南通市濠河沉积物重金属污染特征及生态环境风险评价

吴建兰，沈红军

(1.南通市环境监测中心站，江苏 南通 226001;2.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036)

·解析评价·

南通市濠河沉积物重金属污染特征及生态环境风险评价

吴建兰1，沈红军2

(1.南通市环境监测中心站，江苏 南通 226001;2.江苏省环境监测中心，江苏 南京 210036)

对濠河沉积物重金属污染的总体水平进行调查，采用地累积指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法评价南通市濠河沉积物重金属污染现状及潜在生态环境风险，分析2001—2011年濠河沉积物重金属污染变化趋势。结果表明，濠河重金属污染程度属于中污染水平，重金属潜在生态危害属较强级别，毒性系数较大的总镉潜在生态危害排在首位，总镉应作为今后濠河水环境综合整治的重点防控指标。

濠河;沉积物;重金属;地累积指数法;生态危害系数;内梅罗综合污染指数;变化趋势

河流沉积物是水环境的重要组成部分，水体沉积物既是重金属进入水体后的汇集地，又可通过一系列机械迁移、物理化学迁移、生物迁移释放出累积的重金属，造成水体的“二次污染”，降低水体功能，产生生物毒性效应，因此河流沉积物中重金属含量常被用作判别水环境质量的指标［1-3］。

濠河是南通古护城河，环抱南通老城区，从20世纪90年代起，南通市政府采取关迁沿河企业、生活污水入管截流、河道整治及利用长江潮汐引排水、沿河建设生态湿地等一系列措施改善濠河水质，近年来濠河水质均达到地表水Ⅳ类标准，2005年濠河风景区荣获“中国人居环境范例奖”。但由于濠河为封闭水体，定期通过泵站经通吕运河引排水，多年来积累于河底重金属污染仍然存在，文章通过对2001—2011年濠河沉积物重金属污染状况进行调查，评价其变化趋势与潜在危害［4-6］，为濠河综合整治及水体环境进一步改善提供基础信息。

1 样品采集与分析

1.1 样品采集

南通市环境监测中心站在濠河布设5个沉积物监测断面(见图1)，依次为:北濠桥、跃南桥、三元桥、长桥、和平桥，每个断面采用梅花形采样法采集沉积物，样品就地混合，装入聚乙烯袋中，监测频次为一年一次。

1.2 样品分析

样品采集后立即带回实验室，于通风、阴凉处自然风干，用四分法分出10 g样品，剔除动植物残体及砾石，碾磨后，通过100目塑料筛，处理好的样品待测。

图1 南通市濠河沉积物监测点位

总铅、总镉、总铬、总铜分析方法采用电感耦合等离子发射光谱法，总汞、总砷分析方法采用原子荧光法。

2 评价方法

2.1 地累积指数法

采用地累积指数法对濠河沉积物重金属单项指标污染状况进行评价，地累积指数(Igeo)采用公式(1)进行计算:)

式中:Cn——重金属的实测值;Bn——土壤元素背景值，mg/kg。采用江苏省土壤C层土重金属算术平均值［7，8］，地累积指数分级见表 1。

表1 地累积指数分级

2.2 潜在生态危害指数法

采用潜在生态危害指数法对濠河沉积物重金属生态环境风险进行评价。潜在生态危害指数采用公式(2)进行计算:

式中:Ci——重金属实测值;Si——为土壤元素背景值。采用江苏省土壤C层土重金属算术平均值。

式中:RI——潜在生态危害指数。

沉积物重金属潜在生态危害的划分标准见表2［9-11］，中国土壤元素背景值中江苏省土壤 C层土重金属算术平均值与毒性系数见表3。

表2 沉积物重金属潜在生态危害的划分标准

表3 重金属背景值与毒性系数

2.3 内梅罗综合污染指数法

采用内梅罗综合污染指数法对濠河沉积物重金属综合污染状况进行评价，内梅罗综合污染指数采用公式(5)进行计算。

式中:Ph——综合污染指数;Pmax——各单项指标中最高值——各单项指标的均值;Pi——各污染物单项污染指数。

沉积物综合污染状况分级标准见表4。

表4 沉积物分级标准

3 监测结果及评价

3.1 监测结果

2011年濠河沉积物重金属监测及评价结果见表5。

3.2 评价结论

采用地累积指数法对濠河沉积物重金属单项指标污染状况进行评价，结果见表6。南通市濠河沉积物基本没有受到总汞、总铬的污染，总砷与总铅处于轻度污染，总铜处于偏中度污染，总镉处于中度污染。濠河各断面重金属单因子污染分布基本一致，具体表现为总镉、总铜污染相对较重，总砷、总铅污染相对较轻，总汞、总铬基本没有污染。

表5 2011年濠河沉积物重金属监测及评价结果

表6 2011年濠河沉积物重金属单项指标地累积指数

采用内梅罗综合污染指数法对濠河沉积物重金属综合污染状况进行评价，结果见表5。濠河重金属综合污染指数为7.1，污染程度属于中污染水平，各断面重金属污染程度由大到小依次为北濠桥＞三元桥＞和平桥＞长桥＞跃南桥，其中，北濠桥属于重污染水平，三元桥、和平桥、长桥属于中污染水平，跃南桥属于轻污染水平。总镉污染负荷占比43.2%，总铜污染负荷占比为27.1%，濠河重金属污染的主要污染因子为总镉、总铜。

采用潜在生态危害指数对重金属的生态环境风险进行评价，结果见表7。受总镉的影响，南通市濠河沉积物重金属潜在生态危害属较强级别，北濠桥、三元桥、和平桥断面沉积物重金属潜在生态危害属较强级别，长桥、跃南桥断面沉积物重金属潜在生态危害属中等级别。重金属生态环境风险由重到轻排序依次为:总镉＞总铜＞总汞＞总砷＞总铅＞总铬，总镉潜在生态危害程度处于较强水平，其他5种重金属潜在生态危害程度处于轻微水平。毒性系数较大的总镉生态危害指数远高于其他5种重金属，是濠河潜在生态环境风险的主要贡献者，因此，防止总镉在濠河沉积物中积累，应作为今后濠河水环境综合整治的重点防控指标;其他5种重金属除三元桥断面总铜潜在生态危害属中等外，各断面单因子潜在生态危害均处于轻微级别。

表7 2011年濠河沉积物重金属潜在生态危害指数

2.3 趋势分析

2001—2011年濠河沉积物中总汞、总镉含量变化趋势见图2，总砷、总铅、总铬、总铜含量变化趋势见图3，濠河沉积物重金属综合污染指数变化见图4。

图2 濠河底泥汞、镉含量变化趋势

图3 濠河底泥砷、铅、铬、铜含量变化趋势

从图2、图3可以看出，2001—2011年濠河沉积物重金属单项因子含量变化趋势基本一致，在2005年之前基本呈逐年下降趋势，2006年以后又逐渐有所上升。按综合污染指数评价，11年间濠河沉积物重金属污染处于轻污染至中污染水平，2005—2009年间属于轻污染水平，2010—2011年又重新上升至中污染水平。

图4 2001—2011年濠河重金属污染变化趋势

2001—2011年濠河沉积物重金属潜在生态危害指数统计见表8。

表8 2001—2011年濠河沉积物重金属_潜在生态危害指数统计

从表8可以看出，2006—2009年间，濠河沉积物重金属潜在生态危害属中等级别，其余7年属较强级别。11年来，总镉的生态环境风险一直排在首位，潜在生态危害指数远高于其他5种重金属，潜在生态危害处于较强与强级别。总汞除2005年潜在生态危害属较强级别，其他各年份均处于中等及中等以下级别。总砷除2005年潜在生态危害处于中等级别，其他年份均处于轻微级别。总铜、总铬、总铅、总砷各年份潜在生态危害均处于轻微级别。

4 结论

(1)濠河沉积物重金属污染程度属于中污染水平，主要污染因子为总镉、总铜。各断面重金属单因子污染分布基本一致，重金属污染程度由大到小依次为:北濠桥＞三元桥＞和平桥＞长桥＞跃南桥。

(2)濠河沉积物重金属潜在生态危害属较强级别，重金属生态环境风险由重到轻排序依次为:总镉＞总铜＞总汞＞总砷＞总铅＞总铬，毒性系数较大的总镉潜在生态危害排在首位，是濠河生态环境风险的主要贡献者。

(3)2001—2011年濠河沉积物各重金属含量变化趋势基本一致，重金属潜在生态危害处于中等与较强级别之间，总镉生态环境风险一直排在首位，生态危害处于较强与强级别之间，潜在生态危害指数远高于其他5种重金属。防止总镉在濠河沉积物中积累，应作为今后濠河水环境综合整治的重点防控指标。

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Assessment on Heavy Metal Pollution and its Potential Ecological Risk in the Sediment on Nantong Hao River

WU Jian-lan1，SHEN Hong-jun2
(1.Nantong Environmental Monitoring Center，Nantong，Jiangsu 226001，China;2.Jiangsu Province Environmental Monitoring Center，Nanjing，Jiangsu 210036，China)

The heavy metal contents in the sediment were investigated on Nantong Hao River.The pollution of heavy metal was evaluated with the potential ecological risk index method，the geo-accumulation Index method and the comprehensive pollution index method.The tendency of the heavy metal contents during 2001—2011 was analyzed.The results demonstrated that the pollution had reached a medium degree and the ecological risk had reached a high degree.Cd，which had a high toxicity coefficient，had a higher potential ecological risk than the other heavy metal.More emphasis should be placed on Cd control in the next step.

Hao River;sediment;heavy metal;geo-accumulation index method;potential ecological risk;the comprehensive pollution;tendency

X820.4

B

1674- 6732(2012)-04- 0042- 05

10.3969/j.issn.1674- 6732.2012.04.010

2012- 01- 11;

2012- 02- 01

江苏省环境监测科研基金项目(1109)。

吴建兰(1970—)，女，高级工程师，本科，从事环境监测与环境科学研究工作。