广州市番禺区榄核河沉积物中重金属潜在生态风险分析

何丽英，宋宪强，胡应成

(1.广州市番禺区环境保护局，广东广州 511400；2.佛山科学技术学院环境与土木建筑学院，广东佛山 528000；3.广州市番禺环境科学研究所有限公司，广东广州 511400)

重金属为非降解性污染物，由于其潜在的生物毒性和环境持久性而易对水生生态系统构成严重的生态风险[1-2]。近年来，国内外地球化学工作者和环境工作者十分重视水系沉积物中重金属的研究[3]。河流沉积物是水生生态系统的重要组成部分[4]，也是重金属等各种污染物的源和汇[5-6]，不仅蕴含了许多有价值的地质和环境信息[7]，而且可以反映底泥对上覆水体影响的持久能力，显示该地区重金属的危害程度[8]，因此具有重要的环境指示意义[9]。

榄核河是番禺区榄核镇的一条内河涌，在该镇经济社会发展中有着重要作用。河涌上游分布有多家电镀厂，电镀废水成分非常复杂，其中重金属废水是电镀行业潜在危害性极大的废水类别。近年来，河涌水质持续恶化，有多次附近居民投诉周围电镀厂群有相关污染的情况出现。监测结果表明，该河涌底泥累积严重，平均厚度为0.65 m，最厚可达1.77 m。为此，笔者选择番禺区榄核河沉积物为研究对象，主要分析榄核河沉积物中5种典型重金属(Cu、Zn、Pb、Ni和Cr)的含量水平，并评价其潜在生态风险危害。

1 材料与方法

1.1样品的采集与处理该研究选择广州市番禺区榄核河从榄核大桥开始至磨碟头水闸间的河段进行布点采样，每隔100 m设1个取样断面，共10个断面，从上游向下游方向标识LH1～LH10(图1)，于河涌中部取样。底泥采集使用沉积物柱状采样器进行，采集样品为泥水界面向下0～20 cm内的底泥，取样后立即装入广口玻璃瓶中，上部用河水覆盖，带回实验室冷冻保存，尽快完成样品指标成分的测定分析。

图1 榄核河沉积物采样点示意

1.2测定方法样品采用HC1-HNO3-HCLO4进行消解，而后采用HitachiZ-5000型原子吸收分光光度计测定消解液中重金属元素含量。

1.3评价方法该研究综合考虑5种典型重金属的浓度以及毒性水平等，采用潜在生态风险指数(RI)进行重金属的环境风险评价。该方法可以定量评估单一污染物的污染程度(单因子污染风险程度)，也可以综合评估多种污染物复合污染所致的潜在生态危害[10-11]。其计算公式如下：

2 结果与分析

2.1榄核河沉积物中重金属总量状况由表2、3可知，该研究中5种重金属元素在沉积物中有明显的富集现象，含量远远高于广州市土壤背景值[12]，污染严重。同时也可看出，同种重金属在各采样点的含量变化明显，最小值与最大值相差较大，其中差距最大的是Ni，其空间变异系数也最大，表明河流沉积物中Ni含量空间分布不均匀，离散性相对较大。总体而言，榄核河沉积物中5种重金属的含量沿程变化状况为Ni>Cr>Cu>Pb>Zn。

表1 潜在生态危害指数与污染程度的划分标准

表2 榄核河沉积物中重金属元素的含量状况 mg/kg

表3 榄核河沉积物中重金属元素含量统计结果及相关标准

2.2榄核河沉积物中重金属的潜在生态风险评价由表4可知，从单一金属生态风险来看，各元素生态危害程度顺序为Cu>Ni>Pb>Zn>Cr。5种重金属中，Cu和Ni的Er值相对较高，其中Cu的Er范围在202.29～515.60，且采样点6～9有极强的生态风险；Ni的Er值在86.11～743.83，空间变化非常大，在采样点7～9生态风险极强；Zn和Cr的Er值相对较低，两者生态风险程度最高为中等，分别集中在采样点5～8和采样点7～9，其余采样点均为轻微；Pb在采样点1、4的生态风险程度为中等，其余生态风险程度为强。从5种重金属的RI值来看，各采样点RI值变化在383.50～1 504.23，采样点1、3～5、10的总生态危害程度为强，其余为很强，尤以采样点8达最大值，为1 504.23。从重金属Er值对RI值的贡献来看，Cu与Ni是主要的风险组分，其次是Pb。

表4 榄核河段沉积物重金属潜在生态危害评价结果

3 结论

(1)榄核河沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量远远高于广州市土壤背景值，且各采样点含量变化明显，5种重金属的含量沿程变化为Ni>Cr>Cu>Pb>Zn。

(2)按生态风险指数大小，各重金属生态风险危害顺序为Cu>Ni>Pb>Zn>Cr，各采样点总生态危害程度为强或很强。总体上，榄核河沉积物呈现多种金属复合污染特征，生态危害程度相对较高，因此，需要加强对河涌周围环境的有效治理，尤其应注意对附近电镀工业群排污的监管，从源头上杜绝重金属元素进入水体，控制污染程度的进一步加剧。

[1] DOU Y G，LI J，ZHAO J. Distribution, enrichment and source of heavy metals in surface sediments of the eastern Beibu Bay, South China Sea[J]. Marine Pollution Bulletin, 2013, 67(1/2): 137-145.

[2] 贾英，方明，吴友军，等.上海河流沉积物重金属的污染特征与潜在生态风险[J]. 中国环境科学，2013，33(1)：147-153.

[3] 宋杰. 湘江中下游有色矿冶区农田土壤与河流沉积物重金属污染特征研究研究[D]. 长沙：中南大学，2009.

[4] 吴斌，宋金明，李学刚，等. 一致性沉积物质量基准(CBSQGs)及其在近海沉积物环境质量评价中的应用[J]. 环境化学，2011，30(11)：1949-1956.

[5] HOU D K，HE J，LU C W. Distribution characteristics and potential ecological risk assessment of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd) in water and sediments from Lake Dalinouer, China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2013, 93: 135-144.

[6] 韩超南，秦延文，郑丙辉，等. 应用相平衡分配法建立湘江衡阳段沉积物重金属质量基准[J]. 环境科学，2013，34(5)：1715-1724.

[7] 王丽萍，周晓蔚，郑丙辉，等. 长江口及毗邻海域沉积物生态环境质量评价[J]. 生态学报，2008，28(5)：2191-2198.

[8] 张清海，林昌虎，谭红，等. 草海典型高原湿地表层沉积物重金属的积累、分布与污染评价[J]. 环境科学，2013，34(3)：1055-1061.

[9] 叶华香，臧淑英，张丽娟，等. 扎龙湿地沉积物重金属空间分布特征及其潜在生态风险评价[J]. 环境科学，2013，34(4)：1333-1339.

[10] HÅKANSON L. An ecological risk index for aquatic pollution control of sediment[J]. Water Research, 1980, 14(8): 975-1001.

[11] 方明，吴友军，刘红，等. 长江口沉积物重金属的分布、来源及潜在生态风险评价[J]. 环境科学学报，2013，33(2)：563-569.

[12] 卓文珊，唐建锋，管东生. 广州市城区土壤重金属空间分布特征及其污染评价[J]. 中山大学学报：自然科学版，2009，48(4)：47-51.