应用生态风险指数法评价沉积物中重金属污染

金 德 史永红 高良敏

1 研究背景

由于人口的增多,经济的发展,使得含重金属的污染物排放量加大。水中重金属离子在一定作用下,最终大部分会进入沉积物,故而水体沉积物可以作为水环境中重金属的主要蓄积库[1],能够反映出河流受重金属污染状况。前人对沉积物重金属研究已有不少,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]、回归过量分析[5]、脸谱图法[6]、地积累指数法[7-9]等。Hakanson生态风险指数法不仅能够反映某一特定环境下沉积物中各种污染物对环境的影响以及多种污染物的综合效应,而且用定量的方法划分出潜在生态风险的程度,因而该法是沉积物污染评价中应用较为广泛的方法之一。在此,对清江河底表层沉积物进行采集,分析其中的重金属含量,用生态风险指数法评价清江河重金属综合污染效应,找出主要风险因子,定量剖析典型污染物的潜在生态风险状况。

2 样品采集与分析

2.1 样品采集

在恩施州清江河恩施段的6个断面采集沉积物样,断面编号QJ1～QJ6,用抓斗式采泥器采取5 cm～15 cm表层沉积物,每断面在河流距河岸1/4,1/2,3/4处采集样品,混合泥样装入聚乙烯塑料袋中密封,在冰箱(4℃)中保存,以备处理分析之用。

2.2 样品处理与分析

将样品自然风干,剔出杂草等杂物,用玛瑙研磨过100目筛,筛下物质储存于广口瓶中,编号冷冻保存待用。称取样品,采用HNO3-HF-HClO4消解,HNO3溶液定容。自配标准液,绘制标准曲线,采用原子吸收测定4种重金属(Cu,Zn,Pb,Cd)含量,多次测量取其均值,减小误差。

3 结果与讨论

3.1 沉积物重金属含量

沉积物中重金属分析结果见表1。

表1 沉积物中4种重金属含量 mg/kg

3.2 重金属的潜在生态风险评价

为定量确定重金属生态风险程度,采用瑞典科学家Hakanson的潜在生态风险指数法对多种重金属污染物进行综合评价,评价公式如下：

其中,RI为沉积物中多种重金属潜在生态风险指数;为潜在生态风险参数;为单个污染物毒性参数,反映其毒性水平和生物对其污染的敏感程度;为单一污染物污染指数;Ci为沉积物中污染物的实测浓度;为参比值,采用全球工业化前沉积物中重金属的最高背景值,重金属Cu,Zn,Pb,Cd最高背景值分别为30 mg/kg,80 mg/kg,25 mg/kg,0.5 mg/kg,对应的毒性系数分别为5,1,5,30[11]。潜在生态风险程度级别划分[12]见表2。

表2 和RI对应的污染程度以及潜在生态风险程度

表2 和RI对应的污染程度以及潜在生态风险程度

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总潜在生态风险程度Eir＜40 低 RI＜150 低40≤Eir＜80 中 150≤RI＜300 中80≤Eir＜160 较重 300≤RI＜600 重160≤Eir＜320 重Eir≥320 严重RI≥600 严重

潜在生态风险参数与指数结果见表3,参照潜在生态风险程度可以看出,从重金属潜在生态风险Eir参数来看,Cu平均值为8.7(7.0～12.6),处于低风险;Zn平均值为1.8(1.4～2.9),处于低风险;Pb平均值为7.3(5.6～10.1),处于低风险;Cd平均值为65.1(19.8～154.4),介于低风险到重风险之间,不同断面潜在生态风险参数差别较大,应引起重视。说明4种重金属中,Cd为研究河段主要污染物,其潜在生态风险最大。

表3 潜在生态风险评价结果

就采样断面而言,6个断面的重金属污染大部分处于低潜在生态风险,但个别断面(QJ3断面)处于中潜在生态风险。

4 结语

通过分析清江河恩施段6个断面沉积物中4个典型重金属污染物含量,采用生态风险指数法定量确定了清江河沉积物重金属生态风险指数,得出清江河已受到重金属的污染,Cd的潜在生态风险最大。大部分断面处于低潜在生态风险,个别断面处于中等生态风险。对于清江河重金属污染的预防和治理,要采取相应措施,如加强污水、废水排放的严格管理,减少外源性污染物的排放等。

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