湘江湘潭段底泥中重金屬污染分析

摘要：為了解湘江湘潭段表層沉積物的重金屬污染情況，采集湘江湘潭市出入境斷面（左右兩側）4個點位的表層沉積物，檢測其7種重金屬（Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg）的含量，采用行業內3種方法對沉積物中重金屬的污染程度和潛在生態風險進行評價。研究表明，該區域底泥中重金屬Cd的污染風險極高，同時Hg、As、Pb存在較大的污染風險。

關鍵詞：底泥；重金屬污染；湘江；湘潭市

中圖分類號：X52 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）04-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.04.038

Analysis of heavy metal pollution in sediment of Xiangtan section of Xiangjiang River

YANG Shengli

（Xiangtan Ecological Environment Monitoring Center of Hunan Province， Xiangtan 411100， China）

Abstract： In order to understand the heavy metal pollution situation of surface sediments in Xiangtan section of Xiangjiang River， this study collects surface sediments from four points on the entry and exit section （left and right sides） of Xiangtan city， and detects the content of seven heavy metals （Ni， Cu， Zn， As， Cd， Pb， Hg）， and uses three industry methods to evaluate the degree of heavy metal pollution and potential ecological risks in sediments. Research has shown that the pollution risk of heavy metal Cd in the sediment of this area is extremely high， and there is also a significant pollution risk of Hg， As， and Pb.

Keywords： sediment; heavy metal pollution; Xiangjiang River; Xiangtan city

湘江是湘潭市重要的飲用水來源，而沉積物作為水生態系統的重要組成部分，對湘江水環境質量有重要影響。受工業活動影響，大量含重金屬廢水排入湘江，隨著時間積累，部分重金屬會轉移至沉積物中，沉積物可以反映湘江重金屬污染情況。當河底沉積物受到擾動或水體pH發生變化時，累積在底泥中的重金屬可能會釋放，造成二次污染，對水體環境和人類生產生活帶來危害。湘江湘潭段長度約為61 km，本研究選取湘江湘潭入境（馬家河斷面）和出境（易家灣斷面）斷面左右兩側的4個采樣點位，通過檢測底泥中7種重金屬的含量（Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg），了解重金屬對湘江湘潭段底泥的污染情況，并剖析其潛在生態風險。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與測定

根據《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018）[1]和《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166—2004）[2]，對湘江湘潭段4個點位（馬家河右、馬家河左、易家灣右和易家灣左）的底泥進行采樣分析，測定底泥樣品的重金屬含量，如表1所示。依托湘潭市土壤環境質量監測工作，采用隨機布點原則，選擇地形相對平坦、穩定、植被良好的地方，避免在城鎮、工礦企業、交通運輸、農業生產等人為干擾較大的區域布設采樣點位，最終以37個土壤環境質量監測點位的表層土壤（0～20 cm）重金屬分析數據的平均值作為湘潭市土壤環境背景值，如表1所示。

1.2 評價方法

地質累積指數法不僅考慮自然地質的背景情況，也考慮人類生產生活帶來的影響，采用式（1）進行計算。地質累積指數分級標準如表2所示。重金屬i的單項污染指數采用式（2）計算。內梅羅綜合指數法體現各重金屬的污染情況，同時突出污染較重的重金屬的影響，其采用式（3）計算。內梅羅綜合指數分級標準如表3所示，底泥中重金屬污染程度與該指數的大小成正相關[2]。潛在生態風險指數法用于評價底泥中重金屬的潛在生態風險，該方法綜合考量污染物的類別、含量、毒性水平和環境對不同重金屬污染的敏感性。第i種重金屬的單項潛在生態風險指數采用式（4）計算，綜合潛在生態風險指數采用式（5）計算。二者的分級標準如表4所示，底泥中重金屬的潛在生態風險與兩者的大小成正相關。

式中：Igeo為地質累積指數；Ci為第i種重金屬的實測值，mg/kg；Bi為第i種重金屬的土壤環境背景值（見表1），mg/kg；1.5為修正指數，通常用來表征沉積特征、巖石地質及其他影響[3]；Pi為第i種重金屬的單項污染指數；Si為第i種重金屬的評價標準值，本研究選取土壤環境質量評價標準[1]的水田風險篩選值（6.5＜pH≤7.5）[4]；P綜為第i種重金屬的內梅羅綜合指數，Pi為第i種重金屬的單項污染指數平均值；Pimax為第i種重金屬的最大單項污染指數；Eir為第i種重金屬的單項潛在生態風險指數；Tir為第i種重金屬的相關毒性響應系數（Hg取40，Cd取30，As取10，Cu和Pb取5，Ni取2，Zn取1）[5]；RI為綜合潛在生態風險指數。

2 結果分析

2.1 重金屬污染情況

湘江湘潭段底泥重金屬地質累積指數Igeo，如表5所示。根據湘江湘潭段底泥重金屬的地質累積指數進行評價，除Ni為清潔外，監測的其他重金屬均有不同程度的污染。其中，輕度污染的有Cu和As，偏中度污染的有Zn和Pb，中度污染的為Hg，重污染的為Cd，污染嚴重程度的排序為Cd＞Hg＞Pb＞Zn＞As＞Cu。

湘江湘潭段底泥重金屬單項污染指數Pi和內梅羅綜合指數P綜，如表6所示。內梅羅綜合指數表明，除Ni和Cu為清潔外，監測的其他重金屬均有不同程度的污染。其中，輕度污染的有Pb、Hg、Zn，中度污染的為As，重污染的為Cd，污染嚴重程度的排序為Cd＞As＞Zn＞Hg＞Pb。

2.2 重金屬潛在生態風險

湘江湘潭段底泥重金屬單項潛在生態風險指數Eir和綜合潛在生態風險指數RI，如表7所示。單項潛在生態風險指數結果表明，具有輕微危害程度的重金屬有Ni、Zn、Cu、Pb、As，危害程度很強的為Hg，危害程度極強的為Cd，危害嚴重程度的排名為Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Zn＞Ni。湘江湘潭段底泥中重金屬RI為1 150，危害程度等級為很強，其中重金屬Cd對RI貢獻最大，是底泥中重金屬潛在生態風險的主要來源。

3 對比分析

湘江湘潭段與湘江流域底泥重金屬含量、地質累積指數Igeo與單項潛在生態風險指數Eir對比如表8所示。湘江湘潭段底泥中重金屬的含量與整個湘江流域差別不大[3]，其中，湘江湘潭段Cd、Pb、As的含量均不同程度地高于整個湘江流域的平均值，而Zn、Cu的含量則低于整個湘江流域的平均值。湘江湘潭段底泥中各重金屬的Igeo與整個湘江流域基本相當。其中，As在湘江湘潭段底泥中為輕度污染，而在整個湘江流域為偏重度污染；其他重金屬Cd、Pb、Zn、Cu的污染程度一致。除重金屬Cd外，湘江湘潭段底泥中各重金屬的潛在生態風險與整個湘江流域基本相當。其中，Cd在湘江湘潭段底泥中的危害程度為極強，而在整個湘江流域為很強，其他重金屬As、Pb、Zn、Cu的危害程度一致。

4 結論

研究表明，湘江湘潭段底泥中重金屬污染風險最嚴重的為Cd，從各類評價指標來看，Cd的污染程度甚至超過其他重金屬的總和。此外，Hg、As、Pb也存在較大的污染風險。鑒于湘江湘潭段底泥中重金屬的污染情況，該水域內飲用水取水口附近應避免底泥的攪動，枯水季河床裸露期間禁止在底泥或較近區域種植食用類農作物。同時，建議湘潭市出臺嚴于國家標準的污染物排放標準（Cd、Hg、As、Pb等重金屬），加強轄區內各主要水體和排漬口的重金屬監測，保障居民飲水、用水安全。

參考文獻

1 生態環境部，國家市場監督管理總局.土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）：GB 15618—2018[S].北京：中國環境出版集團，2019.

2 國家環境保護總局.土壤環境監測技術規范：HJ/T 166—2004[S].北京：中國環境出版社，2004.

3 楊 帆，袁隆湖，黎一夫，等.湖南省主要水系底泥重金屬污染特征及其生態風險評價[J].生態學報，2022（5）：1-13.

4 郭展翅，周葆華，趙 寬，等.長江中下游某地區農田Cd形態特征及污染評價[J].安慶師范大學學報（自然科學版），2021（1）：96-101.

5 馬 麗，李吉鵬，陸志強.廈門杏林灣表層沉積物重金屬污染特征及潛在生態風險評價[J].生態科學，2013（2）：212-217.