地表水環境重金屬污染分布特征及生態風險評價研究

關鍵詞：地表水環境；聚四氟乙烯塑料瓶；重金屬污染；生態風險

前言

重金屬在環境中不易被降解，受到嚴重重金屬污染的地表水環境影響著環境和人體健康。因此，對地表水環境重金屬污染分布特征進行研究及實施生態風險評價，對于保護水資源和生態環境具有重要意義。

地表水環境重金屬污染問題受到了廣泛關注。許多研究者利用各種先進的技術手段深入研究了重金屬的分布特征，如遙感技術、GIS系統以及數值模型等方法均被應用于重金屬污染分布的監測和預測。同時，生態風險評價問題也得到了廣泛的關注與研究，為水資源的保護和治理提供了科學依據。在技術方面，一些新的檢測和分析方法可以更精確地測定水體內重金屬的含量，從而更好地獲得分布特征。研究者們通過實地調查、模型模擬等多種方法，對重金屬污染的分布特征實施了研究。

此研究旨在系統地探究地表水環境中重金屬的污染狀況，分析分布特征，并對可能產生的生態風險實施評價，以期為水資源的保護和治理提供科學依據。通過深入研究重金屬污染的分布特征，可以更好地了解來源、傳輸路徑和潛在影響，為制定有效的防治措施提供支持。同時，開展生態風險評價有助于評估重金屬污染對水生生物和人類健康的危害程度，為制定相應的風險控制和管理策略提供依據。

1地表水環境重金屬污染分布特征研究

1.1研究區域

選取的研究區域為某流域的某地區，該地區共有兩個水庫，分別是D水庫、E水庫。這兩個水庫分別位于該地區的北面、東北面，總庫容量超過2.5億立方米。其中D水庫主要用于農業灌溉和工業供水，而E水庫則主要用于養殖。

YY河發源于山區，流經多個城市和縣區，最終流人某盆地。作為研究地區的主要水源補給河流，該河流是所在流域境內最大徑流量的河流。

1.2水樣采集

在YY河上下游設置兩個監測斷面，分別為A斷面與B斷面。在兩個水庫中，采樣點的設置情況見圖1。

采樣時間為2022年4月份、7月份和12月份，每次實施多次采樣以確定重金屬含量的波動范圍。

選用1L容量的聚四氟乙烯塑料瓶作為重金屬水樣采樣容器。為了確保樣品的純凈，使用0.45um的濾膜對采集的樣品實施過濾，濾除雜質。隨后，加入濃硝酸實施酸化處理，并確保樣品的pH值低于2。完成酸化后，密封保存樣品，確保在運輸過程中不受外界污染。所有采集的樣品被運回實驗室，并保存在4℃的冰箱中。

根據《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002），采用規定的方法對水質指標實施測定。同時，優先采用最新的環境保護標準測定方法。以下是水質指標的測定方法和標準：

1.3研究結果與討論

根據測定結果，Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg這七種重金屬污染的時空分布特征見圖2。

觀察圖2，可知河流上游重金屬污染含量與下游重金屬污染含量差異較大，下游重金屬污染含量普遍大于上游，這是由于YY河的下游更靠近居民區與工業區。對于D水庫與E水庫，整體來說E水庫的重金屬污染更嚴重，這是由于E水庫主要用于發展養殖業，而D水庫主要用于農業灌溉和工業供水。農業灌溉和工業供水水庫對水質的要求較高，因此D水庫的水質相對較為純凈，重金屬污染的含量也相對較低。相比之下，養殖水庫中的重金屬污染含量則較高。養殖水庫通常用于水產養殖，可能會存在大量的飼料殘渣、魚類排泄物等有機物，這些有機物在分解過程中可能會釋放出重金屬元素，導致水體中的重金屬含量增加。此外，養殖水庫中的魚類和其他水生生物可能會富集重金屬元素，從而對人類和生態系統健康構成潛在威脅。對于D水庫與E水庫，重金屬污染分布的空間規律呈現出一定的區域性和聚集性。由于重金屬元素在水中不易溶解和分解，它們往往會被沉積物、懸浮物和生物體所吸附或富集。在入庫口和出水口附近，水流速度較快，沉積物較少，重金屬元素容易隨著水流遷移；而在庫底和庫灣等中部區域，水流速度較慢，沉積物較多，重金屬元素容易富集。

對于Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg這七種重金屬污染物來說，Zn的含量在地表水環境中最高，Hg的含量在地表水環境中最低，Cd、Pb、Cr、Cu、As的含量居中。

整體來說，水庫的重金屬污染物含量高于河流，這是由于當重金屬污染物進入水庫時，由于水庫的容積較大，水流速度較慢，使得污染物在水庫中的停留時間更長，從而有更多的機會被吸附或富集。而河流的水流速度快，停留時間短，不利于污染物的積累。水庫中的沉積物較多，這些沉積物對于重金屬元素具有較強的吸附作用，使得重金屬元素更容易在沉積物中富集。當沉積物被攪動或沖刷時，會釋放出重金屬元素，增加水庫中的重金屬含量。水庫和河流的生態系統不同，例如水生生物的種類和數量、水體的透明度、水溫等都有所不同。這些因素都可能影響重金屬元素在水中的溶解度、遷移和轉化，從而影響水庫和河流中重金屬的含量。

重金屬污染在不同季節表現出了較小的差異。

2生態風險評價

2.1潛在生態危害指數法

采取的生態風險評價方法為潛在生態危害指數法。通過潛在生態危害指數法對研究地區的YY河及D水庫、E水庫實施生態風險評價分析，具體公式見式（1）：

其中七種重金屬污染物的毒性響應系數F取值情況具體如下：

根據表1實施各采樣點R的計算，完成研究地區地表水環境重金屬污染生態風險評價。

2.2生態風險評價結果

對于各采樣點，潛在生態危害單項系數與重金屬元素潛在生態危害指數的計算結果見表2、表3。

根據表2，對于七種重金屬污染物，潛在生態危害排名為Cdgt;Hggt;Cugt;Pbgt;Asgt;Zngt;Cr，其中Cd為極強生態污染，有著驚人的生態危害。Hg也是極強生態污染。Pb在部分采樣點達到很強生態污染。As、Cu在不同采樣點的表現不同，既有強生態污染、中等生態污染，也有一些輕微生態污染。而Zn、Cr則僅為輕微生態污染。

比較水庫各采樣點，發現水庫中部采樣點的生態風險更高，水庫庫口和出水口附近采樣點的生態風險較低。對比河流兩個斷面，下游斷面的生態風險更高。整體來說，研究地區地表水環境重金屬污染的生態風險比較嚴重，需要引起足夠重視。

3結束語

在保護水庫水質和生態環境的過程中，需要注意防止水庫水體受到重金屬等污染物的影響，確保水庫的水質安全，為此，研究了水庫環境中重金屬污染的分布特征和生態風險評價，發現重金屬在水庫中呈現明顯的空間異質性，受多種因素影響。在生態風險評價方面，揭示了不同重金屬的生態風險狀況及采樣點的生態風險情況。研究結果表明，Cd和水庫中部采樣點的生態風險最高。這些發現對于監測和防治地表水重金屬污染、保護生態環境至關重要。研究成果可為今后更深入地研究地表水中重金屬污染提供參考。綜合而言，通過該研究可以更好地認識地表水中重金屬的分布規律和生態風險，有助于制定相關政策和措施來改善地表水質量，維護生態平衡。