鄱阳湖底泥中重金属污染现状评价概要.docx
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鄱阳湖底泥中重金属污染现状评价概要
鄱阳湖底泥中重金属污染现状评价
弓晓峰1,2,陈春丽2,周文斌1,简敏菲3,张振辉4
（1.南昌大学教育部鄱阳湖湖泊生态与生物资源利用实验室,南昌
330047;2.南昌大学环境科学与工程学院,南昌
330029;3.江西师范大学地理与环境学院,南昌330027;4.南昌大学老科协,南昌330047
摘要:
为了解丰、枯水期鄱阳湖沉积物中重金属含量以及各污染物的潜在生态危害程度,在对鄱阳湖污染现状详细调查与分析的基础上,利用地积累指数法和潜在生态风险指数法对鄱阳湖底泥中的重金属污染进行综合性的评价分析,并与单因子指数评价结果相比较.结果表明,鄱阳湖底泥已经受到了不同程度的重金属污染.从总体的污染程度分析,各污染物的污染程度大小排列次序为:
Cu>Pb>Zn>Cd,这与单因子指数法评价结果一致;各污染物对鄱阳湖生态风险构成危害的影响程度排列次序为:
Cd>Pb>Zn>Cu;污染的地区和时间差异大,各采样点污染程度排序为:
鄱阳饶河>鄱阳湖龙口>鄱阳湖南矶山>星子冬枯山>星子渔民村,且枯水期普遍大于丰水期.关键词:
鄱阳湖;重金属污染;地积累指数;潜在生态风险
中图分类号:
X524文献标识码:
A文章编号:
025023301（20060420732205
AssessmentonHeavyMetalPollutionintheSedimentofPoyangLake
GONGXiao2feng1,2,CHENChun2li2,ZHOUWen2bin1,JIANMin2fei3,ZHANGZhen2hui4
（1.KeyLaboratoryofPoyangLakeEcologyandBioresourceUtilizationofMOE,NanchangUniversity,Nanchang330047,China;2.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineeringofNanchangUniversity,Nanchang330029,China;3.SchoolofGeographyandEnvironment,NormalUniversityofJiangxiProvince;Nanchang330027,China;4.TheOSAofNanchangUniversity,Nanchang330047,China
Abstract:
InordertoknowtheheavymetalscontentandthedegreeofthepotentialecologicalriskinthesedimentofPoyangLakeinhigh2waterperiodandlow2waterperiod,basedonthedetailedsurveyandanalysisofthecurrentstateofpollutioninPoyangLake,usingtheIndexofGeoaccumulationandthePotentialEcologicalRiskIndexevaluatetheheavymetalspollutionofPoyangLake.TheresultsindicatethatPoyangLakehasbeenpollutedbyheavymetalsinvariousdegrees.AccordingtotheIndexofGeoaccumulation,theorderoftheanalyzedheavymetals,arrangedfromhighesttolowestpollutiondegree,isasfollows:
Cu>Pb>Zn>Cd;TheecologicalrisktoPoyangLakeis:
Cd>Pb>Zn>Cu;Andthepollutionisdifferentfromspaceandtime,thepollutiondegreeofeachsamplingsiteisarrangedinthefollowingorder:
RaoRiver>Longkou>Nanjishan>Dongkushan>Yuminvillage,andthedegreesinlow2waterseasonarebiggerthanthedegreesthatinthehigh2waterperiodcommonly.
Keywords:
PoyangLake;heavymetalspollution;IndexofGeoaccumulation;potentialecologicalrisk
收稿日期:
2005205218;修订日期:
2005208208
基金项目:
教育部科学技术研究重点项目（204076;江西省教育厅科
学技术资助项目
作者简介:
弓晓峰（1962~,女,教授,主要研究方向为环境监测与评价.
水体沉积物作为水环境中重金属的主要蓄积库,可以反映河流受重金属污染的状况[1].评价沉积物中重金属污染的方法有很多,如化学、生态学和毒理学等多学科综合评价方法
[2,3]
、模糊集理论[4]
、
脸谱图法[5]、地积累指数法[6]以及回归过量分析等[7].鄱阳湖由于受到乐安河重金属污染的影响,对其重金属的研究成了人们关注的热点之一[8~13]
但
迄今为止多见于对乐安河沉积物中重金属污染的评
价报道[14~
17]
对湖区重金属污染的评价却不多见.
本文认为采用德国学者Muller提出的地积累指数法[18]（IndexofGeoaccumulation和瑞典学者Hakanson提出的潜在生态危害指数法[19]（ThePotentialEcologicalRiskIndex能定量地评价水体受重金属污染的程度,用来对鄱阳湖湿地底泥中重金属的污染程度以及潜在生态危害进行评价,得到
了与单因子指数和综合污染指数评价相一致的结果.
1鄱阳湖概况及重金属来源
鄱阳湖位于江西省北部、长江中下游交接处南岸,是我国最大的淡水湖泊[20].目前,鄱阳湖的整体水质尚好,但有的湖区重金属污染不容忽视.污染源
大致可以分为4类[11,12]:
第1类:
矿山开采产生的含重金属酸性废水,德兴铜矿开采y乐安江y饶河y鄱阳湖;
第2类:
冶炼厂的排污废水,以贵溪冶炼厂为主;
第27卷第4期2006年4月
环境科学ENVIRONMENTALSCIENCE
Vol.27,No.4Apr.,2006
第3类:
城市工业排污,以南昌市的城市工业污染为主;
第4类:
水土流失过程造成的重金属污染.
位于乐安河中下游的德兴铜矿及位于信江中游的永平铜矿是我国著名的大型铜业基地,其开采过程中产生的重金属酸性废水的排放,是这2个河口及湖区部分区域重金属污染的主要来源.为对鄱阳湖进行保护,对其水体及沉积物中的重金属污染研究很有必要.2采样布点与分析2.1布点
根据鄱阳湖湿地保护的特点以及重金属污染主要来源,采样点主要集中在湖体东部,乐安河下游的饶河入湖段.采样点的布设采用选择性布设和对照点布设,选择性布设采样点重点选在鄱阳县及昌江与乐安河交汇后的饶河入湖河口一带、鄱阳湖龙口一带及乐安河中下游;对照点选择远离重金属污染源的区域,它们是星子县湖区渔民村以及冬枯山和南昌市郊南矶山湖区,采样点的布设见图1所示
.
图1鄱阳湖流域采样点布设图（比例尺1B1500000Fig.1SamplingsitesatPoyangLake（Scale1B1500000
2.2采样时间
实地采样分别于2003年丰水期（7~8月及枯水期（10~11月2个时期进行.2个时期均适逢连续干旱,因此所采样品的重金属含量具有较好的代表性[13].
2.3样品的处理及测定
将采集的底泥样品转移到干净搪瓷盘中,自然风干后,除去沙石、动植物碎片等明显异物,混合均
匀,用玛瑙碾钵将样品研细过100目尼龙筛,用四分法进行缩分得到样品,装入聚乙烯塑料袋或广口聚乙烯塑料瓶中并放入干燥器中保存备用.所用器皿均用用HNO3处理过、亚沸水洗净后烘干.
采用微波密封溶样消解法消解样品,准确称取上述制备后的样品013000g,放入聚四氟乙烯消解罐中,依次加入浓HNO38mL、HF2mL、HClO41mL,摇匀后将消解罐密封置于微波炉中消解12min,取出,冷至室温后将消解罐中的溶样全部转于聚四氟乙烯烧杯中,置于电热板上中温加热赶酸,待蒸至近干时,取下冷却,加入2%的盐酸溶液5mL,用亚沸水润洗聚四氟乙烯罐及烧杯后,将溶液移入100mL容量瓶中,亚沸水定容,过滤后备用.
采用原子吸收分光光度计法（AAS测定样品中Cu、Zn的总量;石墨炉系统测定样品中Pb、Cd的总量;底泥的测定参照国家环境保护局1997212201实施的标准方法（GB/T1713821997和GB/T1714121997.
3鄱阳湖沉积物中的重金属测定结果及污染评价3.1鄱阳湖丰水期水体与底泥中重金属含量对丰水期鄱阳湖水体与底泥中的重金属含量进行测定,结果如表1所示.
从表1可以明显看出,水相中的重金属含量甚微,这与文献[11,12]报道的研究结果一致.水相中的重金属由于物理、化学乃至生物的作用,从水相转入到固相,赋存于沉积物中,故沉积物中重金属得到明显富集.
3.2地积累指数评价法（Index
of
Geoaccumulation,Igeo
3.2.1地积累指数评价法及背景参照标准
地积累指数是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Muller[18]于1979年提出的一种研究水环境沉
积物中重金属污染的定量指标.计算公式如（1式:
Igeo=logcn
A（1.5@
Bn
2（1
式中,cn是元素n在小于2Lm沉积物中的含量;Bn为粘质沉积岩（即普通岩中该元素的地球化学背景值;115是考虑了各地岩石差异可能会引起的变动而取的系数.Igeo值与重金属污染水平关系如表2.
在Muller的地积累指数法中,采用作为沉积物世界性标准的页岩（相当于<2Lm的粘土沉积物的平均组成参比值.但目前在我国,在研究河流颗粒物时,大部分筛选粒径<63Lm或<50Lm的样品
733
4期环境科学
表1丰水期鄱阳湖水体与底泥中重金属含量
Table1ContentofheavymetalsinthewaterandsedimentinPoyangLakeinhigh2waterperiod
重金属
鄱阳饶河口鄱阳湖龙口星子渔民村星子冬枯山鄱阳湖南矶山
水体
/mg#L-1
底泥
/mg#kg-1
水体
/mg#L-1
底泥
/mg#kg-1
水体
/mg#L-1
底泥
/mg#kg-1
水体
/mg#L-1
底泥
/mg#kg-1
水体
/mg#L-1
底泥
/mg#kg-1
Cu<0.00551.93<0.00537.17<0.00533.58<0.00521.92<0.00545.59Zn<0.005246.1<0.005225.6<0.005108.3<0.005130.9<0.005105.6Pb<0.00533.90<0.00532.33<0.00596.4<0.00583.54<0.005103.4Cd<0.0013.067<0.0012.522<0.0010.234<0.0010.525<0.0010.413
表2地累积指数Igeo与污染程度分级
Table2IndexofGeoaccumulationandseriesofdegree
Igeo<00~1>1~2>2~3>3~4>4~5>5
级数
污染程度0
无
1
无~中
2
中
3
中~强
4
强
5
强~极强
6
极强
进行研究,这样,以粒径<2Lm的页岩组成作为参比值将使得计算出的重金属污染水平等级降低[21].一般来说,采用所研究的河流的实际颗粒物的平均元素组成作为地积累指数评价法的背景值是最合适的[22].所以本文采用鄱阳湖实际地球化学背景值[20]作为参照标准,见表3.
3.2.2底泥中重金属的测定值、地积累指数及其分级
各采样点底泥中重金属的测定值、地积累指数以及指数分级见表4.
表3鄱阳湖重金属元素背景值/mg#kg-1
Table3ThebackgroundlevelofheavymetalsinPoyangLake/mg#kg-1元素CuZnPbCd
背景值4.7545.7512.500.75
表4各样点丰水、枯水期底泥中重金属元素含量、地积累指数及指数分级/mg#kg-1
Table4Contentofheavymetals、IgeoandSeriesofIgeoinhigh2waterandlow2waterperiodsineachsamplingsite/mg#kg-1
采样点采样时间/
年2月2日
CuZnPbCd含量Igeo分级含量Igeo分级含量Igeo分级含量Igeo分级
鄱阳饶河口200320720851.932.873246.11.84233.900.8513.0671.452鄱阳饶河口200321021567.983.254270.41.98286.112.2034.3121.942鄱阳湖龙口200320722337.172.383225.61.72232.330.7912.5221.162鄱阳湖龙口200321022368.623.274261.91.93295.632.3533.1421.482星子渔民村200320721033.582.243108.30.66196.42.3630.234-2.260星子渔民村200321021230.532.103121.90.831112.12.5830.289-1.960星子冬枯山200320721021.921.622130.90.93183.542.1630.525-1.100星子冬枯山200321021234.512.283190.61.47289.62.2630.586-0.940南矶山200320721245.592.683105.60.621103.42.4630.413-1.450南矶山200321021342.892.593108.50.661106.52.5130.450-1.320
3.2.3地积累指数方法评价结果
底泥中重金属在地区分布上差异较大,鄱阳饶河河床底泥和鄱阳湖龙口湖床底泥中重金属的地积累指数相比较其他几个采样点来说要相对高一些.
底泥中重金属在时间分布上也有很大差异,枯水期各样点各元素的地积累指数要普遍高于丰水期.这可能与丰水期河流冲积过快,造成底泥中泥沙含量过高,使得底泥中测出的重金属含量偏低,而枯水期各河水水流平稳,各采样点底泥中含沙量小,底泥中测出的重金属含量普遍偏高.
总的来说,Cu、Pb的地积累指数在4个元素中较突出,在丰水期,除了星子冬枯山湖床底泥中Cu的地积累指数为2,属中度污染之外,其余均达到3,为中度到强度污染;在枯水期,鄱阳饶河河床底泥和鄱阳湖龙口河床底泥中Cu的地积累指数均为4,已经达到了强污染等级;Pb的地积累指数除了鄱阳饶河河床底泥和鄱阳湖龙口湖床底泥为1,基本没有Pb污染外,其余各采样点的Pb污染地积累指数均为3,属于中度接近强度污染.
从总体的污染程度分析,各污染物的污染程度
734环境科学27卷
大小排列次序为:
Cu>Pb>Zn>Cd.这与文献[8]中用单因子及综合污染指数评价得到的结果是一致的.
3.3重金属的潜在生态危害评价3.3.1潜在生态风险评价方法
瑞典学者Hakanson1980年提出了沉积物潜在生态危害评价方法
[19]
计算公式如（2式:
RI=
6
m
i
Eir=6m
i
Ti
r@cici
n（2
式中,RI为沉积物中多种重金属潜在生态危害指数;ci
f=cicin为单因子污染物污染参数:
ci为实测值
（@10
-6
ci
n为参比值,参比值采用工业化以前沉
积物中重金属的最高背景值;Tir为第i种重金属的毒性系数,反映其毒性水平和生物对其污染的敏感
程度;Eir为第i种重金属的潜在生态危害系数.各种重金属的参比值cin和毒性系数Tir的值见表5.
表5重金属的参比值（cin和毒性系数（TirTable5cinandTiroftheheavymetal
元素CuZnPbCdcin3080250.50Tir
5
1
5
30
3.3.2参数计算
将表5数据代入（2式中,可得各采样点潜在风险参数和风险指数以及各单因子污染参数ci
f.结果
见表6;多因子污染物污染程度Cd、单因子污染物污染参数cif、潜在生态风险参数Eir和潜在生态风险指数RI值相对应的污染程度以及总潜在生态风险程度如表7所示.
表6各采样点位潜在风险指数及单因子污染参数
Table6Indexofpotentialriskandsinglefactorpollutionparameterineachsamplingsite
采样点采样时间/年2月2日Cu
Zn
Pb
Cd
Eir（CucifEir（ZncifEir（PbcifEir（CdcifRICd鄱阳饶河口20032072088.6551.733.0763.086.781.36184.026.13202.53112.297鄱阳饶河口200321021511.332.273.383.3817.2223.44258.728.62290.65217.714鄱阳湖龙口20032072236.1951.242.822.826.4661.29151.325.04166.80110.396鄱阳湖龙口200321022311.4372.293.2743.2719.1263.83188.526.28222.35615.670星子渔民村20032072105.5971.121.3541.3519.283.8614.040.4740.2706.797星子渔民村20032102125.0881.021.5241.5222.424.4817.340.5846.3727.603星子冬枯山20032072103.6530.731.6361.6416.7083.3431.51.0553.4986.759星子冬枯山20032102125.7521.152.3832.3817.923.5835.161.1761.2148.289南矶山20032072127.5981.521.321.3220.684.1424.780.8354.3787.802南矶山
2003210213
7.148
1.43
1.356
1.36
21.3
4.3
27
0.9
56.805
7.946
表7Cd、cif、Eir和RI值相对应的污染程度以及潜在生态风险程度
Table7Cd,cif,Eir,RI,thecorrespondingpollutiondegreeandpotentialecologicalriskdegree
污染参数cif范围单因子污染物污染程度
多因子污染物污染程度（Cd范围总体污染程度潜在生态风险参数Eir
单因子污染物生态风险程度
潜在生态风险指数RI范围总潜在生态风险程度cif<
1低度Cd<8低度Eir<
40
低RI<150低度1[cif<
3中度8[Cd<16中度40[Eir<80中150[RI<300中度3[cif<
6
重度16[Cd<32重度80[Eir<160较重300[RI<600重度cif\6
严重
Cd\32
严重
160[Eir<320Eir\
320
重严重
RI\600
严重
3.3.3潜在生态风险评价结果
从各采样点总的污染程度Cd值来看,只有枯水期鄱阳饶河河床底泥的污染程度>16,说明它的污染程度为重度污染,鄱阳湖龙口湖床底泥的污染程度非常接近于16,说明它的污染程度也属于重度污染,这与地积累指数法评价结果一致.而且污染程度Cd值始终是枯水期大于丰水期,这也与地积累指数评价结果相符.
具体分析单因子cif,不论是在枯水期还是丰水期,鄱阳饶河河床底泥和鄱阳湖龙口湖床底泥的Cd污染都达到了重度和严重程度.Pb污染在鄱阳饶河和鄱阳湖龙口两个采样点的丰水期为中度污染,在枯水期为重度污染,其余各采样点不论丰水期还是枯水期均达到了重度污染.Zn除了在鄱阳饶河和鄱阳湖龙口之处为重度污染外,其余各样点均为中度污染.Cu大部分属于中度污染,个别属于低度污染.
735
4期环境科学
分析总的潜在生态风险RI,只有鄱阳饶河和鄱阳湖龙口的RI>150,达到中度污染,其余均为低度生态风险.
鄱阳湖各采样点总体污染程度分析,各污染物对鄱阳湖生态风险构成危害的影响程度排列次序为:
Cd>Pb>Zn>Cu.
4结论
（1从总体污染程度分析,各污染物的污染程度大小排列次序为:
Cu>Pb>Zn>Cd.
（2从各采样点潜在生态污染程度分析,各污染物对鄱阳湖生态风险构成危害的影响程度排列次序为:
Cd>Pb>Zn>Cu.
（3各采样点污染程度排序为:
鄱阳饶河>鄱阳湖龙口>鄱阳湖南矶山>星子冬枯山>星子渔民村.
（4污染程度始终是枯水期大于丰水期.
（5对达到或接近强度污染湖区应引起重视,加强检测;对确定的污染源应采取治理措施,以免污染进一步扩大危及其它湖区.
参考文献:
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