地表水環(huán)境重金屬污染分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

關(guān)鍵詞：地表水環(huán)境；聚四氟乙烯塑料瓶；重金屬污染；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

前言

重金屬在環(huán)境中不易被降解，受到嚴(yán)重重金屬污染的地表水環(huán)境影響著環(huán)境和人體健康。因此，對(duì)地表水環(huán)境重金屬污染分布特征進(jìn)行研究及實(shí)施生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)于保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

地表水環(huán)境重金屬污染問(wèn)題受到了廣泛關(guān)注。許多研究者利用各種先進(jìn)的技術(shù)手段深入研究了重金屬的分布特征，如遙感技術(shù)、GIS系統(tǒng)以及數(shù)值模型等方法均被應(yīng)用于重金屬污染分布的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)。同時(shí)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問(wèn)題也得到了廣泛的關(guān)注與研究，為水資源的保護(hù)和治理提供了科學(xué)依據(jù)。在技術(shù)方面，一些新的檢測(cè)和分析方法可以更精確地測(cè)定水體內(nèi)重金屬的含量，從而更好地獲得分布特征。研究者們通過(guò)實(shí)地調(diào)查、模型模擬等多種方法，對(duì)重金屬污染的分布特征實(shí)施了研究。

此研究旨在系統(tǒng)地探究地表水環(huán)境中重金屬的污染狀況，分析分布特征，并對(duì)可能產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施評(píng)價(jià)，以期為水資源的保護(hù)和治理提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)深入研究重金屬污染的分布特征，可以更好地了解來(lái)源、傳輸路徑和潛在影響，為制定有效的防治措施提供支持。同時(shí)，開(kāi)展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有助于評(píng)估重金屬污染對(duì)水生生物和人類健康的危害程度，為制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制和管理策略提供依據(jù)。

1地表水環(huán)境重金屬污染分布特征研究

1.1研究區(qū)域

選取的研究區(qū)域?yàn)槟沉饔虻哪车貐^(qū)，該地區(qū)共有兩個(gè)水庫(kù)，分別是D水庫(kù)、E水庫(kù)。這兩個(gè)水庫(kù)分別位于該地區(qū)的北面、東北面，總庫(kù)容量超過(guò)2.5億立方米。其中D水庫(kù)主要用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)供水，而E水庫(kù)則主要用于養(yǎng)殖。

YY河發(fā)源于山區(qū)，流經(jīng)多個(gè)城市和縣區(qū)，最終流人某盆地。作為研究地區(qū)的主要水源補(bǔ)給河流，該河流是所在流域境內(nèi)最大徑流量的河流。

1.2水樣采集

在YY河上下游設(shè)置兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別為A斷面與B斷面。在兩個(gè)水庫(kù)中，采樣點(diǎn)的設(shè)置情況見(jiàn)圖1。

采樣時(shí)間為2022年4月份、7月份和12月份，每次實(shí)施多次采樣以確定重金屬含量的波動(dòng)范圍。

選用1L容量的聚四氟乙烯塑料瓶作為重金屬水樣采樣容器。為了確保樣品的純凈，使用0.45um的濾膜對(duì)采集的樣品實(shí)施過(guò)濾，濾除雜質(zhì)。隨后，加入濃硝酸實(shí)施酸化處理，并確保樣品的pH值低于2。完成酸化后，密封保存樣品，確保在運(yùn)輸過(guò)程中不受外界污染。所有采集的樣品被運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，并保存在4℃的冰箱中。

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002），采用規(guī)定的方法對(duì)水質(zhì)指標(biāo)實(shí)施測(cè)定。同時(shí)，優(yōu)先采用最新的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。以下是水質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定方法和標(biāo)準(zhǔn)：

1.3研究結(jié)果與討論

根據(jù)測(cè)定結(jié)果，Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg這七種重金屬污染的時(shí)空分布特征見(jiàn)圖2。

觀察圖2，可知河流上游重金屬污染含量與下游重金屬污染含量差異較大，下游重金屬污染含量普遍大于上游，這是由于YY河的下游更靠近居民區(qū)與工業(yè)區(qū)。對(duì)于D水庫(kù)與E水庫(kù)，整體來(lái)說(shuō)E水庫(kù)的重金屬污染更嚴(yán)重，這是由于E水庫(kù)主要用于發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，而D水庫(kù)主要用于農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)供水。農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)供水水庫(kù)對(duì)水質(zhì)的要求較高，因此D水庫(kù)的水質(zhì)相對(duì)較為純凈，重金屬污染的含量也相對(duì)較低。相比之下，養(yǎng)殖水庫(kù)中的重金屬污染含量則較高。養(yǎng)殖水庫(kù)通常用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，可能會(huì)存在大量的飼料殘?jiān)?、魚(yú)類排泄物等有機(jī)物，這些有機(jī)物在分解過(guò)程中可能會(huì)釋放出重金屬元素，導(dǎo)致水體中的重金屬含量增加。此外，養(yǎng)殖水庫(kù)中的魚(yú)類和其他水生生物可能會(huì)富集重金屬元素，從而對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)健康構(gòu)成潛在威脅。對(duì)于D水庫(kù)與E水庫(kù)，重金屬污染分布的空間規(guī)律呈現(xiàn)出一定的區(qū)域性和聚集性。由于重金屬元素在水中不易溶解和分解，它們往往會(huì)被沉積物、懸浮物和生物體所吸附或富集。在入庫(kù)口和出水口附近，水流速度較快，沉積物較少，重金屬元素容易隨著水流遷移；而在庫(kù)底和庫(kù)灣等中部區(qū)域，水流速度較慢，沉積物較多，重金屬元素容易富集。

對(duì)于Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg這七種重金屬污染物來(lái)說(shuō)，Zn的含量在地表水環(huán)境中最高，Hg的含量在地表水環(huán)境中最低，Cd、Pb、Cr、Cu、As的含量居中。

整體來(lái)說(shuō)，水庫(kù)的重金屬污染物含量高于河流，這是由于當(dāng)重金屬污染物進(jìn)入水庫(kù)時(shí)，由于水庫(kù)的容積較大，水流速度較慢，使得污染物在水庫(kù)中的停留時(shí)間更長(zhǎng)，從而有更多的機(jī)會(huì)被吸附或富集。而河流的水流速度快，停留時(shí)間短，不利于污染物的積累。水庫(kù)中的沉積物較多，這些沉積物對(duì)于重金屬元素具有較強(qiáng)的吸附作用，使得重金屬元素更容易在沉積物中富集。當(dāng)沉積物被攪動(dòng)或沖刷時(shí)，會(huì)釋放出重金屬元素，增加水庫(kù)中的重金屬含量。水庫(kù)和河流的生態(tài)系統(tǒng)不同，例如水生生物的種類和數(shù)量、水體的透明度、水溫等都有所不同。這些因素都可能影響重金屬元素在水中的溶解度、遷移和轉(zhuǎn)化，從而影響水庫(kù)和河流中重金屬的含量。

重金屬污染在不同季節(jié)表現(xiàn)出了較小的差異。

2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1潛在生態(tài)危害指數(shù)法

采取的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法為潛在生態(tài)危害指數(shù)法。通過(guò)潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)研究地區(qū)的YY河及D水庫(kù)、E水庫(kù)實(shí)施生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析，具體公式見(jiàn)式（1）：

其中七種重金屬污染物的毒性響應(yīng)系數(shù)F取值情況具體如下：

根據(jù)表1實(shí)施各采樣點(diǎn)R的計(jì)算，完成研究地區(qū)地表水環(huán)境重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2.2生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)于各采樣點(diǎn)，潛在生態(tài)危害單項(xiàng)系數(shù)與重金屬元素潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

根據(jù)表2，對(duì)于七種重金屬污染物，潛在生態(tài)危害排名為Cdgt;Hggt;Cugt;Pbgt;Asgt;Zngt;Cr，其中Cd為極強(qiáng)生態(tài)污染，有著驚人的生態(tài)危害。Hg也是極強(qiáng)生態(tài)污染。Pb在部分采樣點(diǎn)達(dá)到很強(qiáng)生態(tài)污染。As、Cu在不同采樣點(diǎn)的表現(xiàn)不同，既有強(qiáng)生態(tài)污染、中等生態(tài)污染，也有一些輕微生態(tài)污染。而Zn、Cr則僅為輕微生態(tài)污染。

比較水庫(kù)各采樣點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)中部采樣點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)更高，水庫(kù)庫(kù)口和出水口附近采樣點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低。對(duì)比河流兩個(gè)斷面，下游斷面的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)更高。整體來(lái)說(shuō)，研究地區(qū)地表水環(huán)境重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比較嚴(yán)重，需要引起足夠重視。

3結(jié)束語(yǔ)

在保護(hù)水庫(kù)水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的過(guò)程中，需要注意防止水庫(kù)水體受到重金屬等污染物的影響，確保水庫(kù)的水質(zhì)安全，為此，研究了水庫(kù)環(huán)境中重金屬污染的分布特征和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)重金屬在水庫(kù)中呈現(xiàn)明顯的空間異質(zhì)性，受多種因素影響。在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，揭示了不同重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)狀況及采樣點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)情況。研究結(jié)果表明，Cd和水庫(kù)中部采樣點(diǎn)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最高。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于監(jiān)測(cè)和防治地表水重金屬污染、保護(hù)生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要。研究成果可為今后更深入地研究地表水中重金屬污染提供參考。綜合而言，通過(guò)該研究可以更好地認(rèn)識(shí)地表水中重金屬的分布規(guī)律和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有助于制定相關(guān)政策和措施來(lái)改善地表水質(zhì)量，維護(hù)生態(tài)平衡。