巢湖市城區(qū)黑臭水體綜合水質(zhì)與底泥重金屬污染研究

熊鴻斌, 周 鋼

(合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

黑臭水體底泥中沉積了大量的有機(jī)質(zhì)、氮磷營養(yǎng)鹽及重金屬等物質(zhì),是造成水體黑臭的重要 “ 源” 和“匯”[1]。目前對(duì)城區(qū)黑臭水體的研究主要集中于水體黑臭監(jiān)測與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、黑臭綜合評(píng)價(jià)體系、黑臭綜合治理等方向。文獻(xiàn)[2]在水體黑臭感官指標(biāo)與水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了北京市水體黑臭監(jiān)測指標(biāo)體系,并建立了黑臭分級(jí)評(píng)價(jià)方法;文獻(xiàn)[3]實(shí)地調(diào)研了天津市中心城區(qū)19條河道的水質(zhì)情況,選擇 BOD5、 CODMn、NH3-N、總磷(total phosphorus,TP)、溶解氧(dissolved oxygen,DO)為水體黑臭評(píng)價(jià)的關(guān)鍵指標(biāo),構(gòu)建了水體水質(zhì)及黑臭綜合評(píng)價(jià)體系,確定了水體黑臭的單因子及綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指標(biāo)閾值;文獻(xiàn)[4]利用固體生物促生劑對(duì)黑臭河水進(jìn)行凈化處理,18 d后COD、總氮(total nitrogen,TN)、NH3-N及TP的去除率分別達(dá)到39.54%、87.89%、98.82%、82.78%;文獻(xiàn)[5]在對(duì)淅川縣城河道水體黑臭原因分析后,對(duì)沿河居民分散排污口和合流制排污口提出了不同的截污方案,工程實(shí)施1 a后河道黑臭現(xiàn)象基本消除。

目前國內(nèi)對(duì)于城區(qū)黑臭水體的治理思路是去除水體中過剩的有機(jī)質(zhì)、氮磷營養(yǎng)鹽并長期維持在一定界限之下,從而達(dá)到消除黑臭的目的,對(duì)底泥中重金屬污染的研究較少。本文以巢湖市城區(qū)6個(gè)典型黑臭水體(陸家河、世紀(jì)大道中溝、安城圩干渠、灘圩新村水塘、東撇洪溝及賈灘圩十字干渠)為研究對(duì)象,選用地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法及污染負(fù)荷指數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),并根據(jù)參評(píng)重金屬元素種類和數(shù)量對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整,對(duì)底泥重金屬污染特征進(jìn)行研究,以期為巢湖市城區(qū)黑臭水體的綜合治理提供技術(shù)支持,并為類似黑臭水體的綜合治理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

巢湖市位于安徽省中部,江淮丘陵南部,地處東經(jīng)117°25′～117°58′和北緯31°16′～32°之間,屬于長江流域;處于省會(huì)合肥與沿江城市蕪湖2個(gè)城市之間,是省內(nèi)長江經(jīng)濟(jì)帶和淮南鐵路沿線經(jīng)濟(jì)帶的交匯區(qū),屬于安徽省皖中經(jīng)濟(jì)區(qū);是省會(huì)合肥至沿江城市和皖南經(jīng)濟(jì)區(qū)的交通走廊之一,也是合肥經(jīng)濟(jì)圈的東翼城市。巢湖市城區(qū)三面環(huán)山,一面濱湖,巢湖為全國五大淡水湖之一。巢湖市東接含山縣,南鄰無為縣,西與肥東縣、全椒縣接壤；境內(nèi)有山、有水、有圩田,是著名的魚米之鄉(xiāng)。

巢湖市城區(qū)所在居巢區(qū)東西寬約50.8 km,南北長約80.6 km,總面積2 063 km2,約占全省總面積的1.47%,其中城區(qū)內(nèi)巢湖水面面積511.88 km2,約占整個(gè)巢湖水面面積的2/3。

1.2 樣品采集與分析

2017年3月對(duì)巢湖市城區(qū)6個(gè)典型黑臭水體的表層水和沉積物進(jìn)行采集,共采集27份表層水樣和27份表層底泥物樣,采樣點(diǎn)位置信息如圖1所示。

圖1 巢湖市城區(qū)黑臭水體采樣點(diǎn)分布

表層水樣在水面下0.5 m采集后用0.45 μm 微孔濾膜現(xiàn)場過濾,并加酸保存,測定DO、CODCr、BOD5、 NH3-N及TP等5個(gè)指標(biāo),DO采用多功能水質(zhì)測定儀現(xiàn)場測定,CODCr采用重鉻酸鉀法測定,BOD5采用稀釋與接種法測定,NH3-N采用納式試劑光度法測定,TP采用鉬酸銨分光光度法測定。采用柱狀采樣器在水樣采集點(diǎn)的正下方采集表層10 cm無擾動(dòng)柱狀泥樣,每個(gè)采樣點(diǎn)共采集3個(gè)子樣品,混合成1個(gè)樣品,樣品在冷凍干燥機(jī)中烘至恒質(zhì)量,去除樣品中的沙石和動(dòng)植物殘?bào)w,粉碎研磨過150目篩,采用 HNO3-H2O2-HClO4消解體系消解底泥樣品,樣品中Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、Cr及As的測定使用7700X 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀,Hg的測定使用 Hydra-c 型全自動(dòng)測汞儀。

1.3 城市黑臭水體評(píng)價(jià)方法

1.3.1 評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo)的選取

國內(nèi)外對(duì)于城區(qū)黑臭水體評(píng)價(jià)的研究,評(píng)價(jià)指標(biāo)選用頻率較高的是CODCr、BOD5、NH3-N及DO,綜合化學(xué)指標(biāo)方面建立了以CODCr、BOD5、NH3-N、TP及DO等為常規(guī)指標(biāo)的表征方法。文獻(xiàn)[6]選取CODCr、BOD5、NH3-N、TP、DO、Fe及Mn作為黑臭評(píng)價(jià)指標(biāo),并選用反向傳播(back propogation,BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)隸屬度函數(shù)建立黑臭評(píng)價(jià)模型,計(jì)算結(jié)果與水體實(shí)際黑臭情況基本吻合;文獻(xiàn)[7]研究表明CODCr、BOD5、NH3-N、DO、pH值、硝酸鹽氮、有機(jī)污染物、水溫等指標(biāo)與黑臭水體具有較高的相關(guān)性,前4項(xiàng)指標(biāo)在大多黑臭水體評(píng)價(jià)研究中被采用。本文通過綜合分析黑臭控制指標(biāo)、巢湖市城區(qū)水體污染特點(diǎn)、所選研究水體水質(zhì)現(xiàn)狀及其黑臭產(chǎn)生原因,選擇CODCr、BOD5、NH3-N、TP及DO作為巢湖市城區(qū)水體黑臭評(píng)價(jià)指標(biāo),并結(jié)合綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法構(gòu)建巢湖市城區(qū)黑臭水體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.3.2 單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)Pi由一位整數(shù)、小數(shù)點(diǎn)后2位有效數(shù)字組成[8-9],可表示為:

Pi=X1.X2X3

(1)

其中,X1為第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的水質(zhì)類別;X2為監(jiān)測數(shù)據(jù)在X1類水質(zhì)變化區(qū)間所處的位置,按四舍五入的原則在0～9之間確定取值;X3為水質(zhì)類別與功能區(qū)劃設(shè)定類別的比較結(jié)果,根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染程度,為1位或2位有效數(shù)字。

單項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)計(jì)算公式如下:

(1) 當(dāng)水質(zhì)介于Ⅰ～Ⅴ類水之間時(shí),有

(2)

(3)

(2) 當(dāng)水質(zhì)劣于Ⅴ類水時(shí),有

Pi=6+(ρi-ρi5上)/ρi5上

(4)

PDO=6+(ρDO5下-ρDO)/ρDO5下

(5)

其中,Ki表示第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)所處的水質(zhì)類別;ρi為第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的實(shí)測質(zhì)量濃度;ρiK上、ρiK下分別為第i項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)在K類水質(zhì)區(qū)間的上限值與下限值;ρDO為DO實(shí)測質(zhì)量濃度;ρDOK上、ρDOK下分別為DO在K類水質(zhì)區(qū)間的上限值與下限值。

1.3.3 綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法

綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)Iwq是以單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)為基礎(chǔ)[10-11],對(duì)河流水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),其數(shù)字形式組成為:

Iwq=X4.X5X6X7

(6)

其中,X4為水體的綜合水質(zhì)類別;X5為綜合水質(zhì)在X4類水質(zhì)變化區(qū)間所處位置;X6為參與整體水質(zhì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)中劣于功能區(qū)目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo)個(gè)數(shù);X7為綜合水質(zhì)類別與水體功能區(qū)類別的比較結(jié)果。綜合水質(zhì)級(jí)別判斷標(biāo)準(zhǔn)見表1所列。

表1 綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

綜合水質(zhì)指數(shù)X4.X5是綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的核心,由各單項(xiàng)指標(biāo)水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)的平均值P0與最大值Pmax構(gòu)成,計(jì)算公式[12-13]為:

X4.X5=(P0+Pmax)/2

(7)

(8)

1.4 底泥重金屬污染評(píng)價(jià)方法

1.4.1 地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)法由Müller于1979年提出,主要用于描述單個(gè)元素對(duì)環(huán)境的污染程度。地累積指數(shù)Igeo作為定量指標(biāo),現(xiàn)已廣泛用于研究水環(huán)境底泥中重金屬污染程度,其計(jì)算公式[14]為:

(9)

其中,wn為沉積物中重金屬元素n的實(shí)測質(zhì)量比;k為考慮到成巖作用可能會(huì)引起背景值變動(dòng)而設(shè)定的常數(shù)(一般取值1.5);Bn為金屬元素n的地球化學(xué)背景值,本文使用安徽省土壤重金屬元素背景值作為參比值 (As、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb及Zn的背景值分別為9.0、0.097、20.4、0.033、29.8、26.6、62.0 mg/kg)[15-16]。

根據(jù)Igeo的大小將重金屬污染程度劃分為7級(jí),具體分級(jí)情況見表2所列。

表2 Igeo污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.2 污染負(fù)荷指數(shù)法

污染負(fù)荷指數(shù)法是 Tomlinson等在重金屬污染水平的分級(jí)研究中提出的一種評(píng)價(jià)方法,此方法直觀地反映各重金屬元素污染程度以及重金屬元素在時(shí)間、空間上的變化趨勢。某一區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)(Lzone)的計(jì)算公式[17]為:

Fn=wn/Bn

(10)

(11)

(12)

其中,Fn為重金屬元素n的最高污染系數(shù);Lsite為某一樣品點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù);N為參加評(píng)價(jià)的元素種類數(shù);m為該區(qū)域內(nèi)所包含的樣品點(diǎn)數(shù)。污染負(fù)荷指數(shù)(L)具體污染分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3所列。

表3 污染負(fù)荷指數(shù)(L)污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法由瑞典學(xué)者Hakanson提出,該方法將重金屬元素含量、重金屬的生態(tài)與環(huán)境影響和毒理學(xué)有機(jī)結(jié)合,被廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)沉積物中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[18-19]。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(risk index,RI)計(jì)算公式為:

Cfn=wsn/Cn

(13)

Ern=TrnCfn

(14)

R=∑Ern=∑TrnCfn

(15)

其中,Cfn為沉積物中重金屬元素n的污染富集系數(shù);wsn為沉積物中重金屬元素n的實(shí)測質(zhì)量比;Cn為重金屬元素n的參比值,本文使用安徽省土壤重金屬元素背景值作為參比值;Trn為重金屬元素n的毒性響應(yīng)因子;Ern為重金屬元素n的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù);R為底泥中多種重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。As、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb及Zn的毒性響應(yīng)因子(Trn)分別為10.0、30.0、2.0、40.0、5.0、5.0、1.0。

Hakanson研究表明[20],Ern值風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的第1級(jí)上限值由非污染的污染富集系數(shù)(Cfn=1)與參評(píng)污染物中最大Trn相乘得到,其他風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的上限值分別由上一級(jí)的分級(jí)值乘以2得到。本研究的7種重金屬中,Hg的Tr值最大(40.0),據(jù)此得到本研究Ern的第1級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為“<40”,其余依次乘以2得到。

由于RI的大小與參評(píng)重金屬元素的種類和數(shù)量有關(guān),因此應(yīng)用RI進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí),需要根據(jù)參評(píng)重金屬元素的種類和數(shù)量對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)文獻(xiàn)[21]的研究做如下調(diào)整:先以Hakanson的第1級(jí)分級(jí)界限值(150)除以8種污染物(多氯聯(lián)苯(polychlorinated biphenyls,PCBs)、Hg、Cd、As、Pb、Cu、Cr及Zn)的Tr總和(133)[20],得到單位Tr的RI分級(jí)值(1.13);然后將該分級(jí)值乘以本研究7種重金屬元素的Tr總和(93),將所得數(shù)值在十位取整數(shù)得到RI第1級(jí)界限值(1.13×93=105.09≈100),其他級(jí)別的分級(jí)值分別由上一級(jí)的分級(jí)值乘以2得到。

根據(jù)Ern和RI進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表4所列。

表4 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 城市黑臭水體評(píng)價(jià)

按照(2)～(5)式、(7)～(8)式計(jì)算各采樣區(qū)的單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)(Pi)與綜合水質(zhì)指數(shù)(X4.X5),結(jié)果見表5所列。

由表5可知,6個(gè)采樣區(qū)的X4.X5從大到小依次為灘圩新村水塘、賈灘圩十字干渠、東撇洪溝、世紀(jì)大道中溝、安城圩干渠、陸家河,其X4.X5均大于7.0。

表5 各采樣區(qū)單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)(Pi)與綜合水質(zhì)指數(shù)(X4.X5)

由此可知，采樣區(qū)水質(zhì)皆為劣Ⅴ類且黑臭,其中灘圩新村水塘黑臭情況最為嚴(yán)重。

2.2 底泥重金屬評(píng)價(jià)

2.2.1 地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)

本研究以安徽省土壤重金屬元素背景值作為參比值,按照(9)式計(jì)算各采樣區(qū)底泥重金屬元素(As、Cd、Cu、Hg、Ni、Pb及Zn)的地累積指數(shù)(Igeo),結(jié)果見表6所列。

表6 各采樣區(qū)各重金屬元素地累積指數(shù)(Igeo)

6個(gè)采樣區(qū)底泥中重金屬元素的Igeo從大到小排序特征各有差異;Cd是最主要的污染物,其中4個(gè)采樣區(qū)底泥中Cd的Igeo污染級(jí)別為2,屬于偏中度污染。具體情形如下:東撇洪溝,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 Ni、Pb、Zn、As,Cd為偏中度污染;安城圩干渠,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、Zn、 Ni、Pb、As,Cd為偏中度污染;世紀(jì)大道中溝,排序?yàn)镃d、Cu、Zn、 Hg、Pb、 Ni、As,Cd的 Igeo污染級(jí)別為1,屬于輕度污染;陸家河,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 Ni、Zn、Pb、As,Cd為偏中度污染;賈灘圩十字干渠,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 Ni、Zn、As、Pb,Cd為偏中度污染;灘圩新村水塘,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 Ni、Zn、As、Pb,Cd的Igeo污染級(jí)別為1,屬于輕度污染。綜上所述，對(duì)于6個(gè)采樣區(qū)，底泥中的主要金屬污染物是Cd 、Hg 及Cu，且4個(gè)采樣區(qū)Cd、 Hg、 Cu、 Ni的Igeo依次減小。

2.2.2 污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)

本研究以安徽省土壤重金屬元素背景值作為參比值,按照(10)～(12)式計(jì)算各采樣區(qū)底泥中重金屬的污染負(fù)荷指數(shù)(Lzone),結(jié)果見表7所列。

由表7可知,各采樣區(qū)底泥中重金屬綜合污染程度排序從大到小依次為陸家河、安城圩干渠、東撇洪溝、世紀(jì)大道中溝、賈灘圩十字干渠、灘圩新村水塘,6個(gè)采樣區(qū)Lzone在1.23～1.70之間,皆屬于中等污染。

表7 各采樣區(qū)污染負(fù)荷指數(shù)(Lzone)

2.2.3 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)

本研究以安徽省土壤重金屬元素背景值作為參比值,按照(13)～(15)式計(jì)算各采樣區(qū)重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Ern)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI),結(jié)果見表8所列。

表8 各采樣區(qū)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Ern)與指數(shù)(RI)

根據(jù)各重金屬元素Er可得底泥中重金屬元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高低及主要風(fēng)險(xiǎn)來源。

(1) 6個(gè)采樣區(qū)底泥中重金屬元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別由高到低排序特征有差異;Cd和Hg是主要的風(fēng)險(xiǎn)來源,兩者對(duì)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)高達(dá)83.22%～90.17%。具體情形如下:東撇洪溝,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 As、Ni、Pb、Zn,Cd和Hg的貢獻(xiàn)為88.62%;安城圩干渠,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 As、Ni、Pb、Zn,Cd和Hg的貢獻(xiàn)為87.25%;世紀(jì)大道中溝,排序?yàn)镃d、 Hg、 Cu、 Ni、Pb、Zn、As,Cd和Hg的貢獻(xiàn)為87.86%;陸家河,排序?yàn)镃d、 Hg、As、 Cu、Ni、Pb、Zn,Cd和Hg的貢獻(xiàn)為87.97%;賈灘圩十字干渠,排序?yàn)镃d、 Hg、 As、Cu、Ni、Pb、Zn,Cd和Hg的貢獻(xiàn)為90.17%;灘圩新村水塘,排序?yàn)镃d、 Hg、As、 Cu、Ni、Pb、Zn, Cd和Hg的貢獻(xiàn)為83.22%。

(2) 各采樣區(qū)底泥中As、Cu、Ni、Pb、Zn 的Er均小于40,為輕微風(fēng)險(xiǎn)。東撇洪溝、陸家河、賈灘圩十字干渠底泥中Cd 的Er介于162.19～ 167.42,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為很強(qiáng);世紀(jì)大道中溝、安城圩干渠底泥中Cd 的Er介于99.74～ 138.14,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為較強(qiáng);灘圩新村水塘泥中Cd 的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)中等。東撇洪溝、安城圩干渠底泥中Hg的Er介于92.85～ 98.59,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為較強(qiáng);陸家河、世紀(jì)大道中溝、灘圩新村水塘、賈灘圩十字干渠底泥中Hg的Er介于71.52～ 79.19,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為中等。

各采樣區(qū)底泥中7種重金屬的RI為163.97～287.79,其綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別由高到低依次為東撇洪溝、陸家河、安城圩干渠、賈灘圩十字干渠、世紀(jì)大道中溝、灘圩新村水塘,其中前5個(gè)采樣區(qū)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為較強(qiáng),最后一個(gè)采樣區(qū)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為中等。

2.2.4 3種方法評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比分析

本文3種不同評(píng)價(jià)方法得到的結(jié)果有相似之處,即底泥中的主要重金屬污染物是Cd 和Hg,其中Cd的污染危害程度最高。不同之處在于:每個(gè)水體底泥中單金屬元素的污染程度排序與相對(duì)應(yīng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)弱排序不同,每個(gè)水體底泥中重金屬元素的綜合污染程度與相對(duì)應(yīng)的綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)弱排序也不同。6個(gè)采樣區(qū)中有4個(gè)采樣區(qū)Cd、Hg、Cu、Ni的Igeo依次減小,Cd、Hg、Cu、Ni、Pb、Zn的單金屬元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別依次減小。其原因可能是:

(1) 毒性高的污染物對(duì)RI的貢獻(xiàn)大,Cd和Hg的Tr較高,而Zn的Tr最低。

(2) 3種評(píng)價(jià)方法的側(cè)重點(diǎn)各不相同。地累積指數(shù)法側(cè)重于各重金屬元素與其背景值的比較,反映外源重金屬的富集程度;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法側(cè)重于將污染物與其生物毒性聯(lián)系起來,考慮了重金屬元素在沉積物中普遍的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律以及重金屬元素區(qū)域背景值的差異,但不能反映重金屬元素在時(shí)間和空間的變化趨勢;污染負(fù)荷指數(shù)法側(cè)重于某一點(diǎn)或某一區(qū)域的沉積物重金屬綜合污染程度和區(qū)域綜合污染程度的評(píng)價(jià),對(duì)整個(gè)區(qū)域各個(gè)樣點(diǎn)的所有重金屬元素進(jìn)行定量判斷,該方法能避免污染指數(shù)加和關(guān)系造成的誤差,但忽略了不同重金屬元素污染自身存在的背景差異。

3 結(jié) 論

本文選擇CODCr、BOD5、NH3-N、TP和DO作為巢湖市城區(qū)水體黑臭評(píng)價(jià)關(guān)鍵指標(biāo),結(jié)合綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法構(gòu)建了黑臭水體評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,各水體綜合水質(zhì)指數(shù)X4.X5均大于7.0,從大到小依次為灘圩新村水塘、賈灘圩十字干渠、東撇洪溝、世紀(jì)大道中溝、安城圩干渠、陸家河,水質(zhì)皆為劣Ⅴ類且黑臭,其中灘圩新村水塘黑臭情況最為嚴(yán)重,該評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況基本吻合。

由地累積指數(shù)法與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分析,結(jié)合參評(píng)重金屬元素的種類和數(shù)量對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。研究得到:① 6個(gè)采樣區(qū)中有4個(gè)采樣區(qū)Cd、Hg、Cu、Ni的地累積指數(shù)Igeo依次減小,底泥中的主要金屬污染物是Cd、Hg 及Cu;② 底泥中重金屬元素的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要來源于Cd和Hg,兩者對(duì)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)高達(dá)83.22%～90.17%;③ 6個(gè)水體底泥中主要重金屬污染物是Cd和Hg,Cd的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別整體偏向于很強(qiáng),Hg的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別整體偏向于中等。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法在地累積指數(shù)法的基礎(chǔ)上考慮不同重金屬元素的生物毒性的影響,相比之下,潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果更加全面和準(zhǔn)確。

由污染負(fù)荷指數(shù)法與潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法分析,結(jié)合參評(píng)重金屬元素的種類和數(shù)量對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。研究得到:① 底泥中重金屬污染負(fù)荷指數(shù)Lzone在1.23～1.70之間, 綜合污染程度皆為中等污染;② 底泥中重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI介于163.97～287.79之間,綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別由高到低依次為東撇洪溝、陸家河、安城圩干渠、賈灘圩十字干渠、世紀(jì)大道中溝、灘圩新村水塘,其中前5個(gè)采樣區(qū)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為較強(qiáng),最后一個(gè)采樣區(qū)綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為中等。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法考慮到重金屬元素區(qū)域背景值的差異,但這種方法加權(quán)帶有一定的主觀性;污染負(fù)荷指數(shù)法能避免污染指數(shù)加和關(guān)系造成的誤差,但忽略了不同重金屬元素污染自身存在的背景差異。2種方法結(jié)合可以相互彌補(bǔ)對(duì)方的缺點(diǎn),從而達(dá)到綜合評(píng)價(jià)重金屬污染的目的。