類分析。如圖2所示，香溪河點(diǎn)位沉積物中重金屬的污染大體可分為3類，即XX04樣點(diǎn)分為1類，XX06和XX08分為1類，XXCJ與XX01分為1類。實(shí)地調(diào)查可知，XX04點(diǎn)位于采樣流域中段，峽口鎮(zhèn)下游，而峽口鎮(zhèn)又是磷礦開采與加工的主要地方，部分開采、煉礦技術(shù)相對(duì)落后。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，Cd廣泛存在于各種礦石中，尤其是磷礦[18]，而且香溪河流域中小型企業(yè)未處理廢水排放量一度達(dá)到5 820.50 t·d-1[19]，污水經(jīng)尾礦沉淀池簡(jiǎn)單處理后直接排入香溪河中，從而導(dǎo)致重金屬特別是Cd的污染加重[20]。XX06與XX08位于流域上游，峽口（XX06）緊靠峽口鎮(zhèn)，居民集中，平邑口（XX08）上游有黃磷礦，這兩個(gè)樣點(diǎn)也與磷礦的加工有關(guān)，而且兩樣點(diǎn)間設(shè)有一貨運(yùn)碼頭與高速公路口，船行量與車流量較大，輪船與汽車的尾氣排放、工業(yè)廢水、生活污水的排放都會(huì)導(dǎo)致這段流域的生態(tài)問題。最后將XXCJ與XX01分為一類，因?yàn)檫@兩個(gè)樣點(diǎn)位于流域下游，兩岸消落帶主要為荒地，上緣有住戶，主要的污染來源可能為生活廢水與柑橘加工打蠟場(chǎng)[10，19]。

2.2 沉積物中各重金屬含量相關(guān)性分析

重金屬在土壤中的地球化學(xué)行為與土壤性質(zhì)相關(guān)[21]，同時(shí)由于地球化學(xué)條件的相似性，以及造成土壤污染的污染源中金屬元素共存性，導(dǎo)致土壤重金屬在總量上存在一定的相關(guān)[22]。

沉積物中重金屬的來源主要有人為因素與自然來源，其中人為因素如工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通等直接或間接排放的重金屬對(duì)環(huán)境污染起著主要的作用。地表的重金屬又將通過徑流隨著顆粒物進(jìn)入水體，并在沉積物中積累[23-24]。

為了進(jìn)一步分析香溪河沉積物中4種重金屬的空間相關(guān)性及來源，采用SPSS 20.0軟件對(duì)沉積物中重金屬含量及部分理化性質(zhì)進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析，重金屬之間顯著性相關(guān)關(guān)系說明其具有相似的污染程度和污染源[25]，結(jié)果見表2。Cu與Cr在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)，Pb、Cd、Cu之間不存在顯著性相關(guān)關(guān)系，總磷與Cd、Cu、Cr，總氮與Cu、Cr均存在顯著性相關(guān)，也從另一個(gè)側(cè)面反映了Cd的污染可能與磷礦的開采和應(yīng)用有關(guān)。香溪河沿岸分布著農(nóng)業(yè)林用地，季節(jié)性施加的氮肥、磷肥以及噴灑的農(nóng)藥對(duì)香溪河庫(kù)岸重金屬的污染有一定的貢獻(xiàn)[26]，由于三峽庫(kù)區(qū)周期性的蓄水，庫(kù)岸中的重金屬也將進(jìn)入水體，從而影響沉積物中重金屬的含量。香溪河流域礦產(chǎn)資源豐富，據(jù)報(bào)道，Cu、Cr主要來源于香溪河流域的自然礦石風(fēng)化[27]，一些礦區(qū)廢水和礦渣堆也可能同時(shí)含有Cu、Cr[28-29]。沉積物中Pb、Cd、Cu的來源比較廣泛，可能受到多方面的影響，并不屬于同一污染來源。

圖2 聚類分析結(jié)果Figure 2 Dendrogram indicating relatedness of sites with heavy metal contamination among samples

表2 沉積物中各重金屬含量的相關(guān)性（n=30）Table 2 Correlation of different heavy metals concentration in sediments（n=30）

2.3 沉積物中重金屬的不同形態(tài)

2.3.1 各形態(tài)比例分布

對(duì)沉積物中重金屬形態(tài)組成的分析，不僅能有效識(shí)別重金屬的人為污染情況，而且能在一定程度上對(duì)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)作出評(píng)價(jià)，根據(jù)上述五步連續(xù)提取法進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 重金屬各形態(tài)的比例分布Figure 3 Distribution ratio of heavy metal fractions

Cu主要以有機(jī)物-硫化物結(jié)合態(tài)（9.1%～27.5%）和殘?jiān)鼞B(tài)存在，說明香溪河中有機(jī)物及硫化物對(duì)Cu的吸持能力較強(qiáng)，與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果一致[30]。這可能和Cu具有相對(duì)較強(qiáng)的絡(luò)合能力有關(guān)，更容易與沉積物中的腐殖質(zhì)等有機(jī)物形成絡(luò)合物或螯合物，從而被沉積物所附著，因此沉積物中的Cu較多的存在于有機(jī)物相中。

Pb在沉積物中主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)存在，其中鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Pb可以達(dá)到14.3%～51.3%。研究表明[25]，碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬對(duì)環(huán)境因子pH較為敏感，隨著pH的降低，碳酸鹽中的重金屬將會(huì)解吸進(jìn)入到水體中。鐵錳氧化物主要受環(huán)境氧化還原電位影響，有研究顯示，沉積物間隙水中的Pb主要來自于還原性溶解鐵錳氧化物，使得吸附于其上的Pb解吸下來[31-32]。

Cd主要以可交換態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)存在，可交換態(tài)比例較高說明其形態(tài)穩(wěn)定性較差[34]，香溪河沉積物中Cd的形態(tài)呈現(xiàn)較大的生物可利用性，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大。

與其他3種重金屬相比，沉積物中Cr的可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)并未檢測(cè)到，其主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，可達(dá)到94.9%以上，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[34-36]。由于殘?jiān)鼞B(tài)重金屬存在于礦物晶格中，只有風(fēng)化過程才能將其釋放，而風(fēng)化過程是以地質(zhì)年代計(jì)算的，相對(duì)于生命周期來說，殘?jiān)鼞B(tài)基本上不為生物所利用，較難發(fā)生解吸進(jìn)入水環(huán)境中[37]，因而在沉積物中的Cr重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最低。

2.3.2 次生相與原生相分布比值法

利用基于形態(tài)學(xué)研究的次生相與原生相比值法對(duì)香溪河沉積物進(jìn)行分析，考慮了在重金屬的生物地球化學(xué)循環(huán)中不同存在形態(tài)差異所產(chǎn)生的影響，能更為直觀地反映沉積物中金屬的活性和生物可利用性，進(jìn)而評(píng)價(jià)其潛在的生物毒性和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[38-39]。由圖4可見，香溪河沉積物中，Cr的次生相與原生相比值均在0.084以下，Pb的比值在0.059～0.613之間，兩重金屬P值均在1以下，而Cu僅在XX01點(diǎn)位有樣品P值在1～2之間。說明香溪河沉積物中Cr、Pb及Cu的大部分樣點(diǎn)無污染，Cu在XX01有輕度污染。對(duì)于Cd來說，有5個(gè)樣品屬于重度污染，8個(gè)樣品屬于中度污染，7個(gè)樣品屬于輕度污染，從點(diǎn)位來分析，相比于其他點(diǎn)位，Cd在XX04與XX06上污染更為嚴(yán)重。這是因?yàn)檫@兩個(gè)樣點(diǎn)緊靠磷礦開采與加工的主要地區(qū)峽口鎮(zhèn)，且兩岸分布著大面積的果園，化肥與農(nóng)藥的使用會(huì)帶來一定量的Cd污染，同時(shí)樣點(diǎn)緊靠峽口鎮(zhèn)，人口密集，兩岸公路交通繁忙，汽車也會(huì)帶來一定量的Cd污染[27]，這均說明Cd受人類活動(dòng)較為顯著。而隨著垂直深度的增加，樣點(diǎn)污染程度在深度為12 cm之上增加較大，可能是近代人為排放干擾更為顯著和多樣造成[40]，說明沉積物中重金屬呈現(xiàn)縱向遷移的趨勢(shì)，表層沉積物重金屬的活性成分較高。

圖4 香溪河沉積物P值（次生相與原生相分布比值）的變化Figure 4 The Pconcentration（the ratio of secondary phase and primary phase）in the sediments of Xiangxi River

3 結(jié)論

（1）監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)沉積物中各重金屬的變異系數(shù)大小為Pb＞Cd＞Cu＞Cr。聚類分析將樣點(diǎn)分為3類，從空間分布上來看，重金屬含量較高的區(qū)域主要為人口密集地區(qū)，說明沉積物中重金屬污染具有明顯的地域性，與人類活動(dòng)相關(guān)。

（2）對(duì)重金屬形態(tài)比例進(jìn)行分析，Cd、Cu、Pb的沉積物次生相比例大部分大于50%，有較高的二次釋放潛力，沉積物中Cr的原生相比例達(dá)到了94.9%，說明Cd、Cu、Pb的活性較大，極有可能發(fā)生嚴(yán)重的污染，而Cr的污染風(fēng)險(xiǎn)較低。

（3）由次生相與原生相分布比值法結(jié)果可知，在香溪河流域沉積物中，Cr與Pb無污染，Cu僅在XX01點(diǎn)處有輕度污染，Cd在XX04與XX06污染較為嚴(yán)重。綜合來看，Cd是香溪河沉積物污染較為嚴(yán)重的重金屬，對(duì)其潛在危害應(yīng)高度重視。

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Characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in sediments of the Xiangxi River

WANG Lin-quan1,LUO Yu-hong1,2,3,DAI Ze-long2,XU Tao1,2,3,LI Xiao-ling2,3,HUANG Ying-ping1,2,3*
（1.Water Resources and Environmental Engineering,Three Gorges University,Yichang 443002,China;2.Geological Disasters in the Three Gorges Area and Ecological Environment Collaborative Innovation Center in Hubei Province Three Gorges University,Yichang 443002,China;3.Ministry of Education,Engineering Research Center of the Ecological Environment of the Three Gorges Reservoir Area of the Three Gorges University,Yichang 443002,China）

In June 2016,30 sediment samples were collected from 5 sampling sites in the Xiangxi River Basin of the Three Gorges Reservoir area.The concentration and fraction of Pb,Cd,Cu,and Cr were analyzed using a five-step continuous extraction method.The distribution of heavy metals in the sediments was evaluated by clustering analysis.The secondary and primary ratios of heavy metals in sediments were analyzed by morphological methods.The coefficient of variation of the heavy metals was in the following order：Pb＞Cd＞Cu＞Cr.The samples were divided into three categories using clustering analysis：XX04 in the first category,XX01 and XXCJ in the second category,and XX06 and XX08 in the third category.The morphological analysis showed that Cu was mainly present in the inorganic sulfide-bound fraction and the residual fraction.Pb was mainly present in the carbonate-bound,Fe-Mn-oxide,and residual fractions.Cd was mainly present in the exchangeable and residual fractions,and Cr was mainly present in the residual fraction.The ecological risk assessment showed that the XX04 and XX06 samples were seriously polluted.Finally,Cd is the main heavy metal pollutant in Xiangxi River sediments.

heavy metal;fraction;ecological risk assessment;sediment;Xiangxi River

X820.4

A

1672-2043（2017）08-1610-08

10.11654/jaes.2017-0255

2017-03-02

王林泉（1993—），男，福建福安人，碩士研究生，主要從事生態(tài)水利學(xué)研究。E-mail：505331304@qq.com

*通信作者：黃應(yīng)平E-mail：chem_ctgu@126.com

國(guó)家水專項(xiàng)子課題（2012ZX07104-003-04）；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD08009002）；科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目（S2013GMD100042）；湖北省創(chuàng)新群體項(xiàng)目（2015CFA021）

Project supported：Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment in the Nation Twelfth Five-year Plan of China （2012ZX07104-003-04）；National Key Research and Development Plan（2016YFD08009002）；Technology Benefit Plan（S2013GMD100042）；Natural Science Foundation for Innovation Group of Hubei Province，China（2015CFA021）

王林泉，羅玉紅，戴澤龍，等.香溪河沉積物重金屬形態(tài)分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（8）：1610-1617.

WANG Lin-quan,LUO Yu-hong,DAI Ze-long,et al.Characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in sediments of the Xiangxi River[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（8）：1610-1617.