河流底泥重金屬污染治理的研究進展

李恩浩

摘 要：河流底泥重金屬污染已成為嚴峻的環境問題，本文從河流底泥重金屬來源、危害、評價方法和治理措施介紹了河流底泥重金屬污染治理的研究進展。地積累指數法可以直觀的分析各重金屬的污染程度，潛在生態危害指數法能夠準確地的評價重金屬的潛在生態危害，兩者結合使用能夠形成相對完整的評價體系。生物修復技術主要通過植物，微生物和動物對重金屬的吸附、轉化和固定作用去除底泥中的重金屬，耗能低且對環境友好，應用前景廣泛，可成為我國河流底泥重金屬污染生態修復的重要技術支撐。

關鍵詞：河流底泥;重金屬;研究進展

隨著社會經濟的發展，大量重金屬污染物排入河流，形成富含重金屬的河流底泥。重金屬污染具有隱蔽性強、毒性大、危害期長和不可逆轉等特點，給河流生態系統和人體健康帶來嚴重危害。此外，重金屬污染的河流底泥可作為污染源對河流生態系統和人體造成二次污染。本文將從河流底泥重金屬來源，危害，評價方法和治理措施介紹了河流底泥重金屬污染治理的研究進展，為我國河流生態修復提供技術支撐。

一、河流底泥重金屬來源

河流底泥（沉積物）是河流系統的重要組成部分，可作為“匯”富集進入河流的污染物。河流底泥中重金屬的來源包括自然來源和人為干擾輸入。重金屬作為地殼構成的組成元素，在河流底泥中分布廣泛;人為干擾輸入主要包括工業污染、城鎮污水、農業污染和大氣污染物沉降等。圖1為河流底泥重金屬的人為干擾輸入源圖。

河流底泥重金屬污染源的識別，微觀上對重金屬在底泥中的轉化行為及其與水生生物的關系等方面的機理研究提供相應支撐;宏觀上對底泥環境質量現狀評價及對污染底泥治理提供重要依據。

二、底泥重金屬的污染及危害

重金屬一般指密度大于5.0g/cm3的金屬，主要包括鋅（Zn）、銅（Cu）、鎘（Cd）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎳（Ni）以及類金屬砷（As）等。重金屬污染是指重金屬及其化合物在環境中造成的污染。

重金屬進入水體后，大部分與懸浮物快速結合，最終沉入底泥。底泥是河流重金屬污染物的主要歸宿。當底泥的條件發生變化時，底泥中的重金屬重新轉化為溶解狀態釋放到水體中。

河流底泥中的重金屬具有較高的生態風險，進入水體的重金屬不能被生物降解，通過食物鏈產生生物富集濃縮效應在生物體內累積，最終影響河流生態系統和人類健康。重金屬可通過兩種途徑進入生物體中，一種是重金屬的游離分子和簡單絡離子直接被生物體吸收，并在生物體內產生危害，另一種是河流底棲動物攝食沉積物，通過食物鏈傳遞富集。世界八大公害事件之一的“水俁病”的病因是水俁灣附近居民長期食用被汞嚴重污染的水產所致。

三、河道底泥重金屬污染評價方法

目前，國內外河流底泥重金屬污染的評價方法有多種，常用方法有地積累指數法和潛在生態危害指數法。

（一）地積累指數法

地積累指數法側重點在于模擬重金屬分布的自然變化特征，不僅考慮了自然地質過程造成的背景值的影響，同時也考慮了人為活動對重金屬污染的影響，是評價河流底泥重金屬污染程度的重要參數。

地積累指數法的計算公式如下：。其中，Cn為元素n在沉積物中的含量;Bn為沉積物中該元素的地球化學背景值;k為考慮各地巖石差異可能會引起背景值的變動而取的系數（一般取值為1.5）。

根據地質累積指數的計算結果，河流底泥重金屬污染程度可分為7個級別：當Igeo<0時，污染級別為0級，表明河流底泥無污染;當0≤Igeo<1時，污染級別為1級，表明河流底泥無污染到中度污染;當1≤Igeo<2時，污染級別為2級，表明河流底泥中度污染;當2≤Igeo<3時，污染級別為3級，表明河流底泥中度污染到強污染;當3≤Igeo<4時，污染級別為4級，表明河流底泥強污染;當4≤Igeo<5時，污染級別為5級，表明河流底泥強污染到極強度污染;當Igeo≥5時，污染級別為6級，表明河流底泥極強污染。

（二）潛在生態危害指數法

潛在生態危害指數法側重點在于評估重金屬對環境生態效應的影響，主要是基于不同重金屬具有不同的生物毒性，從而造成不同的生態危害。

潛在生態危害指數法的計算公式如下：

其中，為潛在生態危害單項系數;為某一種金屬的毒性響應系數;為單向污染系數;為表層土壤重金屬濃度實測值;為參比值。

根據潛在生態危害指數的計算結果，河流底泥重金屬污染程度可分為4個級別：當時，表明河流底泥為非污染;當時，表明河流底泥為輕微污染;當時，表明河流底泥為中度污染;當時，表明河流底泥為重度污染。

每種評價方法都有自身的適用范圍，單一的評價方法往往具有局限性，不能客觀地反應真實情況。因此，在實際評價過程中，往往采用兩種或兩種以上的方法綜合評價。地積累指數法可以直觀的分析各重金屬的污染程度，潛在生態危害指數法能夠準確地的評價重金屬的潛在生態危害，兩者結合使用能夠形成相對完整的評價體系。

四、河流底泥重金屬的處理方法

污染的沉積物會對水體產生二次污染，并對水生生物和人體造成危害。根據技術原理的不同，河流底泥重金屬的處理方法分為物理修復技術，化學修復技術和生物修復技術。

（一）物理修復技術

物理修復技術能夠快速高效地解決河流底泥重金屬污染的問題，但其可實施性受環境因素限制較大，并會對水生生物的棲息環境造成影響，破壞河流生態系統的平衡。常用的物理修復技術包括底泥疏浚技術和覆蓋技術。

（1）底泥疏浚技術。底泥疏浚技術是利用機械的措施挖除河流表層污染底泥以減少底泥污染物釋放的技術，見效快且效果好，但疏浚的費用及疏浚后的底泥處理費用都比較昂貴，并且對河流水生生物的棲息環境造成直接破壞，這些成為限制底泥疏浚技術使用的因素。美國馬薩諸塞州的New Bedfold港利用底泥疏浚技術有效地解決了沉積物中的重金屬的釋放污染水體的問題。