乌梁素海沉积物重金属生物活性及环境污染评估

赵胜男，李畅游*，史小红，张汉蒙，王爽

1. 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2. 内蒙古水利与水电勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020；

3. 内蒙古自治区第一水文地质工程地勘察院，内蒙古 呼和浩特 010020

工业三废、生活污水、垃圾、农田退水的不合理排放，导致湖泊湿地环境系统受到污染。重金属因其在环境中的生物毒性、生物富集性、持久性以及高频率的重金属污染事件，使得重金属污染成为湖泊湿地生态系统面临的严重问题。通过各种途径进入湖泊湿地系统中水体的重金属绝大部分迅速由水相转入沉积物相。呈悬浮物态迁移的重金属经水流搬运，在其负荷量超过搬运能力时，大多进入沉积物相[1]。沉积物中重金属污染程度不仅决定于其总体含量，更大程度上取决于其形态、迁移转化能力以及生物可利用性[2]。沉积物中重金属的生物活性包括迁移转化能力以及生物可利用性，其直接反映沉积物中重金属的污染程度及重金属对湖泊生态系统和人体健康的潜在危害[3]。了解重金属生物活性是衡量重金属元素迁移性、生物可利用性和生态危害程度的关键参数，在污染沉积物风险评估、治理和修复中有着重要的作用。此外，湖泊环境条件的变化影响着沉积物中重金属的迁移转化、形态特征变化及其在固液两相间的分配，进而对湖泊水体水质产生影响。目前大部分关于乌梁素海重金属含量评估工作集中于重金属总量的研究，因此，分析沉积物理化性质，水环境因素的变化与重金属形态的相关性，并基于重金属形态进行污染评估，以期为湖泊水质安全以及湖泊系统重金属污染防治提供参考依据。

乌梁素海地处中国内蒙古北方的黄河河套平原末端，是当地农田退水、工业废水和生活污水的唯一承泄渠道。每年大约有5×108m3农田退水、2×108m3工业废水、生活污水携带着重金属，如铅、汞、砷、铬、镉等排入乌梁素海[4]，因此，多年来的工农业发展造成乌梁素海重金属的富集与污染，而乌梁素海的这些污水，最终有一部分汇入黄河[5]，其水质关系到下游人民用水安全问题。乌梁素海是全球同纬度最大的湿地，其生态意义较大。因此，研究乌梁素海沉积物的重金属形态及其生物活性，对于湖泊生态系统评价具有重要意义，也将为湖泊污染环境治理方案的有效性提供科学依据。

本文以乌梁素海为主要研究对象，测定沉积物的理化性质，采用修正的BCR法对沉积物重金属赋存形态进行分析，进而分析它们的迁移转化能力，生物可利用性。通过对重金属形态分析并结合沉积物理化性质、水环境因素的变化特征，分析水体-沉积物重金属迁移转化特征及其对水体水质的影响。采用次生相与原生相比值法从重金属形态学角度对沉积物重金属状况进行评估。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

乌梁素海位于内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特前旗境内，其地理坐标介于北纬40°36′～41°03′，东经108°43′～108°57′，现有水域面积293 km2，其中芦苇区面积为118.97 km2，明水区面积111.13 km2，明水区中85.7 km2为沉水植物密集区。湖水于每年11月初结冰，翌年3月末到4月初开始融化，冰封期约为5个月。该区气温变化较大，多年平均气温为7.3 ℃，全年日照时数为3185.5 h，多年平均降雨量为224 mm，蒸发量为1502 mm[6-7]。由于河套灌区化肥和农药的用量在不断加大，与此同时，化肥利用率仅为30%左右，上游工业废水、生活污水伴同大量流失化肥的农田排水经不同的排水沟进入乌梁素海，致使乌梁素海水生环境日益恶化。

1.2 取样与分析

根据乌梁素海面积大小、水体流向等情况，共设置9个沉积物采样点，具体布点见图1。取样时间为2011年1月，取样点使用GPS定位，采集表层5 cm泥样，编号，然后装入密闭聚乙烯样品袋，运回实验室冷冻保存。将样品自然风干后用玻璃棒压散，剔除大小砾石、贝壳及动植物残体等杂质，用研钵研磨后过0.15 mm筛，进行重金属元素Cu、Fe、Mn、Zn、Pb、Cd、Cr、As及Hg的分析测定。所有玻璃仪器用1:5(体积比)的HNO3浸泡24 h，超纯水冲洗干净备用。每个样品做2个平行样，取其平均值，重金属总量和各形态提取过程均做空白样。其相对误差小于10%，全过程带3个标准样品，试验回收率为88.1%～117.3%。

Cu、Zn、Pb、Cd、Cr元素测定采用《现代实用仪器分析方法》；Hg元素测定：NY/T1121.10—2006；As元素测定：NY/T1121.11—2006[8-10]。不同形态重金属含量先采用欧共体物质标准局提出的BCR逐级提取法进行分级提取后，其测定方法与总量测定相同[11-12]。

图1 沉积物采样点 Fig.1 Sampling sites of sediments

金属各形态分级提取分析步骤：①(酸可提取态)B1: 取样品0.5 g于聚乙烯离心管中，加入20 mL 0.11 mol·L-1CH3COOH，25 ℃下30 r/min振荡16 h，然后在4000 r/min离心20 min，取上清液经0.45 m 微膜过滤，待测。残留物加入10 mL去离子水清洗，离心20 min，洗涤液丢弃。②(Fe-Mn氧化物结合态)B2: 向上一步的残渣中加入20 mL 0.1 mol·L-1NH2OH·HCl(用2 mol/L HNO3调至pH=2)，25 ℃下30 r/min振荡16 h，4000 r/min离心20 min，取上清液经0.45 m滤膜过滤，待测。其他步骤同前。③(有机物和硫化物结合态)B3: 向上一步的残渣中加入5 mL 8.8 mol·L-1的H2O2，25 ℃水浴l h间歇振荡；拿去盖子，85 ℃水浴1 h，再加5 mL 8.8 mol·L-1H2O2水浴，待溶液蒸至近干，加25 mL 1 mol·L-1NH4OAc(用2 mol/L HNO3调至pH=2)，25 ℃下30 r/min振荡16 h，然后在4000 r/min离心20 min，取上清液经0.45 m微膜过滤，待测。其他步骤同前。④(残渣态)B4: 向上一步的残渣加入混酸，消解步骤同总量测定。

沉积物有机质含量(TOC)采用重铬酸钾容量法测定；沉积物粒度使用RISE-2008型激光粒度分析仪进行测定；沉积物电导率采用意大利米克Milwaukee-EC59进行测定；沉积物pH采用意大利Milwaukee-pH58进行测定。

1.3 数据分析

湖泊沉积物中重金属的生物活性包括生物可利用性和迁移能力。

生物可利用性可以用活性系数MF (mobility factor) 来描述[13]，表示沉积物中不同重金属元素被生物所利用，进而对生态环境构成潜在危害的能力：MF值越小表征重金属在沉积物中的稳定性较高，不易被利用，危害性小；相反，MF值大，表现出较大的危害性与不稳定性。

迁移能力可通过迁移系数MJ来评价。MJ反映的是沉积物中不同重金属的迁移能力[13]：通常情况下土壤的迁移能力是用可交换态与总量的比值来反映。结合研究区的实际情况分析，乌梁素海地处中国北方寒区，每年大概有4～6个月湖泊处于冰封期，冬季冰盖形成，使得湖泊氧化还原条件发生较大的变化，从而与南方湖泊与其他土壤存在一定的区别。鉴于此种特殊情况，重金属的铁锰结合态会存在潜在的迁移能力，所以定义其迁移系数MJ为：

式中：MJ，重金属j的迁移系数；i，采样点；n，沉积物采样点的数量；F1，酸可提取态的含量；F2，Fe-Mn氧化物结合态含量；Ti，元素j在沉积物i中的全量。

2 结果与讨论

2.1 沉积物理化性质分析

9个沉积物采样点的含水率在32.63%～73.80%，均值为48.10%，变异系数为27.08%。沉积物容重均值为2.72。粒度组成分析在区分沉积环境、判定物质搬运方式、水动力条件等方面具有重要作用[14]。表层沉积物类型主要以砂壤土为主，粘粒占5.49%～14.98%，均值为10.42%；粉粒占23.24%～74.48%，均值为40.71%；砂粒占20.04%～69.94%，均值为48.86%。通过沉积物颗粒级配曲线获取中值粒径D50。在14.0～99.0 μm，平均值为30.92 μm。按国际土壤质地分类划分标准与我国土壤颗粒分级标准(农业上)，乌梁素海表层沉积物绝大部分属于砂粉土。

沉积物的pH是反映沉积环境的良好的综合性指标，直接影响了沉积物中重金属的形态分布、溶解性、生态环境效应[15]。研究区沉积物pH值在7.42～7.80，变异系数较小（仅为1.3%），总体上属中性-弱碱性土壤环境。

沉积物的盐度也对沉积物中重金属的形态分布及其生物有效性产生影响[16]。以电导率EC间接说明湖泊盐化现状：EC值的变化在0.32～1.89 ms·cm-1，均值为1.069 ms·cm-1，变异系数为43.74%。乌梁素海地处中国北方地区，多年平均降雨量仅为224 mm，而蒸发量较大，平均为1502 mm，约为降雨量的10倍；随着湖面的不断缩小，伴随着泥沙淤积严重，从而使得含盐量逐年增大；加之乌梁素海所处河套流域每年秋季会进行秋浇作业，含有大量盐份的农业退水过量排放入湖泊，故湖泊盐化程度较高。

有机质通过吸附、络合对沉积物中重金属的生态毒性、环境迁移行为起决定性控制。表层沉积物的TOC含量为0.81%～3.67%，平均值为2. 13%，变异系数为42.93。其中，以靠近八排干与总排干入口处的芦苇密集区K12点的含量最高，位于湖泊东北部明水区域的L15点的含量最低。表层沉积物中TN含量在0.16～3.92 g·kg-1，均值为1.27 g·kg-1，；TP的含量在0.54～2.06 mg·kg-1，均值为1.29 mg·kg-1。

2.2 沉积物中重金属的生物可利用性分析

表1 沉积物中不同重金属的总量与不同形态含量统计 Table 1 The total and speciation content statistics of heavy metals in the surface sediments of Wuliangsuhai Lake mg·kg-1, Cd: mg·g-1

乌梁素海沉积物中不同重金属的总量与不同形态含量统计见表1。对酸可提取态而言，各元素以Cd最高（均值达36.21%），其他都较低（0.57%～6.15%），特别是Cr最低，不到全量的0.07%。Fe-Mn氧化物结合态表现为Hg高于其他元素，各元素均值大小顺序为Hg＞Zn＞Cd＞Cu＞As＞Pb＞Cr；有机物和硫化物结合态以Cu最高（43.23%），Hg次之（30.71%）；Zn、Pb、Cd、Cr在10.5%～18.74%，As最低，仅为全量的2.91%。各元素的残渣态含量都较高，几乎全部在50%以上，其中残渣态As的比例最高，均值约在95%，其他元素的也在44%～90.61%。从变异系数看，酸可提取态、Fe-Mn氧化物结合态、有机物和硫化物结合态的变异系数都较大，而残渣态变异系数较小，说明重金属次生相态含量受外界环境的影响比较显著，具有较强的空间分异。

图2 乌梁素海沉积物不同采样点重金属（Cu，Zn，Pb，Cr，Cd，Hg，As）总量，MF、MJ分布特征 Fig.2 The total content, MF and MJ distribution characteristics of heavy metals in the sediments of Wuliangsuhai Lake

根据重金属各形态含量与公式（1）、（2）得铜、铅、镉、铬、汞和砷的生物活性以及潜在迁移能力，计算结果分别如图2所示：不同重金属具有不同的生物活性与潜在迁移能力。从图2（a）中可以看出，沉积物中重金属活性系数的大小顺序为：Cd＞Hg＞Zn＞Cu＞Pb＞As＞Cr；由于在计算重金属的迁移系数MJ时，涉及了Fe-Mn氧化物结合态的含量，因此在数值大小上，MJ均大于其活性系数MF，但是在变化规律上两者基本一致，仅有一点区别，大小顺序为：Cd＞Hg＞Zn＞Cu＞As＞Pb＞Cr；MF与MJ共同说明Cd稳定性最差，容易被利用，在外界环境发生变化时，易于向湖泊水体中迁移，从而对湖泊生态环境造成的潜在危害也最大。Cr的稳定性最强，生物活性系数均值仅为0.57，不易被生物体所利用，对环境造成的潜在危害最小。

图2 (b)～(h)表示乌梁素海沉积物中不同重金属总量与生物活性的对比分析。沉积物中铜的总量最低点在湖泊东北部的明水区域L15点，而其生物活性MF与潜在迁移能力系数MJ最高，其稳定性最差，活性与迁移能力最高。M12、R7点的铜含量较高，但是其MF与MJ都较低，稳定性相对较高，迁移能力较低，不易被生物所利用，存在的风险较低。这主要是由于L15点所处区域水动力条件较差，易于使重金属沉积，但是L15点的氧化还原性较特殊，使得其酸可提取态、Fe-Mn氧化物结合态含量较高；而M12、R7点处于芦苇与水草较多区域，沉积物中有机质含量较高，加之Cu 和有机质有较强的结合能力，使沉积物中有机物结合态的铜含量较多，酸可提取态、Fe-Mn氧化物结合态较少，从而迁移能力较低。

沉积物中Zn、Pb的MF与MJ分布趋势大体相似，最高值出现在K12点，说明其点的F1与F2的含量较高，易于向水体与生物体中迁移。W2点重金属总量为最高点，但其MJ与MF最低，仅为2.2%，稳定性较强，风险较低。重金属Cr与As的MF与MJ变化趋势大体一致，最大值出现在湖泊中部的N13点，最小值在湖泊南部的R7点。Cr元素的MF值均最小，在沉积物中的迁移性最差，MJ值为0.45～0.94%。

7种重金属中，镉的生物有效性是最大的，Cd的MF值为18.14～52.24%，均值为36.21%，MJ值为12.32～59.00，均值为40.42%。从图2a、e上可以看出，Cd的生物活性与潜在迁移能力大体为其他元素的4～50倍，其MF、MJ值较大，几乎一半的含量为酸可提取态与Fe-Mn氧化物结合态，而且环境因素（如pH、氧化还原电位及共存离子等）对镉的形态分布、迁移转化和生物毒性均有很大的影响，当外界环境发生变化时，特别是水环境的pH与Eh发生改变时，这一部分物质极易释放到水体中或被生物体

所利用，从而对湖泊生态环境构成严重威胁。乌梁素海夏季与冬季的温差大，氧化还原电位也会发生巨大改变，所以此种情况下，沉积物中的Cd更有向水体释放与迁移的可能性。镉又是骨痛病的致病因素，因此应该对镉给予特别关注，严格控制它在沉积物中的含量。

2.3 影响重金属迁移累积的驱动因子分析

重金属总量、土壤理化性质对重金属形态分布的影响是通过重金属在土壤内发生一系列物理化学反映（如吸附—解吸附、迁移—转化、配位、螯合等）实现的[16-18]。乌梁素海位于中国北方河套灌区内，地处蒙新高原寒旱区，是农业灌溉排水及随径流流失的化肥和农药的天然纳污水体，湖泊环境具有一定的特殊性，湖泊有机化、盐化、富营养化特征较为明显。因此，结合乌梁素海自身特征，利用SPSS13.0进行相关性分析，反映重金属化学形态与重金属总量以及沉积物理化性质的关系（表2）。

由相关性分析，7种监测的重金属的残渣态与重金属总量均呈显著正相关，且其相关系数达到了0.01置信水平以上的相关性，相关系数几乎都在0.90以上，说明随着重金属总量的增加，一般都会转化为残渣态，使其稳定存在于沉积物中，使得重金属迁移能力的变化较小。重金属Zn总量与铁锰氧化态Zn，有机物和硫化物结合态Zn具有一定的相关性，相关系数达到0.05的置信水平，相关系数为0.693与0.690，说明重金属负荷水平对形态影响的显著性程度不同，Zn污染加重的情况下，也会使得次生相中重金属增加，增加其迁移能力与潜在风险。值得注意的是，重金属Cd总量与酸可提取态Cd，铁锰氧化物Cd相关性较高，相关系数达到0.05的置信水平，相关系数为0.678与0.702，暗示当污染外源输入增加，对Cd的迁移影响较大，加之在对镉的生物有效性分析中，镉的稳定性最差，使得Cd受总量的影响较大。在外源Cd污染加重的情况下，一定要注意重金属Cd形态的变化。

沉积物pH与酸可提取态Cu，酸可提取态Pb呈非显著正相关，与酸可提取态As呈显著正相关（相关系数达到0.05的置信水平）。酸可提取态金属即为被吸附或沉淀于碳酸盐表面的金属离子[19]。对于Cu与Pb，随着pH降低，H+浓度增加，从而OH中H+的离解受到抑制，所以沉积物中胶体所携带的负电荷造成胶体吸附阳离子Cu与Pb的量降低，吸附力降低，释放量增加；此外，随着pH的降低，重金属Cu与Pb碳酸盐沉淀易于溶解，pH的增加，有利于碳酸盐生成。吸附能力下降，导致酸可提取态含量也随之降低。沉积物pH与有机物和硫化物结合态Cu、As呈显著负相关，相关系数达到0.05的置信水平，系数分别为-0.911与-0.854。金属离子的络合能力取决于离子的电荷、体积大小和电离势。离子半径越小，所形成的络合物稳定性越强[20]。二价Cu离子、三价As与五价As的离子半径分别为73、58、46，离子半径都较小，其形成的络合物稳定性都较强，不易被离解，随着pH减小，H+浓度增加，金属的氧化物和氢氧化物以及碳酸盐分解，它们所吸附的重金属释放到溶液中。根据有机质与重金属螯合的反应方程式（3）可知，重金属离子浓度增加，反应向右进行，使得络合物含量增加，即有机物和硫化物结合态的含量增加。虽然酸度增加，也可能会使反应向右进行，但由于Cu与As的络合物稳定性都强，此时这2种反应中向左进行的反应强度更大一些。残渣态作为最稳定的形态受pH的影响较小，相关性不明显。

表2 沉积物理化性质与重金属各形态相关性 Table 2 Correlations between various forms of heavy metals and sediments physical and chemical characteristics

就重金属各形态与有机质的相关关系而言，酸可提取态Zn，As含量与有机质呈正相关，铁锰氧化态重金属与有机质无明显相关性，说明有机质对铁锰氧化态的影响较小。有机质含量与有机物和硫化物结合态Cu，As呈正相关，说明Cu离子易于与溶液中有机物相结合发生吸附、沉淀与络合反应，腐殖质对环境中几乎所有的金属离子都有螯合作用，对于过渡金属As也如此，特别是Cu，极易被腐殖质所吸附，形成不易移动的螯合物[21]。乌梁素海有机质的主要成分为腐殖质，占到70%～80%[22]，当外源有机质污染增加时，腐殖质含量增加，根据有机质与重金属螯合的反应方程式（3）可知，反应向右进行，使得其吸附与络合的Cu与As增加。

盐度与酸可提取态Cu呈显著负相关，相关系数为-0.877，与有机物和硫化物结合态Cr、Zn、Cd有一定的相关性，与有机物和硫化物结合态Cr呈显著正相关。湖泊沉积物电导率增大，盐度含量，其K+，Ca2+，Na+、Mg2+等阳离子浓度增大，可以将吸附在固体颗粒上的金属离子置换出来，降低酸可提取态的含量。同时，溶液中金属离子含量增加，根据反应式（3）可知，反应向右进行，盐度越高，离子浓度越高，导致有机物络合金属能力越强，使得有机态金属含量越高。

总氮和总磷与重金属形态具有相似的相关性。与有机物和硫化物结合态Cd、Cr、Pb呈显著正相关，与酸可提取态Cu呈显著负相关，与酸可提取态As呈显著正相关。

2.4 沉积物重金属形态的生态效应评价

从图2中我们可以看出，沉积物中重金属总量的高低并不能完全反映重金属的迁移能力与污染风险，难以反映沉积物中重金属的化学活性和生物利用性，结合重金属形态的评价是对这一不足的弥补。根据沉积物地质学，将残渣态金属称为原生地球化学相，其存在于原生的矿物晶格中几乎不发生迁移。碳酸盐态、水合铁锰氧化物态和有机态金属称为次生地球化学相，其在一定的外界环境影响下，会发生转化，通常人为源的重金属主要在次生相中存在。因此，次生相和原生相中的分配比例可以在一定程度上反映沉积物中重金属的形态转化趋势及污染物释放到环境中的可能性[18]。

次生相与原生相分布比值法（Ratio of secondary phase to primary phase，简称RSP）公式为：KRSP=Msec/Mprim，式中，KRSP为重金属在两相中的分布比值；Msec为某沉积物样品次生相中重金属的含量；Mprim为某沉积物样品原生相中重金属的含量。比值越大，重金属污染物释放到环境中的可能性越大，对环境的潜在危害性也就越大，污染水平越高[23-24]。其污染等级分为4级（表3）。

表3 KRSP值与污染程度关系 Table 3 Relationship of degrees of pollution and the values of RSP

依据公式计算得出基于形态学评估乌梁素海沉积物重金属的污染程度，从全湖平均值的角度进行评判，Cd（1.66）＞Cu（0.84）＞Hg（0.72）＞Zn（0.42）＞Cr（0.15）＞Pb（0.14）＞As（0.06）。评价的重金属中，只有Cd的KRSP值大于1，属于轻度污染，具有一定的生态危害；其他重金属元素的值均小于1，反映其他6种重金属生态危害性较低。但是，从全湖的各个采样点分布来看，图3（a）看出Zn、Cr、Pb的KRSP值都小于1，基本不会对湖泊产生危害。从图3（b）得出M12、N13点重金属Cu的KRSP值大于1，属于轻度污染。值得注意的是，重金属元素汞，其危害性最大，在总量分析中，汞的总量均值是湖泊背景值的5.4倍，具有较强的污染特征，但结合重金属形态进行分析，其总量虽较高，但是其可发生移动与变化的含量较低，大部分都为残渣态（残渣态属于原生相，一般不会发生迁移与转化），残渣态占48.08%～84.89%，所以结合总量与形态分析，对重金属元素的危害性与污染程度进行鉴别，具有可靠的说服力。

图3 乌梁素海沉积物不同采样点重金属KRSP值 Fig.3 The KRSP value of heavy metals in the different sampling sites of Wuliangsuhai Lake

从图3（b）可以得出，Cd的污染比较严重：位于湖泊西北部的M12点KRSP值最大为4.45，属于重度污染区域；湖泊入水口处的I12点值为2.52，属于中度污染区；K12、L15、P9、R7点的值为1～2，属于轻度污染。总体上分析，湖泊Cd的人为源的污染较为严重，酸可提取态、水合铁锰氧化物态和有机态金属态的镉含量较高，当外界环境发生改变，特别是水体pH、氧化还原电位发生变化时，重金属Cd极易从沉积物向水体释放，造成二次污染，乌梁素海处于中国北方地区，有4～6个月的冰封期，冬季来临时由于冰体的遮蔽效应形成了还原环境，春至冬末湖水结冰期结束时，冰体的遮蔽效应消失，从还原环境再变为氧化环境。这种变化使得镉的酸可提取态、水合铁锰氧化物态和有机态金属态发生迁移，造成水体污染。镉（Cd）易蓄积于体内，对人体危害极大，是环境和食品中最危险的重金属元素之一，位于全球意义上的12种危险物质的首位。乌梁素海是内蒙古的淡水渔业基地，现产鱼类700多万吨，其还是黄河水质“晴雨表”，乌梁素海退水入黄河只有20 km的河道，退水口到黄河包头引用水取水口的距离较近，平水与枯水季节水量较少，期间黄河自身自净能力较弱，因此，乌梁素海退水水质直接影响包头市引用水的安全与自身湖泊鱼类食用安全。必须对乌梁素海沉积物中镉的存在予以重视。

3 结论

（1）以活性系数和迁移能力来综合评价重金属的生物活性，沉积物中重金属活性系数的大小顺序为：Cd＞Hg＞Zn＞Cu＞Pb＞As＞Cr；重金属的迁移系数均大于其活性系数，但是在变化规律上两者基本一致，大小顺序为:Cd＞Hg＞Zn＞Cu＞As＞Pb＞Cr；重金属Cd的生物活性与潜在迁移能力大体为其他元素的4～50倍，酸可提取态与Fe-Mn氧化物结合态含量较大，具有较大的迁移性，对外界环境变化较为敏感，应该对Cd给予特别关注，严格控制它在沉积物中的含量。

（2）乌梁素海沉积物中重金属不同化学形态含量受全量和沉积物理化性质影响的显著性程度不同。重金属总量与重金属的残渣态均呈显著正相关（P＜0.01），重金属Zn总量与铁锰氧化态Zn、有机物和硫化物结合态Zn具有一定的相关性（P＜0.05），重金属Cd总量与酸可提取态Cd、铁锰氧化物Cd相关性较高（P＜0.05）。沉积物pH与酸可提取态Cu、Pb、As呈显著正相关，与有机物和硫化物结合态Cu、As呈显著负相关（P＜0.05）。残渣态作为最稳定的形态受pH的影响较小，相关性不明显。有机质与酸可提取态Zn、As、有机物和硫化物结合态Cu、As呈正相关。盐度与酸可提取态Cu呈显著负相关，与有机物和硫化物结合态Cr、Zn、Cd有一定的相关性。总氮，总磷与有机物和硫化物结合态Cd、Cr、Pb呈显著正相关。

（3）基于形态学的评价方法中次生相与原生相比值法得到：这7种重金属除Cd外，污染程度并不大，全湖KRSP的平均值大小顺序为Cd（1.66）＞Cu（0.84）＞Hg（0.72）＞Zn（0.42）＞Cr（0.15）＞Pb（0.14）＞As（0.06）。其他学者基于总量评价的乌梁素海重金属污染为[25]：Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn。结合总量、生物可利用性与形态学评价，乌梁素海重金属Cd属于污染最严重的金属，Hg污染次之。由此可知，沉积物中重金属总量超标不一定对湖泊生态环境产生危害，需要从总量和形态学两方面对沉积物中的重金属现状进行评估，才能更加全面地反映重金属对湖泊生态环境的污染和潜在风险状况。

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