三峽水庫(kù)近壩段消落區(qū)土壤重金屬分布特征及污染評(píng)價(jià)

摘要：為探究三峽水庫(kù)近壩段消落區(qū)土壤重金屬分布特征，保障區(qū)域水生態(tài)安全，分別在蘭陵溪、郭家壩和龍?zhí)镀合鋮^(qū)的160 m以下、160～170 m 和170 m以上3個(gè)高程區(qū)間內(nèi)采集土壤樣品進(jìn)行重金屬含量分析，并利用單項(xiàng)污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)估該地區(qū)重金屬污染程度和潛在危害。結(jié)果表明，重金屬平均含量均在安全閾值以?xún)?nèi)，不同地區(qū)重金屬分布存在空間異質(zhì)性，除Cd、Ni外，As、Cr、Cu、Pb和Zn在龍?zhí)镀旱貐^(qū)處于最低水平，分別為13.97、25.37、209.36、133.36和78.03 mg/kg；不同高程的重金屬分布不均勻，并且Cr和Ni兩者間，As、Pb和Cd三者間均存在相關(guān)關(guān)系。單項(xiàng)污染指數(shù)法表明，盡管部分研究區(qū)Cu、Ni、Zn元素的計(jì)算值出現(xiàn)波動(dòng)，但各地區(qū)和各高程區(qū)間重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)平均值均低于1。綜合污染指數(shù)表明，蘭陵溪和郭家壩消落區(qū)為Ⅱ級(jí)尚清潔水平，龍?zhí)镀合鋮^(qū)為Ⅰ級(jí)清潔水平；3個(gè)高程區(qū)間均屬于Ⅱ級(jí)尚清潔水平。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表明，該地區(qū)為輕度潛在生態(tài)危害，主要生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)元素為Cd，且蘭陵溪gt;郭家壩gt;龍?zhí)镀合鋮^(qū)，160～170 "mgt;170 m以上gt;160 m以下高程區(qū)間的趨勢(shì)。針對(duì)三峽水庫(kù)消落區(qū)現(xiàn)狀，研究結(jié)果可為土壤重金屬的污染防治提供參考。

關(guān)鍵詞：消落帶；重金屬；分布特征；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；三峽水庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：X502 " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " "文章編號(hào)：1674-3075（2023）04-0014-08

三峽水庫(kù)作為特大型水庫(kù)，采用“蓄清排濁”的特殊調(diào)度方式，在夏季汛期低水位運(yùn)行并發(fā)揮防洪功能，汛期后高水位運(yùn)行（王林泉等，2017；王圖錦等，2021），因此導(dǎo)致水位周期性波動(dòng)，在庫(kù)周形成的一段呈周期性出露-淹沒(méi)交替的消落帶區(qū)域，面積達(dá)348.9 km2，涉及20余個(gè)區(qū)縣（莫福孝和秦宇，2013）。由于自然環(huán)境特殊、生態(tài)系統(tǒng)脆弱，消落帶動(dòng)植物的生命活動(dòng)和庫(kù)區(qū)水質(zhì)嚴(yán)重影響土壤理化性質(zhì)及重金屬含量。重金屬具有毒性大、難降解、隱蔽性高、環(huán)境持久性強(qiáng)等特點(diǎn)（趙寬等，2021；董純等，2022），不僅使土壤肥力逐漸退化，還能通過(guò)食物鏈在人體和其他生物體內(nèi)富集，對(duì)人類(lèi)的健康產(chǎn)生威脅（Vareda et al，2019）。重金屬含量受三峽水庫(kù)周期性淹沒(méi)、沖刷和淤積的影響，消落區(qū)土壤可能成為重金屬的“源”或“匯”。在區(qū)域甚至全球范圍內(nèi)，土壤重金屬的積累與釋放已成為了重大環(huán)境問(wèn)題（Holbach et al，2014；Fan et al，2016；Pan et al，2016）。因此，三峽庫(kù)區(qū)的重金屬污染問(wèn)題越來(lái)越受到重視。

為加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，三峽庫(kù)區(qū)自2001年就對(duì)土壤重金屬的分布特點(diǎn)及其可能存在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展了系列研究。例如，從重金屬背景值、土地利用方式、流域與分區(qū)等多方面，探索了消落帶多種重金屬的含量和分布特征（陳梓云和彭夢(mèng)俠，2001；王曉陽(yáng)等，2011；胥燾等，2014）。然而，由于污染源、生態(tài)條件、土壤母質(zhì)等差異性影響，不同地區(qū)的土壤重金屬含量變幅較大，需要一套行之有效的評(píng)價(jià)方法來(lái)準(zhǔn)確評(píng)估和模擬消落區(qū)重金屬污染狀況。單項(xiàng)污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是目前普遍應(yīng)用的評(píng)價(jià)方法，對(duì)As、Cr、Cu等元素污染程度評(píng)估的準(zhǔn)確性相對(duì)較高（許露露等，2010；王金霞等，2018a）；此外，三峽庫(kù)區(qū)獨(dú)特的調(diào)度方式形成了消落區(qū)不同的水位條件，每年10月和次年5月蓄水期間，原有消落區(qū)的重金屬被浸提、遷移至水體中，導(dǎo)致土壤重金屬含量和分布發(fā)生劇烈變化。大量研究發(fā)現(xiàn)，這種周期性的干濕交替模式對(duì)土壤重金屬的吸附和釋放有顯著影響（王里奧等，2006；馬利民等，2008；林于廉等，2008；馬志敏等，2009）。淹水后，水中重金屬在土壤中沉淀積累，且淹水強(qiáng)度越大、時(shí)間越長(zhǎng)，土壤中的重金屬累積可能越嚴(yán)重（儲(chǔ)立民等，2011；Sang et al，2019）。目前，對(duì)不同水淹程度土壤重金屬分布特征的相關(guān)研究仍然匱乏，尤其是在三峽水庫(kù)近壩段消落區(qū)。本文通過(guò)分析近壩段不同地區(qū)和高程梯度消落帶的土壤重金屬現(xiàn)狀，探究其分布規(guī)律以及不同重金屬之間的相關(guān)關(guān)系，并進(jìn)行潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，旨在為三峽消落帶重金屬污染防治提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 " 材料與方法

1.1 " 研究區(qū)域

本次研究地點(diǎn)在湖北省宜昌市三峽水庫(kù)近壩段的蘭陵溪、郭家壩和龍?zhí)镀合鋮^(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫為14.7～18.2℃，年降水量為1 200～1 400 mm；3個(gè)消落區(qū)土壤pH分別為7.1、7.3和7.7。160 m以下、160～170 m和170 m以上高程區(qū)域土壤pH分別為7.4、7.5和7.3，屬偏堿性土壤。

1.2 " 樣品采集與測(cè)定

以145～175 m高程作為消落帶區(qū)域，每個(gè)消落帶根據(jù)周?chē)h(huán)境情況及土地利用狀況，2020年7月，布設(shè)160 m以下、160～170 m、170 m以上3個(gè)高程采樣點(diǎn)，采集表層0～30 cm土壤樣品，混勻并除去植殘和石塊，置于密封袋保存，采用電極電位法測(cè)定土壤pH。重金屬含量測(cè)定，依次使用MgCl2溶液、NaOAc溶液、NH2OH·HCl（25%乙酸）、HNO3和30%H2O2溶液以及HCI+HNO3+HClO4+HF混酸消煮溶液進(jìn)行連續(xù)提取。使用EXPEC 7000 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀對(duì)消解液中As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3 " 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

采用單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)某種重金屬元素在土壤中的測(cè)量值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得到的分值（Pi）表示土壤重金屬元素i的污染程度。計(jì)算公式如下：

Pi = P/C " " " " " " " " " " " " " " " " ①

式中：Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)；P為實(shí)際測(cè)量值；C為國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-2018）土壤污染物風(fēng)險(xiǎn)篩選標(biāo)準(zhǔn)值。由于部分地區(qū)pHgt;7.5，因此劃分2個(gè)區(qū)間，當(dāng)6.5lt;pH≤7.5，As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn篩選值分別為30、0.3、200、100、100、120和250；當(dāng)pHgt;7.5，各重金屬對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值為25、0.6、250、100、190、170和300。Pi≤1為未污染，1lt;Pi≤2為輕度污染，2lt;Pi≤3為中度污染，Pigt;3為重度污染。

內(nèi)梅羅指數(shù)法是評(píng)價(jià)土壤綜合污染指數(shù)的重要方法，污染程度P≤0.7表示清潔水平，0.7lt;P≤1、1lt;P≤2、2lt;P≤3和Pgt;3分別為尚清潔、輕污染、中污染和重污染水平。計(jì)算公式如下：

[P] =[P2imax+P2imean2] " " " " " "②

式中：P為土壤綜合污染指數(shù)，[P2imax]為單項(xiàng)污染指數(shù)最大值，[P2imean]為單項(xiàng)污染指數(shù)平均值。

采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)土壤重金屬的潛在生態(tài)危害Ri進(jìn)行評(píng)價(jià)，該方法加入了毒性參數(shù)（Hakanson，1980）。計(jì)算公式如下：

[Ri=i=1nKi=i=1nTi×CiCn] " " " " " "③

式中：Ri為多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，Ki為單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)，Ti為重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的毒性響應(yīng)系數(shù)，分別為10、30、2、5、5、5、1（肖彩玲等，2017），Ci為實(shí)測(cè)的重金屬含量，Cn為三峽庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值。根據(jù)中國(guó)土壤元素背景值（國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，1990），湖北地區(qū)重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的背景值為12.3、0.172、86、30.7、37.3、26.7、83.6。唐將等（2008）在大規(guī)模采樣、系統(tǒng)采樣的基礎(chǔ)上，提出三峽庫(kù)區(qū)背景值為5.835、0.134、78.03、25、29.47、23.88、69.88 mg/kg，本文采用唐將等（2008）提出的土壤重金屬含量背景值。重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分為4個(gè)等級(jí)，Rilt;150表示輕度污染，150≤Rilt;300表示中等污染，300≤Rilt;600表示強(qiáng)烈污染，Ri≥600表示很強(qiáng)污染。

1.4 " 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，SPSS 23軟件進(jìn)行重金屬與pH以及重金屬之間的相關(guān)性分析。

2 " 結(jié)果與分析

2.1 " 土壤重金屬含量及分布特征

3個(gè)消落區(qū)土壤重金屬測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。綜合考慮消落區(qū)和高程區(qū)間，重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均含量分別為（15.22±1.44）、（0.29±0.03）、（141.66±11.30）、（90.69±10.50）、（94.01±5.49）、（28.03±2.38）、（234.88±10.78） mg/kg，7種重金屬元素均高于三峽庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值；本研究中的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均含量相對(duì)較高，表明該研究區(qū)存在不同程度的累積。然而，依據(jù)近壩段消落區(qū)土壤pH平均值7.38，與農(nóng)用地土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)篩選值對(duì)比，7種重金屬的平均含量均在安全閾值以?xún)?nèi)。

三峽水庫(kù)消落區(qū)重金屬含量存在較大的區(qū)域異質(zhì)性。對(duì)3個(gè)消落區(qū)進(jìn)行單獨(dú)分析，發(fā)現(xiàn)7種重金屬元素均高于三峽庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值，其中，郭家壩的As、Cu、Pb累積量最高，但Cd、Ni含量卻處于最低水平；此外，蘭陵溪的Cr、Ni和Zn含量較高于其他2個(gè)地區(qū)。龍?zhí)镀旱腁s、Cr、Cu、Pb、Zn含量最低，分別為13.97、25.37、209.36、133.36、78.03 mg/kg，3個(gè)地區(qū)的土壤pH值為7.1、7.3和7.7，對(duì)比農(nóng)用地土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)篩選值，郭家壩的Cu含量和蘭陵溪的Ni含量略高于篩選值（100 mg/kg），蘭陵溪的Zn含量略高于篩選值（250 mg/kg）。

3個(gè)高程區(qū)間的土壤重金屬含量如表2所示，7種重金屬元素均高于重金屬背景值。水淹時(shí)間較長(zhǎng)的160 m以下高程區(qū)間內(nèi)，As、Cd沉積量最低，為12.80、0.25 mg/kg，Cr、Ni、Zn沉積量最高，分別達(dá)到165.98、102.51、252.24 mg/kg。Pb含量在160～170 m區(qū)間最高，在170 m以上最低。3個(gè)高程區(qū)域的土壤pH值為7.4、7.5、7.3，對(duì)比重金屬風(fēng)險(xiǎn)篩選值，160 m以下高程N(yùn)i含量略高于篩選值（100 mg/kg），Zn含量略高于篩選值（250 mg/kg）。水淹時(shí)間較短的170 m以上高程區(qū)間內(nèi)，Cr、Ni含量低于其他2個(gè)高程，Cu最高，且略大于篩選值（100 mg/kg）；此外，高程160～170 m的Cd含量高于篩選值（0.3 mg/kg），這可能是中等程度水淹下不同形態(tài)Cd遷移和累積作用的結(jié)果。

2.2 " "重金屬之間的相關(guān)性

土壤重金屬與pH以及重金屬之間可能存在相關(guān)關(guān)系（劉麗瓊等，2011；趙寬等，2021）。不論是在不同消落還是不同高程內(nèi)，本研究區(qū)域的土壤pH對(duì)重金屬均沒(méi)有影響，但重金屬之間存在相關(guān)性（圖2）。重金屬Pb分別與As（R2=0.756，Plt;0.05）和Cd（R2=0.865，Plt;0.01）具有顯著正相關(guān)關(guān)系。重金屬As隨著Cd的增加而增加（R2=0.883，Plt;0.01）。Cr隨著Ni的增加而增加（R2=0.840，Plt;0.01）。表明重金屬之間是復(fù)合污染或具有同源關(guān)系（黎莉莉等，2005；蔣璇等，2019）。

2.3 " 污染程度評(píng)價(jià)

2.3.1 " 單項(xiàng)污染指數(shù) " 綜合考慮3個(gè)消落區(qū)和高程區(qū)間，重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均單項(xiàng)污染指數(shù)分別為0.53、0.84、0.68、0.91、0.83、0.22、0.91，表現(xiàn)為Cu=Zngt;Cdgt;Nigt;Crgt;Asgt;Pb。整體來(lái)看，各重金屬平均單項(xiàng)污染指數(shù)均低于1，表明近壩段消落區(qū)的土壤未被重金屬污染。

然而，不同地區(qū)的單項(xiàng)污染指數(shù)有所差異。龍?zhí)镀航沃亟饘貱d、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均值均低于蘭陵溪和郭家壩江段（圖3）。郭家壩的Cu和蘭陵溪消落區(qū)Ni和Zn的污染指數(shù)略高于1，存在輕微污染。不同重金屬元素的單項(xiàng)污染指數(shù)表現(xiàn)不一，Ni含量在3個(gè)消落區(qū)中的變幅較大，為0.63～1.03，這可能是受區(qū)域差異、人為擾動(dòng)等因素調(diào)節(jié)作用的結(jié)果（裴廷權(quán)等，2010）。三峽庫(kù)區(qū)的沿江水流方向?yàn)楣覊沃笼執(zhí)镀?，從上游至下游的Cu、Pb元素污染指數(shù)含量依次降低。

單項(xiàng)污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，不同高程區(qū)間的單向污染指數(shù)具有差異性。160 m以下高程區(qū)間重金屬As、Cd平均值均低于其他2個(gè)高程（圖4）。170 m以上的Cu元素較高于其他2個(gè)高程，為輕度污染，但各高程區(qū)間重金屬的平均單項(xiàng)污染指數(shù)均低于1，土壤呈未污染狀態(tài)，可能是受背景值不同或人類(lèi)活動(dòng)的影響，單向污染指數(shù)重金屬分布差異性較大（李嬌等，2016）。Cr沿著高程自低到高，呈降低趨勢(shì)，As則相反，其他指標(biāo)空間分布規(guī)律不明顯。

2.3.2 " 綜合污染指數(shù) " 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，3個(gè)區(qū)域重金屬綜合污染指數(shù)在0.69～0.93，平均值0.85。其中，蘭陵溪消落區(qū)和郭家壩消落區(qū)綜合污染指數(shù)屬Ⅱ級(jí)尚清潔水平，龍?zhí)镀合鋮^(qū)為Ⅰ級(jí)清潔水平，與其他2個(gè)地區(qū)相比較高。

160 m以下、160～170 m和170 m以上高程區(qū)間重金屬綜合污染指數(shù)在0.82～0.89。不同高程區(qū)間的重金屬污染程度相當(dāng)，重金屬分布均勻，均屬于Ⅱ級(jí)尚清潔水平。

2.3.3 " 潛在生態(tài)危害 " 結(jié)合不同區(qū)域的背景值差異，使用潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)土壤污染物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。不論是消落區(qū)還是高程區(qū)間，三峽近壩段消落區(qū)重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)均小于150，判定潛在生態(tài)危害程度為輕度（圖5）。區(qū)域土壤重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的平均單項(xiàng)潛在生態(tài)危害指數(shù)分別為26.09、65.01、3.63、18.14、15.95、5.87、3.36。單項(xiàng)指數(shù)呈現(xiàn)趨勢(shì)Cd gt;Asgt;Cugt;Nigt;Pbgt;Crgt;Zn，其中重金屬Zn的潛在生態(tài)危害最低，Cd危害系數(shù)高達(dá)60以上。

蘭陵溪、郭家壩、龍?zhí)镀合鋮^(qū)多種重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)分別為141.46、138.19、134.48，呈現(xiàn)趨勢(shì)為：蘭陵溪消落區(qū)gt;郭家壩消落區(qū)gt;龍?zhí)镀合鋮^(qū)。對(duì)每個(gè)消落區(qū)重金屬的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)郭家壩Cu的系數(shù)明顯高于蘭陵溪和龍?zhí)镀海覊蜰i和Cd的指數(shù)略低于蘭陵溪和龍?zhí)镀骸?個(gè)消落區(qū)的Cd含量均高于其他6種元素，在61.69～66.92，屬中度潛在風(fēng)險(xiǎn)，這與王業(yè)春等（2012）的研究結(jié)果一致；其他重金屬系數(shù)值均小于40，屬于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

160 m以下、160～170 m、170 m以上高程區(qū)間的多種重金屬的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)分別為126.90、148.89、138.35，并且呈現(xiàn)160～170 mgt;170 m以上gt;160 m以下高程區(qū)間的趨勢(shì)（圖6）。每個(gè)高程區(qū)間的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害系數(shù)也不盡相同。160 m以下高程區(qū)間As的系數(shù)明顯低于160～170 m和170 m以上高程區(qū)間As的單項(xiàng)潛在生態(tài)危害指數(shù)，160～170 m、160 m以下和170 m以上高程區(qū)間之間的Cd的單項(xiàng)系數(shù)差距較大，170 m以上高程區(qū)間Cu的單項(xiàng)系數(shù)略高于160 m以下和160～170 m高程，Ni則略低于其他2個(gè)區(qū)間。3個(gè)高程中，Cd均大于其他6種元素，在56.72～74.38，為中度潛在風(fēng)險(xiǎn)，其他重金屬為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

3 " 討論

3.1 " 土壤重金屬空間分布及其影響因素

三峽水庫(kù)近壩段消落區(qū)重金屬整體平均含量呈現(xiàn)Zn gt;Crgt;Nigt;Cugt;Pbgt;Asgt;Cd的趨勢(shì)，除Cr外，與王金霞等（2018b）的研究結(jié)果基本一致。王金霞等（2018b）還發(fā)現(xiàn)Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的平均含量均高于三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)土壤背景值，且超標(biāo)1.43～2.54倍，不同于其他報(bào)道的是Cu含量明顯高于Pb（唐將等，2008；寧登豪等，2021）。重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的含量均高于庫(kù)區(qū)土壤重金屬背景值，這與之前的研究結(jié)果一致（唐將等，2008；寧登豪等，2021），并且分別是背景值的2.61、2.17、1.82、3.63、3.19、1.17、3.36倍。由此可見(jiàn)，三峽水庫(kù)的蓄水運(yùn)行在一定程度上加重了庫(kù)區(qū)消落區(qū)的重金屬污染。

與三峽庫(kù)區(qū)三匯場(chǎng)、白石鋪、響水灘和石寶寨消落區(qū)以及庫(kù)尾農(nóng)用地土壤相比（許露露等，2010；王金霞等，2018b），本次調(diào)查區(qū)各重金屬含量略高。然而，Pb含量低于香溪河口地區(qū)、云陽(yáng)段消落帶和城鎮(zhèn)消落帶土壤（莫福孝和秦宇，2013；彭燁鍵等，2020；寧登豪等，2021）。劉麗瓊等（2011）對(duì)三峽水庫(kù)重慶段沿江9個(gè)消落區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，庫(kù)區(qū)土壤中Cd含量沿著水流方向先減后增，其余重金屬（As、Cu、Cr、Hg、Pb、Zn）含量逐漸降低。本研究中，由于空間距離跨度較小，僅發(fā)現(xiàn)土壤As、Cu、Pb含量沿著該方向有削弱趨勢(shì)，但證明了該規(guī)律的確切性。由此說(shuō)明，探究三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤重金屬的分布特征，應(yīng)把沿江流向作為分析重點(diǎn)之一。

在不同水淹程度的高程區(qū)內(nèi)，由于重金屬存在不同形態(tài)（如有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化、殘?jiān)鼞B(tài)等），其遷移能力和存儲(chǔ)量存在差異（鐘曉蘭等，2009），重金屬含量隨干濕交替周期的增加呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化（李艷艷等，2019），160 m以下高程區(qū)間Ni和Zn、170 m以上高程區(qū)間Cu以及160～170 m高程區(qū)間的Cd含量均高于篩選值，表明不同程度水淹下Cd、Cu、Ni、Zn展現(xiàn)出較高的遷移和累積能力。本研究采樣于地表徑流和上游來(lái)水較多導(dǎo)致水流量較大的汛期，淹沒(méi)土壤及沉積物等潛在污染源引起了重金屬活化遷移（方圣瓊等，2004），加速了土壤重金屬Cd、Cu、Ni、Zn的富集；此外，相關(guān)性分析證實(shí)，Cr和Ni兩者之間，As、Pb、Cd三者之間均存在著復(fù)合污染或同源關(guān)系，這也會(huì)極大地影響重金屬的分布，導(dǎo)致Cr、As、Pb含量協(xié)同或伴隨性增加。雖然Cr、As、Pb未高于篩選值，但這種關(guān)系是導(dǎo)致7種重金屬均高于背景值的重要原因。

3.2 " 三峽庫(kù)區(qū)消落帶土壤重金屬污染程度較低

就整個(gè)研究區(qū)來(lái)看，重金屬污染程度較低，污染風(fēng)險(xiǎn)仍在安全閾值以?xún)?nèi)。單項(xiàng)污染指數(shù)結(jié)果表明，不論是根據(jù)整體水平還是按照各消落區(qū)和各高程區(qū)間劃分，重金屬平均單項(xiàng)污染指數(shù)均低于1，屬于該評(píng)價(jià)方法中的Ⅰ級(jí)水平，這表明土壤狀況良好。但該項(xiàng)評(píng)價(jià)方法僅與標(biāo)準(zhǔn)值或參數(shù)比較，未考慮采樣數(shù)據(jù)的偏差，如測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的極大值。因此需要更多的方法來(lái)驗(yàn)證污染程度。

綜合污染指數(shù)法不僅充分考慮了數(shù)據(jù)的真實(shí)性，還可以反饋高濃度污染物的主要影響和各類(lèi)污染物的綜合作用（Nemerow，1974）。本文通過(guò)綜合污染指數(shù)法進(jìn)一步探究，發(fā)現(xiàn)近壩段消落區(qū)整體呈Ⅱ級(jí)尚清潔水平；龍?zhí)镀合鋮^(qū)和香溪河口、萬(wàn)古寺和石寶寨地區(qū)污染程度相同，為Ⅰ級(jí)清潔水平（彭燁鍵等，2020）。相比之下，蘭陵溪消落區(qū)和郭家壩消落區(qū)較低，為Ⅱ級(jí)尚清潔水平，說(shuō)明該方法可以測(cè)定出區(qū)域異質(zhì)性的真實(shí)情況；此外，研究發(fā)現(xiàn)不同高程區(qū)間均在Ⅱ級(jí)尚清潔水平，表明不同水淹條件對(duì)污染程度沒(méi)有影響。

潛在生態(tài)危害指數(shù)法在地球化學(xué)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上加入背景值、重金屬污染參數(shù)和毒性參數(shù)，能夠更加有效地反映土壤重金屬污染程度，是目前適用極廣的評(píng)價(jià)方法。三峽近壩段消落區(qū)重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)均小于150，判定其危害程度為輕度，屬于該評(píng)價(jià)方法中的Ⅰ級(jí)水平。單項(xiàng)潛在生態(tài)危害指數(shù)中，Cd、As含量較大，Zn含量最低，三峽庫(kù)區(qū)三匯場(chǎng)、石寶寨、響水灘、白石鋪的研究也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似情況（許露露等，2010）。3個(gè)高程中，Cd存在中度潛在風(fēng)險(xiǎn)，且其風(fēng)險(xiǎn)大于其他6種重金屬，說(shuō)明Cd可能是影響三峽庫(kù)區(qū)土壤綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主要元素。

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（責(zé)任編輯 " 萬(wàn)月華）

Distribution and Pollution Assessment of Soil Heavy Metals in the

Water-level-fluctuation Zone near the Dam of Three Gorges Reservoir

HUANG Gui‐yun1， CAI Yu‐peng2， XU Min3， QIU Li‐wen1， ZHANG Ding‐jun1， LI Hao1，

GUO Yin‐hua1， ZHANG Jun1， LI Zheng2

（1. Yangtze River Rare Plant Research Institute， Operation and Administration Center for River Basin

Hydro Complex， China Three Gorges Corporation， Yichang " 443000， P.R.China;

2. Changjiang Institute of Survey， Planning， Design and Research， Wuhan " 430010， P.R.China;

3. Wuhan Zhongke Aquatic Ecological Environment Co. LTD， Wuhan " 430077， P.R.China）

Abstract：In this study， we characterized the distribution of heavy metals in water-level-fluctuation zone soils near the dam of Three Gorges Reservoir， and explored the influence of fluctuating water levels on the distribution of heavy metals. The pollution degree and ecological risk posed by heavy metals were then assessed using three methods： the single pollution index， the comprehensive pollution index and the potential ecological risk index. In July 2020， soil samples in the water-level-fluctuation zones of three areas （Lanlingxi， Guojiaba and Longtanping） were collected along three elevation intervals （lt;160 m， 160-170 m andgt;170 m） for the determination of heavy metals （As， Cd， Cr， Cu， Ni， Pb and Zn）. The average soil concentrations of heavy metals were all within the safety threshold and their distribution was heterogeneous. Except for Cd and Ni， heavy metal levels were lowest in the Longtanping area， with respective values for As， Cr， Cu， Pb and Zn of 13.97， 25.37， 209.36， 133.36 and 78.03 mg/kg. The distribution of heavy metals at different elevation intervals was not uniform， and there were correlations between the distribution of Cr and Ni， and between As， Pb and Cd. The average single-factor pollution indices of heavy metals in each region and each elevation interval were all lt;1， indicating low soil pollution. The comprehensive pollution indices of the three investigated areas ranged from 0.69 to 0.93， with the Lanlingxi and Guojiaba soils at a clean level of Grade II， and the Longtanping soils at Grade I. The average comprehensive pollution indices of the three elevation intervals were all at a clean level of Grade II. The potential ecological risk index of all three areas indicated a mild potential ecological hazard， with the primary ecological risk posed by Cd. The potential ecological risk of the three regions was in the order of Lanlingxigt; Guojiabagt;Longtanping， and the potential ecological risk of the elevation intervals was in the order of 160-170 mgt;above 170 mgt;below 160 m. The study provides data and theoretical support for the prevention and control of soil heavy metal pollution in the water-level-fluctuation zone of Three Georges Reservoir.

Key words：water-level-fluctuation zone; heavy metals; distribution characteristics; risk assessment; Three Gorges Reservoir