南寧市內河沉積物的汞含量及其潛在風險

摘要：城市內河聚集的沉積物是內河水環境的重要組成部分，已成為潛在的二次污染源。本文結合南寧市19條內河的沉積物樣品和水樣檢測結果，分析內河沉積物的汞全量及有效態，比較內河環境及純水環境下沉積物的汞浸出濃度，評估內河沉積物中汞的活性及遷移趨勢對內河水環境質量的影響。試驗結果表明，南寧市內河沉積物中汞對內河水環境質量無顯著的潛在風險。

關鍵詞：內河；沉積物；汞含量；有效態；潛在風險

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.009

Abstract： The sediment accumulated in urban inland rivers is an important component of the inland river water environment and has become a potential source of secondary pollution. Based on the detection results of sediment and water samples from 19 inland rivers in Nanning city， this paper analyzes the total amount and effective state of mercury in inland river sediments， compares the mercury leaching concentration of sediments in inland river and pure water environments， and evaluates the impact of mercury activity and migration trends in inland river sediments on the quality of inland river water environment. The experimental results indicate that mercury in the sediment of the inland rivers in Nanning city has no significant potential risk to the quality of the inland river water environment.

Keywords： inland rivers; sediments; mercury content; effective state; potential risk

在生活污水未納入市政管網前，城市內河是生活污水的重要載體。城市內河聚集的沉積物是內河水環境的重要組成部分，主要污染物為重金屬、有機污染物等，因常年積累，其成分復雜且不穩定，已成為潛在的二次污染源[1-2]。南寧市建成區有19條內河，長期以來，內河水環境與內河沉積物保持相對穩定的動態平衡，污染物釋放影響不明顯。但是，一旦這一平衡被打破，內河沉積物污染物釋放量有可能增加，從而導致地表水環境質量發生明顯變化。本文以汞元素為例，分析南寧市19條城市內河沉積物中汞全量及有效態，比較內河環境及純水環境下沉積物中汞浸出濃度，并選取代表河段進行分層采樣，分析沉積物層和不同土質層的汞含量及活性，了解汞的垂直分布與活性，研判內河沉積物中重金屬的潛在遷移風險，以合理處置污染沉積物，有效控制內河水體污染。

1 試驗部分

1.1 樣品采集

南寧市建成區有19條內河，其中，竹排沖設置2個采樣點位，即竹排沖瑯東污水處理廠出水口上游（簡稱出水口上游）和竹排沖口，其他內河均設置1個采樣點位。一是表層樣品采集。對南寧市19條內河分別采集樣品，采樣點位設置在內河入江口折回50 m處，利用底泥采樣器采集混合沉積物樣品，水樣采集點位與沉積物采集點位保持一致。二是分層樣品采集。選取心圩江、石埠河未硬化河段，在淺水河床處使用分層采樣器采集底泥樣品，根據底泥性狀、顏色與深度，把采集樣品分為沉積層、交換層與真土層。試驗儀器有雙道原子熒光光度計、汞空心陰極燈、石墨消解儀、行星式球形碾磨機和電子天平。

1.2 樣品前處理

一是樣品干燥研磨。樣品自然風干后，仔細挑去石塊、植物體、塑料等生活垃圾，采用四分法選取足夠的代表樣品，混勻后用行星式球形碾磨機研磨，直至全部通過100目尼龍篩（孔徑0.15 mm）。二是汞全量消解。稱取1.0 g土壤樣品置于消解罐內，用少量水潤濕樣品，緩慢加入10 mL王水，混勻[3]。樣品有機質含量較高時，會發生劇烈反應，并伴隨大量泡沫冒出，需要少量多次加入王水。待反應結束后，旋緊蓋子。將消解罐放入石墨消解儀，100 ℃溫度下消解120 min。冷卻至室溫后，轉移消解后樣品至50 mL離心管中，充分清洗蓋子、消解罐及沉淀，定容至刻度后，離心分離，取上清液上機分析，同步分析全程序空白、質控樣品。三是汞有效態浸提。稱取10 g經前處理的樣品放入150 mL硬質玻璃三角瓶中，加入50 mL濃度1 mol/L的HCl浸提液，用水平振蕩器振蕩1.5 h，離心分離，取上清液分析，同步分析全程序空白[4-5]。四是不同介質下汞活性浸提。稱取10 g經前處理的樣品放入150 mL硬質玻璃三角瓶中，分別加入50 mL相應內河點位水樣或純水浸提，用水平振蕩器振蕩1.5 h，離心分離，取上清液分析，同步分析全程序空白。

2 結果與討論

2.1 內河沉積物汞全量及有效態試驗

用王水體系消解分析內河沉積物的汞全量，用HCl（1 mol/L）浸提分析內河沉積物中汞有效態含量，并計算HCl介質中內河沉積物汞活性比，分析結果如表1所示。試驗表明，南寧市內河沉積物汞含量最高的為竹排沖口（0.655 μg/g），最低的為可利江（0.068 μg/g）；汞有效態含量最高的為四塘江（0.044 μg/g），最低的為良慶河（0.002 μg/g）；汞活性比最高的為四塘江（15.6%），最低的為良慶河（1.28%）。由此可見，竹排沖口沉積物汞含量最高，但其活性比僅為2.92%，屬于較低水平，即使水環境呈現更有利于沉積物中汞釋放的酸性，也不會對竹排沖水質造成較大風險。四塘江汞活性比最大，其汞含量為0.284 μg/g，處于中下水平，也不會對水質造成較大威脅。

2.2 不同介質下內河沉積物汞有效態試驗

按照有效態分析步驟，分別用50 mL HCl（濃度1 mol/L）、內河水樣、超純水對10 g風干研磨的內河沉積物樣品進行浸提濃度比對試驗，內河水樣與純水浸提液的汞本底濃度均小于0.04 μg/L，試驗結果如表2所示。試驗表明，內河沉積物用HCl浸提的效率最高，而內河水樣與純水浸提并無必然規律。其中，鳳凰江、心圩江、朝陽溪、水塘江、那平江、良慶河、楞塘沖、大岸沖、石靈河、西塘江等10條內河沉積物內河水介質汞浸出濃度大于純水介質汞浸出濃度，其最大差值為0.24 μg/L（楞塘沖）；馬巢河、可利江、出水口上游、竹排沖口、亭子沖、良風江、西明河等7條內河沉積物純水介質汞浸出濃度大于內河水介質汞浸出濃度，其最大差值為0.28 μg/L（西明河）；內河水介質與純水介質下，二坑、八尺江、石埠河等3條內河沉積物汞浸出濃度均小于0.04 μg/L。由此可見，內河水環境與沉積物環境平衡被打破時，水環境中汞含量會有所變化，即使內河水環境趨向于純水環境，也有可能導致水環境中汞含量升高。

2.3 內河底質汞含量垂直分布及其活性

為充分了解內河河床中汞在沉積物層和不同土壤層的含量分布和活性，選取心圩江、石埠河2條部分底部未硬化的河段進行汞含量垂直分布及活性試驗。如表3所示，心圩江、石埠河河床汞含量垂直分布沒有明顯的變化，這也表明城市生活污水沉積對內河底質汞含量影響較小，以土壤本底含量為主。經汞有效態分析，沉積層長期與內河水接觸，其活性小于交換層與真土層，減緩底質土壤中汞釋放，動態保護水環境。

2.4 潛在風險評估

經試驗，當內河沉積物與內河水環境固液比達到1∶5時，良慶河潛在風險最高，汞濃度為0.29 μg/L，馬巢河、可利江、二坑、亭子沖、八尺江、良風江、石埠河等7條內河潛在風險最低，汞濃度均小于0.04 μg/L。而在純水環境中，出水口上游汞濃度最高（0.26 μg/L），朝陽溪、二坑、水塘江、八尺江、那平江、良慶河、石埠河、石靈河、西塘江等9條內河汞濃度均小于0.04 μg/L。參照《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），內河沉積物與內河水環境固液比達到1∶5時，內河水介質與純水介質中汞濃度均小于Ⅳ類水標準值（1 μg/L）。因此，南寧市內河沉積物中汞潛在風險小，水體容量變化不會引起水環境中汞含量明顯變化。心圩江與石埠河的底質垂直分布試驗表明，內河底質汞含量垂直分布差距不明顯，其活性也不存在明顯的變化，整體處于穩定水平，對內河水環境的潛在風險較低。

3 結語

經汞全量和有效態分析，南寧市19條內河沉積物的汞活性比均處于較低水平。內河沉積物浸提后，分析內河沉積物在不同水環境條件下的汞浸出濃度，推斷南寧市內河沉積物中汞的潛在風險小，不會對內河水環境質量造成顯著影響。

參考文獻

1 白曉慧，鐘衛國，陳群燕，等.城市內河水體污染修復中沉積物的影響與控制[J].環境科學，2002（增刊1）：89-92.

2 鄭琦宏，沈 浩，李立山，等.寧波市城區內河水質與沉積物污染特征研究[J].寧波大學學報（理工版），2012（3）：109-113.

3 國家質量監督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.土壤質量 總汞、總砷、總鉛的測定 原子熒光法 第1部分：土壤中總汞的測定：GB/T 22105.1—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

4 任曉云，肖傳勇，董玉梅，等.土壤中重金屬元素有效態與活性相關分析研究[J].山東林業科技，2009（4）：42-44.

5 馬建軍，于鳳鳴，朱京濤，等.4種浸提劑對土壤有效態鎳提取條件的比較與選擇[J].農業環境科學學報，2006（增刊2）：746-750.

收稿日期：2024-01-17

作者簡介：范輝（1981—），男，廣西玉林人，在職研究生，工程師。研究方向：環境監測與管理。