小凌河底泥污染物含量的分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

李辰溪

（錦州市水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 錦州 121000）

底泥是在水體徑流過(guò)程中，水中各種物質(zhì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生物、化學(xué)和物理作用沉積于水底而形成的淤泥，一般含有氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也可能會(huì)有難降解的有機(jī)污染物及大量重金屬，底泥逐漸成為巨大的潛在內(nèi)污染源[1]。底泥中沉積的污染物受外界環(huán)境或水體攪動(dòng)會(huì)再次釋放到水中，對(duì)水生物或底棲生物造成不利影響，也可以通過(guò)生物富集等過(guò)程進(jìn)入食物鏈給人體健康產(chǎn)生影響[2-4]。鑒于此，文章以錦州市境內(nèi)小凌河干流河段為例，通過(guò)分析河道底泥中重金屬、總磷(TP)、總氮(TN)、有機(jī)質(zhì)(OM)含量，評(píng)價(jià)底泥污染特征及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，旨在為及時(shí)掌握各河段的污染物分布情況，河道底泥的妥善處置、資源化合理利用和清淤疏浚整治等提供參考依據(jù)。

1 底泥污染的測(cè)定

1.1 樣點(diǎn)布設(shè)

在小凌河干流河段選取16 個(gè)采樣點(diǎn)，樣點(diǎn)編號(hào)及其地點(diǎn)，采樣點(diǎn)布設(shè)，見表1。各采樣點(diǎn)底泥樣品用柱狀采泥器采集，先將樹枝、石塊等底泥中的雜物去除，然后放入50℃下烘干，利用研缽研磨后全部過(guò)200 目篩，并保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 采樣點(diǎn)布設(shè)

1.2 測(cè)定方法

試驗(yàn)采用水合熱重鉻酸鉀氧化比色法、分光光度計(jì)-堿性過(guò)硫酸鉀消解法、硫酸-高氯酸消煮-鉬銻抗比色法、ICP-AES 多道電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀來(lái)測(cè)定底泥中的OM、TN、TP 和重金屬含量。

1.3 評(píng)價(jià)方法

依據(jù)沉積物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[5]評(píng)定OM、TN、TP等能夠產(chǎn)生水環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)物，污染物分級(jí)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，見表 2。其中，安全級(jí)、最低級(jí)、嚴(yán)重級(jí)代表水生生物無(wú)中毒效應(yīng)、沉積物受到污染但多數(shù)底棲生物能夠承受以及明顯損害底棲生物群落。

表2 污染物分級(jí)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)底泥重金屬的污染程度，該方法充分考慮了沉積物的生態(tài)環(huán)境效益及重金屬的毒性，在評(píng)價(jià)重金屬污染狀況等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI和沉積物種金屬i的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)Eri 的計(jì)算公式為：

表3 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 測(cè)定結(jié)果

對(duì)底泥中重金屬、TP、TN、OM含量進(jìn)行測(cè)試，各樣點(diǎn)底泥測(cè)試數(shù)據(jù)，見圖1。由圖1可知，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段底泥中TN、TP、OM含量處于0.01%～0.05%、0.02%～0.06%、0.50%～1.60%之間，平均值為0.028%、0.034%和0.981%。

圖1 各樣點(diǎn)底泥測(cè)試數(shù)據(jù)

結(jié)果顯示，底泥中 6 種重金屬含量與錦州市土壤中重金屬背景值相比均未超標(biāo)，其中Cd含量處于0.06～0.18mg/kg之間，整體處于較好狀態(tài)，其最大值0.18mg/kg與背景值 0.18mg/kg相當(dāng)；Zn、Cr、Cu含量處于11.56～63.72mg/kg、12.68～56.25mg/kg、48.1～286.5mg/kg之間，整體＜76.5mg/kg、58.0mg/kg、32.4mg/kg的背景值；Ni、Pb含量處于14.50～33.25mg/kg、12.10～25.20mg/kg之間，與32.0mg/kg、24.2mg/kg的背景值基本相當(dāng)。

2.2 相關(guān)性分析

為揭示不同參數(shù)之間的相關(guān)程度、相關(guān)方向及其依存關(guān)系，探討底泥污染物之間的關(guān)聯(lián)和污染來(lái)源，有必要分析底泥中重金屬元素與營(yíng)養(yǎng)物的相關(guān)性[9]，相關(guān)性分析見表4。其中，“*”、“**”表示P＜0.05的顯著性相關(guān)和P＜0.01的極顯著相關(guān)。

表4 相關(guān)性分析

由表4 可知，OM、TN 與TP 之間均存在顯著正相關(guān)性，OM 與TN 之間均存在極顯著正相關(guān)性，說(shuō)明TP、TN、OM 之間的同源性較好且關(guān)系較為密切。除了Cr 與TN 之間存在顯著正相關(guān)性外，底泥中重金屬與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并未達(dá)到顯著相關(guān)性，這可能是因?yàn)閮烧叩奈廴緛?lái)源不同[10-11]。通過(guò)分析重金屬相關(guān)性可知，Zn、Ni、Cr、Cu 之間存在極顯著正相關(guān)性，說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)著4 種金屬的影響較低，而Zn、Cu 與Cd 之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，Cu 與Pb 存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明人類活動(dòng)對(duì)Cd、Pb 的影響較大[12]。

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

2.2.1 總氮、總磷與有機(jī)質(zhì)

各樣點(diǎn)底泥中的TP、TN、OM 含量總體處于安全級(jí)范圍，雖然OM 相對(duì)較差，但所有樣點(diǎn)均達(dá)到安全級(jí)，5#樣點(diǎn)的OM 值(1.6%)最高但也屬于安全級(jí)；TN 相較于OM 的污染程度更輕，7#樣點(diǎn)的TN 值最高(0.05%)但也達(dá)到安全級(jí)，6#、14#樣點(diǎn)的TN 含量最低(0.01%)達(dá)到安全級(jí)；TP 與TN 的污染程度相近，3#、9#、11#、15#樣點(diǎn)的TP 含量最低(0.02%)達(dá)到安全級(jí)，其它樣點(diǎn)相對(duì)較高但也處于安全級(jí)。綜上分析，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段底泥污染整體較輕。

經(jīng)對(duì)比分析，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段整體低于其它河流底泥污染中TN 含量，TP 含量相差不大，TP、OM 含量較低。總體而言，小凌河干流河段底泥污染物含量小于大多數(shù)水體，并且TP、TN含量相較于OM 表現(xiàn)出顯著差異性。因此，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段底泥中總磷、總氮污染較輕，這與近年來(lái)實(shí)施的河道清淤整治、防滲工程存景觀水、污水管網(wǎng)配套改造、水生態(tài)保護(hù)等有關(guān)[13-16]。

2.2.2 重金屬污染

評(píng)價(jià)分析錦州市境內(nèi)小凌河干流底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，底泥重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)，見表 6。結(jié)果顯示，在底泥中Cd、Cu的污染相對(duì)較重，但93.75%的采樣點(diǎn)均處于低潛在風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，只有10#樣點(diǎn)(150%)處于中潛在風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)；2#樣點(diǎn)的Pb、10#樣點(diǎn)的Cr、5#樣點(diǎn)的Cu達(dá)到中潛在風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，所占比例均為6.25%，Zn、Ni的風(fēng)險(xiǎn)程度較低。從低到高6種元素的潛在風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)閆n＜Ni＜Cr＜Pb＜Cu＜Cd。

表6 底泥重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)分析污染程度可知，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段底泥污染總體達(dá)到低潛在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中達(dá)到低潛在風(fēng)險(xiǎn)低和中潛在風(fēng)險(xiǎn)的樣點(diǎn)占比依次為93.75%、6.25%。結(jié)果表明，錦州市境內(nèi)小凌河干流河段底泥污染較輕，這可能與近期實(shí)施的河道清淤整治、防滲工程存景觀水、污水管網(wǎng)配套改造、水生態(tài)保護(hù)等有關(guān)。

3 結(jié) 論

1）在錦州市境內(nèi)小凌河干流河段選取16 個(gè)采樣點(diǎn)，經(jīng)采樣分析測(cè)定TP、TN、OM 底泥污染物含量依次為0.02%～0.06%、0.01%～0.05%、0.50%～1.60%之間，三者的正相關(guān)性顯著。依據(jù)沉積物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定，底泥中TP、TN、OM 含量中體處于安全級(jí)狀態(tài)，氮磷相較于有機(jī)質(zhì)的污染較輕，只有個(gè)別樣點(diǎn)的部分指標(biāo)達(dá)到最低級(jí)狀態(tài)。

2）底泥中6 種重金屬含量與錦州市土壤中重金屬背景值相比均未超標(biāo)，Zn、Ni、Cr、Cu 之間的正相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，Cu 與Cd、Pb 之間的正相關(guān)性較好，氮磷、有機(jī)質(zhì)與重金屬未表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。在底泥中Cd、Cu 的污染相對(duì)最重，但93.75%的采樣點(diǎn)均處于低潛在風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，中潛在風(fēng)險(xiǎn)樣點(diǎn)所占比例只有6.25%。從低到高6 種元素的潛在風(fēng)險(xiǎn)排序?yàn)閆n ＜Ni ＜Cr ＜Pb ＜Cu ＜Cd，底泥污染整體較輕，污染物以Cd、Cu 為主。