潛在生態(tài)危害指數(shù)法在河道底泥重金屬植物修復(fù)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

阮淑嫻，戴行飛

（1.浙江環(huán)耀環(huán)境有限公司，杭州 浙江 310000；2.杭州新世紀(jì)環(huán)保工程有限公司，杭州 浙江 310000）

關(guān)健詞：苦草；金魚(yú)藻；潛在生態(tài)危害系數(shù)；底泥重金屬；吸收能力

河道中的重金屬污染物在一般情況下都會(huì)沉積至河道底泥中，經(jīng)由各種途徑進(jìn)入水體，再通過(guò)吸收、絡(luò)合、沉淀[1]等一系列物化作用迅速累積到河道底泥中，將其從水相轉(zhuǎn)化為固相[2]。隨著當(dāng)今科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)河湖生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量越來(lái)越重視。河湖底泥重金屬污染治理成為治理水體的重要組成部分。本研究探討不同水生植物對(duì)底泥重金屬的修復(fù)能力，找到最優(yōu)勢(shì)物種對(duì)于河湖底泥污染治理具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本次研究我國(guó)河湖環(huán)境中較為常見(jiàn)的水生植物苦草和金魚(yú)藻。水生植物樣品取自杭州西溪濕地某池塘。水生植物樣品取得后移栽至未經(jīng)染毒的底泥樣品中，初步培養(yǎng)3 d，移栽密度為25叢/m2。

本次研究底泥樣品取自杭州西溪濕地某池塘。將采集的濕泥置于室內(nèi)鋪平風(fēng)干，研磨過(guò)100目篩后制成底泥樣品。取少量底泥樣品測(cè)定底泥中汞、鎘、鉛、銅四種重金屬的背景值。取底泥樣品分成4組，分別使用Cu（NO3）?3H2O、Cd（NO3）?4H2O、HgCl2、Pb（NO3）2四種試劑對(duì)4組底泥樣品分別染毒，染毒的目標(biāo)值分別為：汞1.5 mg/kg、鎘40 mg/kg、鉛200 mg/kg、銅300 mg/kg。將染毒后的底泥混合液導(dǎo)入生態(tài)缸中，加入15 L去離子水，充分?jǐn)嚢杞佑|后，覆蓋一層塑料薄膜，靜置3周后，揭膜，靜置于通風(fēng)處。生態(tài)缸尺寸為50 cm×30 cm×25 cm。底泥樣品采用《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中的王水回流消解后采用原子吸收法進(jìn)行測(cè)定重金屬指標(biāo)。底泥樣品中的重金屬背景值及染毒濃度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 底泥重金屬含量背景值和目標(biāo)染毒濃度

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

置備4組生態(tài)缸，并進(jìn)行編號(hào)為A、B、C、D，每組設(shè)對(duì)照組。A組生態(tài)缸為染毒HgCl2試劑的底泥混合液，B組生態(tài)缸為染毒Pb（NO3）2試劑的底泥混合液，C組生態(tài)缸為染毒Cu（NO3）?3H2O試劑的底泥混合液，D組生態(tài)缸為染毒Cd（NO3）?4H2O試劑的底泥混合液。每組設(shè)3個(gè)生態(tài)缸，1為移栽了水生植物苦草，2為移栽了水生植物金魚(yú)藻，3為未移栽植物的空白對(duì)照組。

將4組生態(tài)缸置于光線充足的室內(nèi)窗臺(tái)實(shí)驗(yàn)桌上。每隔7天從生態(tài)缸中取少量底泥樣品。底泥樣品按照對(duì)角線布點(diǎn)法設(shè)3個(gè)取樣點(diǎn)，每個(gè)取樣點(diǎn)取2個(gè)平行樣。

2 潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是利用沉積學(xué)原理對(duì)重金屬污染所造成的生態(tài)危害系數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)的一套方法。底泥中多種重金屬元素的綜合潛在危害系數(shù)計(jì)算步驟如下：

（1）計(jì)算某一重金屬的污染系數(shù)。

（2）單一重金屬元素的潛在危害系數(shù)

根據(jù)底泥中多種重金屬的綜合危害系數(shù)，參照對(duì)應(yīng)的潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)。潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)等級(jí)見(jiàn)表2，3所示。

表2 目標(biāo)元素重金屬毒性系數(shù)

表3 潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)等級(jí)

3 結(jié)果與討論

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在植物培養(yǎng)過(guò)程中，每7 d對(duì)4組生態(tài)缸底泥進(jìn)行取樣，分析不同時(shí)期底泥中汞、鎘、鉛、銅的重金屬元素濃度。根據(jù)以上計(jì)算公式，代入實(shí)驗(yàn)測(cè)的得重金屬濃度值計(jì)算，可以得到單一重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)，見(jiàn)圖1。

圖1 苦草和金魚(yú)藻底泥中綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)

3.2 潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

從潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果可以看出，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，苦草、金魚(yú)藻兩種水生植物一直處于極強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境下。從苦草和金魚(yú)藻底泥中綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)對(duì)比圖（圖1）可以看出，實(shí)驗(yàn)前期，苦草和金魚(yú)藻對(duì)不同重金屬的綜合吸收能力較為相近，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，苦草對(duì)于重金屬的綜合吸收能力開(kāi)始逐漸顯示出優(yōu)勢(shì)，苦草中底泥的綜合危害系數(shù)指數(shù)下降趨勢(shì)在第3周之后開(kāi)始變得平緩，并保持穩(wěn)定的降趨勢(shì)。而金魚(yú)藻中底泥的綜合危害系種情況的出現(xiàn)主要是由于在染毒過(guò)程中底泥中鎘元素的濃度較高，導(dǎo)致鎘元素在危害指數(shù)中有較大的占比，而苦草對(duì)于鎘元素的耐受性和吸收能力較強(qiáng)。

4 結(jié)論

通過(guò)采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)苦草、金魚(yú)藻生長(zhǎng)底泥中重金屬污染物的濃度進(jìn)行分析，可以得出：在本實(shí)驗(yàn)提前設(shè)置好的重金屬濃度下，苦草對(duì)于重金與的綜合吸收能力要略優(yōu)于金魚(yú)藻?？嗖莺徒痿~(yú)藻在生長(zhǎng)前期對(duì)于汞、鎘、鉛、銅重金屬吸收能力相近，在后期苦草對(duì)于鎘的吸收能力要強(qiáng)于金魚(yú)藻。