基于Muller地质累积指数法的杭州城区河道底泥重金属污染评价

孙映宏

(杭州市水文水资源监测总站，浙江杭州 310016)

0 引言

底泥作为污染物的“汇”与“源”，是水环境的重要组成部分.在不同种类的污染物中，重金属因其持续性和毒性，显得尤为危险.它可通过大气沉降、废水排放、淋溶作用等进入地表水体，再经过复杂的物理、化学、生物和沉积过程沉降到底泥并逐渐富集.河流沉积物中重金属元素的含量，常能提供自然环境中重金属转移的信息，因此，研究重金属在底泥中的污染特征对水环境的保护具有十分重要的意义.

地质积累指数法[1］(Geoaccumulation index)是20世纪60年代晚期在欧洲发展起来的广泛用于研究沉积物及其它物质中重金属污染程度的定量分析方法.其引入背景值作为标准对重金属元素进行归一化处理，兼顾考虑了重金属分布的自然变化特征和人类活动对环境的影响，为污染过程的评价提供了更为可靠而有效的评价方法[2－3］.本文运用该法，分析研究杭州城区河道底泥重金属污染状况，旨在为改善河流生态环境，促进区域可持续发展提供科学依据.

1 分析方法及原理

地质积累指数是反映沉积物中重金属富集程度的常用指标[4］.计算式如下:

Igeo=log2(Cn/kBn)

式中:Igeo—地质累积指数;

Cn—样品中元素n的浓度;

Bn—背景浓度，即沉积岩中所测元素的地球化学背景值[1，3］(见表 1);

k—修正系数，一般k=1.5，通常用来表征沉积特征、岩石地质及其它影响.

按Igeo值的大小，可以将沉积物中重金属污染程度分为7个等级(0～6级)，见表2.

2 评价结果

选取杭州城区河网京杭运河(义桥断面)、余杭塘河(杭三大桥断面)、蒋村港(文一西路断面)、新开河(采荷断面)、上塘河(丁桥断面)、和睦港(九堡断面)等六条代表性河道2011年不同时期底泥中典型重金属的监测数据，见表3，计算地质积累指数，并确定污染程度分级，见表 4[5－6］.

表1 地球化学背景值表

表2 地质积累指数与污染程度分级

表3 不同时期各河道断面底泥污染物指标监测数据

从不同元素的评价数据来看，污染级别总体在0～4级之间:Cu污染级别0～1级，以0级为主，基本无污染;Pb污染级别0～2级，以0级为主，除新开河外均无污染;Zn污染0～3级，以1～2级轻度、偏中度污染为主，新开河最高达到3级中度污染;Cd污染相对比较严重，污染级别2～4级，以2～3级偏中－中度为主，新开河最高达到4级偏重污染.

从不同监测点的评价数据来看，运河义桥断面底泥Cd污染级别2～3级，为偏中度－中度的污染，Zn污染1～2级，轻度－偏中度污染，Cu和Pb基本无污染;余杭塘河杭三大桥断面底泥Cd污染级别2～3级，偏中度－中度的污染，Zn和Cu污染0～1级，以0级无污染为主，仅个别时段出现轻度污染，Pb基本无污染;蒋村港文一西路断面底泥Cd污染级别2～3级，偏中度-中度的污染，Zn污染0～1级，以0级无污染为主，仅10月份出现轻度污染，Cu和Pb基本无污染;新开河采荷断面底泥四种重金属在各个时期均出现不同程度的污染，其中Cd污染级别3～4级，达到中度-偏重污染级别，Zn污染2～3级，以3级中度污染为主，Pb轻度-偏中度污染，Cu轻度污染;上塘河丁桥断面Cd污染三个时期均为2级，偏中度污染，Zn污染三个时期均为1级，轻度污染，Cu和Pb基本无污染;和睦港九堡断面Cd污染三个时期均为2级，偏中度污染，Zn污染1～2级，轻度-偏中度污染，Cu和Pb基本无污染.

表4 不同时期各河道断面底泥的地质积累指数和污染程度分级

总体水平上看，四种重金属污染程度分级顺序为Cd＞Zn＞Cu、Pb，Cd为主要污染元素，其次是 Zn;不同区域底泥重金属污染程度有差异，顺序为新开河采荷断面＞运河义桥断面＞和睦港九堡断面＞上塘河丁桥断面＞余杭塘河杭三大桥断面＞蒋村港文一西路断面，新开河重金属污染最严重，蒋村港最轻.

经调查分析，新开河采荷断面重金属污染严重可能与附近的乌龙泵站排污口有关，污水排放或溢漏至新开河中造成重金属在底泥中大量富集;运河沿岸目前仍有近50%的工业点源和约150万人口产生的生活污水没有纳管，污染直接或间接地进入运河水系;和睦港历史上曾经是杭州城区的一条主要排污通道，城市化带来的生活污水以及工业废水造成污染严重;蒋村港因近期西溪湿地一带经过清淤疏浚，故底泥污染物累积不明显.

3 结论及建议

(1)杭州城区河道底泥重金属地质积累指数分级在0～4级之间.Cd污染最严重，偏中度-偏重污染，且污染范围广，在各河道普遍都存在;其次是Zn，轻度-偏中度污染;铜和铅均为轻度污染.

(2)不同区域重金属污染程度不一，综合三次监测与评价分析结果，污染程度高低顺序为:新开河＞运河＞和睦港＞上塘河＞余杭塘河＞蒋村港，新开河为重金属污染最严重的一条河道.

(3)杭州城区河道属平原河网水系，水体流动性较差，加上截污纳管还不彻底，底泥沉积和污染速度较快，污染状况不容乐观.建议有关部门建立健全底泥污染的长效监管机制，采取定期监测、清淤疏浚、截污纳管、引水配水、生态修复等综合治理措施，实现水环境的持续改善.

[1]贾振邦，周 华.应用地积累指数法评价河流沉积中重金属污染研究[J］.北京大学学报:自然科学版，2000，36(4):525 －530.

[2]J.C.SANTOS BERMEJO;R.BELTRAN;J.L.GOMEZ ARIZA.Spatial Variations of Heavy Metals Contamination in Sediments from Odiel River(Southwest Spain)[J］.Environment International，2003(129):69－77.

[3]李志萍，马超振，李珊珊.太子河沉积物重金属污染地积累指数法评价[J］.长江科学院院报，2012，29(10):37 －40.

[4]李娟娟，马金涛，楚秀娟，等.应用地积累指数法和富集因子法对铜矿区土壤重金属污染的安全评价[J］.中国安全科学学报，2006，16(12):739 －743.

[5]孙映宏，张飞珍，杨艳艳，等.杭州城区河道底泥污染特征分析[J］.浙江水利科技，2012(5):4 －6.

[6]朱丽青.杭州主要城区河道的污染特征与生态危害分析[D］.杭州:浙江大学，2012.