象湖流域底泥重金屬污染特征與生態風險分析

熊戩等

摘要[目的]了解城市湖泊底泥重金屬的污染情況。[方法]以象湖流域為研究對象，利用微波消解-火焰原子吸收分光光度法、BCR連續提取法、ICPAES分別測定底泥中重金屬的總量及各形態重金屬的含量，并利用潛在生態危害法對象湖的潛在生態危害進行評價。[結果]象湖所測的潛在危害來源主要是Cd。[結論]該研究為城市湖泊生態系統退化的原因提供理論依據。

關鍵詞底泥；重金屬；污染特征；形態分析；RSP；潛在生態危害指數

中圖分類號S181.3；X826文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）21-07151-04

Analysis on Heavy Metal Pollution Characteristics and Ecological Risk of Elephant Lake Water Body Sediment

XIONG Jian， LIU Xiaozhen et al（Key Lab of Poyang Lake Environment and Resource Utilization of Ministry of Education， School of Environment and Chemical Engineering， Nanchang University， Nanchang， Jiangxi 330047； School of Environment and Chemical Engineering， Nanchang Hangkong University， Nanchang， Jiangxi 330063）

Abstract[Objective] To study the pollution status of heavy metals in urban lake sediment. [Method] With Elephant Lake as study object， microwave digestion， flame atomic absorption spectrophotometry， BCR sequential extraction method and inductively coupled plasmaatomic emission spectrometry were used to determine the total and each species of heavy metal content. And the potential ecological risk was evaluated. [Result] The results showed that the content sequence of six kinds of heavy metals determined were Zn>Pb>Cu>Cr>As>Cd. The pollution of Cd was the most serious. The concentrations of Cu， Zn， Cd followed the trend escalation from deep to shallow. Only the ratio of secondary phase to primary phase （RSP） Cr in site xh3 was bigger than the three， the contamination level was serious. All the other sites belong to mild contamination. The potential ecological risk levels of all sites were strong except xh2 which level was medium. There sequence were xh4>xh4>xh3>xh1>xh2. Cd was the main pollution source of Elephant Lake from individual potential ecological risk coefficient. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for urban lakes ecosystem degradation.

Key wordsSediment； Heavy metal； Pollution characteristics； Speciation analysis； RSP； Potential ecological risk index

城市湖泊是指位于大中城市城區或近郊的中小型湖泊，具有漁業、游覽和給排水等服務功能，對于城市的可持續發展意義重大[1-2]。近年來隨著城市人口的劇增，工業化水平的提升，城市湖泊的污染問題越來越嚴重。重金屬由于其穩定性高、難降解、易生物積累等特點，對人類的健康存在重大威脅，成為當今世界重要的環境隱患[3-4]。而重金屬污染是城市環境問題的一個重要方面，城市土壤重金屬的研究多年來一直是國內外學者的研究熱點[5-8]。城市湖泊要接納大量包含大氣降塵、街道灰塵和地表土壤等固體殘渣的城市徑流，這些固體殘渣可能含有各種途徑進來的重金屬，通過沉淀、絮凝、吸附、絡合、生物同化等作用，很大一部分重金屬均會沉積到湖底[9-10]。通過研究城市湖泊底泥重金屬的分布情況，能夠綜合了解城市湖泊受人類活動的影響情況，有利于了解城市湖泊生態系統退化的原因和城市湖泊對人類健康的潛在影響。筆者以南昌市象湖流域為研究對象，合理布點，對表層底泥重金屬的濃度、象湖重金屬垂直分布和表層底泥重金屬形態特征進行研究，結合次生相與原生相比值法和潛在生態危害指數法對象湖的潛在生態危害進行評價，綜合了解象湖流域重金屬的污染情況以及對生態環境的影響。

1材料與方法

1.1采樣區域概況象湖流域包括象湖和連接象湖和贛江的撫河故道（下簡稱撫河），象湖位于繁華的城中心地帶，是典型的城內景觀湖泊。象湖北部由撫河將其與贛江相連，湖水經撫河流入贛江。象湖作為城市湖泊，其污染來源主要是市政污水的排放。由于舊城區的廢水排放標準低、水源減少以及淤積堵塞等原因，大量的市政污水和工業廢水直接向象湖和撫河排放，導致水質嚴重惡化。

1.2樣品采集與處理根據象湖的污染特點和功能區分布，對象湖5個采樣點進行底泥樣的采集，撫河的采樣點確定主要依據沿岸的4個主要排污口確定，具體的采樣點分布如圖1所示。從南至北各采樣點的編號依次為

3結論

（1）象湖中Cu、Zn、Cr、As的表層底泥重金屬濃度在一級土壤濃度限值以下，Pb的濃度處于一級限值與二級限值之間，Cd僅有xh1和xh2在三級限值以下，其他點的濃度均在三級限值以內，各點重金屬的平均濃度Zn>Pb>Cu>Cr>As>Cd；撫河各點重金屬污染均非常嚴重。

（2）象湖5種元素僅Pb的次生相與原生相的比值RSP值小于1，其余均略大于1，為輕度污染。排污口xh3的Cr和Cd RSP分別為3.43和2.23，屬于重度污染和中度污染，其他各采樣點均有重金屬元素RSP>1且最大值<2，屬于輕度污染；5個采樣點的潛在危害程度xh3>xh2>xh4>xh1>xh5。 潛在危害指數法的評價結果與RSP法評價結果差異較大，象湖的5個采樣點中，除了西邊采樣點（xh2）潛在生態危害程度為中等外，其余潛在生態危害程度均是強，5個點的潛在生態危害順序為xh4>xh5>xh3>xh1>xh2，Cd是象湖重金屬的主要潛在危害因素。

參考文獻

[1] 彭晶倩，李琳，曹雯，等.城市湖泊水環境安全評價研究[J].環境保護科學，2010，36（5）：62-64.

[2] 溫周瑞，王叢丹，李文華，等.武漢城市湖泊水質及水體富營養化現狀評價[J].水生態學雜志，2013，34（5）：62-64.

[3] YUAN H，SHEN J，LIU E，et al.Assessment of nutrients and heavy metals enrichment in surface sediments from Taihu Lake，a eutrophic shallow lake in China[J].Environmental Geochemistry and Health，2011，33（1）：67-81.

[4] 毛欣，陳旭，李長安，等.大冶市城市湖泊表層水體中重金屬的分布特征及其來源[J].安全與環境工程，2013，20（5）：33-37，84.

[5] LU X，WANG L，LEI K，et al.Contamination assessment of copper，lead，zinc，manganese and nickel in street dust of Baoji，NW China[J].Journal of Hazardous Materials，2009，161（2）：1058-1062.

[6] LU Y，GONG Z，ZHANG G，et al.Concentrations and chemical speciations of Cu，Zn，Pb and Cr of urban soils in Nanjing，China[J].Geoderma，2003，115（1）：101-111.

[7] BANERJEE A D K.Heavy metal levels and solid phase speciation in street dusts of Delhi，India[J].Environmental Pollution，2003，123（1）：95-105.

[8] LEE P K，YU Y H，YUN S T，et al.Metal contamination and solid phase partitioning of metals in urban roadside sediments[J].Chemosphere，2005，60（5）：672-689.

[9] FRIESE K，SCHMIDT G，DE LENA J C，et al.Anthropogenic influence on the degradation of an urban lakeThe Pampulha reservoir in Belo Horizonte，Minas Gerais，Brazil[J].LimnologicaEcology and Management of Inland Waters，2010，40（2）：114-125.

[10] HU X，WANG C，ZOU L.Characteristics of heavy metals and Pb isotopic signatures in sediment cores collected from typical urban shallow lakes in Nanjing，China[J].Journal of Environmental Management，2011，92（3）：742-748.

[11] PARDO R，HELENA B A，CAZURRO C，et al.Application of twoand threeway principal component analysis to the interpretation of chemical fractionation results obtained by the use of the BCR procedure[J].Analytica Chimica Acta，2004，523（1）：125-132.

[12] 邱敏嫻，胡恭任，于瑞蓮，等.泉州灣洛陽江河口潮灘表層沉積物中重金屬賦存形態分析[J].環境化學，2013，32（2）：212-218.

[13] 王海，王春霞，王子健.太湖表層沉積物中重金屬的形態分析[J].環境化學，2002，21（5）：430-435.

[14] 王鳴宇，張雷，秦延文，等.湘江表層沉積物重金屬的賦存形態及環境影響因子分析[J].環境科學學報，2011，31（11）：2447-2458.

[15] 劉峰，胡繼偉，吳迪，等.基于形態學分析紅楓湖沉積物中重金屬的分布特征及污染評價[J].環境化學，2011，30（2）：440-446.

[16] 趙勝男，李暢游，史小紅，等.烏梁素海沉積物重金屬生物活性及環境污染評估[J].生態環境學報，2013 ，23（3）：481-489.

[17] 劉志杰，李培英，張曉龍，等.黃河三角洲濱海濕地表層沉積物重金屬區域分布及生態風險評價[J].環境科學，2012，33（4）：1182-1187.

[18] HAKANSON L.An ecological risk index for aquatic pollution control.A sedimentological approach[J].Water Research，1980，14（8）：975-1001.

[19] 何紀力，徐光炎.江西省土壤環境背景值研究[M].北京：中國環境科學出版社，2006：35-45.