沉积物重金属污染评价方式方法初探

李欢 陈亮

摘要 本文拟对河流沉积物重金属污染评价方式方法做了综述，提出了沉积物重金属污染评价步骤，即第一步确定背景值，第二步定测量方法，第三步确定合适的评价方法，实现三步走以准确评价沉积物重金属污染情况。

关键词 沉积物；重金属；评价

中图分类号：X-1 文献标识码：A

The evaluation methods of heavy metals in sediment

Li Huan1， Chen Liang 2

（1Changsha Environmental Protection College， Changsha， Hunan 410004， China；2 Hunan environmental protection science research institute，Changsha， Hunan 410004， China

Abstract This article review evaluation methods of heavy metals in sediment.Put forward the evaluation procedure of heavy metal in sediment.It need to make sure of the background value， and then measuring method， finally to determine the appropriate evaluation method， in order to accurately evaluate sediments of heavy metal pollution.

Key words Sediment；Heavy metals； Pollution evaluation；methods

近年来，河流沉积物中重金属的污染防治问题取得了一定的研究进展。本文拟对河流沉积物重金属污染评价方式方法做了综述，以期进一步推动该领域的发展。对于重金属的污染评价可以分三步走，先确定背景值，再定测量方法，最后确定合适的评价方法做出科学的判断。

1.重金属元素背景值及其确定方法

重金属环境背景值是指水体、土壤、岩石、生物等在未受污染和破坏的情况下，各种地质、地球化学作用，如地质构造活动、岩石风化、侵蚀及水动力作用等自然过程作用的结果，形成了重金属元素的自然丰度和分布状态[1]。Matschullat等[2]认为，背景值并不一定等于样品中元素与组分的最低含量，背景值只是区别样品中自然存在和人为因子影响元素或组分含量的一种相对测度，并强调不同区域背景值的差异。

作者简介：李欢（1983-），女，汉族，湖南长沙人，长沙环境保护职业技术学院讲师、工程师，研究方向：重金属污染治理、水处理技术、环境规划。地址：长沙环境保护职业技术学院环境工程系，410004.邮箱562025490@qq.com。

重金属背景值是研究与评价环境中重金属污染和制定环境质量标准的前提和基础。许多学者曾用页岩的平均组成[3]或地壳重金属元素的平均丰度[4]作为全球沉积物的比较基准。但这种单一基准忽视了不同地区间固有的地球化学特征差异，易导致错误结果的产生。在实际工作中，人们倾向于采用区域背景值。确定既定河流沉积物重金属元素背景值的基本方法有两种：①以未受污染流域沉积物重金属含量作为背景值[5]；②通过取柱状样获取工业化以前的沉积物样品，以其中重金属含量作为背景值[6]。

2.沉积物中重金属测定方法

重金属检测方法主要有原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法和ICP-AES、ICP-MS等[7]。各类测定方法比较见表1。

表1 各类沉积物重金属测定方法比较

方法名称 特点 应用

原子吸收光谱法 检测限低， 方法精密度和重现性良好，但由于一次只能检测一种元素， 不适宜大批量样品多元素检测。 样品单一元素测定

石墨炉原子吸收光谱法 检测限低， 方法精密度和重现性良好，但由于一次只能检测一种元素， 不适宜大批量样品多元素检测。 样品单一元素测定

ICP-AES 能同时进行多元素检测， 但由于检出限相对较高， 不能满足样品中痕量元素的直接检测需求。 样品多元素、非痕量元素测定

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS） 检测限低、动态线性范围宽、干扰少且易消除等优点[8] 适用于多元素检测。目前已经在环境分析、卫生防疫方面有广泛的应用[9]

由表1可以看出，在环境监测中，对于重金属测定，最适宜选择的是检测限低、动态线性范围宽、干扰少且能同时进行多元素检测的电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。

但是对于沉积物中重金属元素的测定，不同区域或同一区域不同实验室间所测数据差别较大。故在将数值测定出来之后，还需对所测数据进行归一化处理[10]，使不同沉积特征的沉积物中的重金属含量具有可比性。归一化的前提是在自然条件下重金属总量与归一化因子之间有良好的正相关性。目前，沉积物中重金属的归一化主要有两种方法，一种是用保守元素对沉积物中的重金属含量进行归一化，一种是以粒度组成对沉积物中的重金属含量进行归一化。

3.沉积物中重金属污染评价方法

开展沉积物重金属污染评价的第三步为确定适合该沉积物特性的重金属污染评价方法。

目前，国内外关于沉积物重金属污染评价方法很多[11]，常用且具有代表性的主要有： 沉积物质量标准法、地累积指数法[12]、沉积物富集系数法、潜在生态危害指数法[13]、回归过量分析法[14]、脸谱图法、污染负荷指数法、生物效应数据库法、综合响应因子法、次生相与原生相分布比值法、次生相富集系数法等[15]等，这些评价方法各具特色，但迄今为止尚没有成熟的方法和统一的标准[16]。表2介绍了几种主要的重金属污染评价方法特点。

表2 主要的重金属污染评价方法

方法名称 特点及应用

地累积指数法 侧重于单一的元素的评价，忽视区域差异、不同元素的污染贡献比率和对生物的有效性，不能反映重金属来源、化学活性和生物可利用性；考虑了成岩作用对土壤背景值的影响。

沉积物富集系数法（SEF） 不能有效地评价重金属的迁移特性和可能的潜在态危害；可以一般地了解重金属的污染程度，难以区分沉积物中重金属的自然来源和人为来源，难以反映沉积物中重金属的化学活性和生物可利用性。

潜在生态危害指数法（PERI） 简便、快速且较为准确；但在评价中未考虑部分因素的影响，如水文、地貌等沉积环境条件对元素地球化学分布的影响

次生相与原生相分布比值法（RSP） 适用于小区域的同源沉积物

水体沉积物重金属质量基准（SQC）法 易于定量化和模型化，结合重金属存在形态分析，可很好地反映沉积物来源和背景差异；但由于该方法是建立在3个基本经验假设基础上的，会带来某些不确定性和误差；另外，该方法没有考虑“硬度”和环境pH值的影响。

SEM /AVS法 它可以解释厌氧沉积物中重金属产生生物毒性的原因；但该方法不能评价规定以外的二价金属离子的毒性。

4.讨论

按照三步走的评价步骤，为达到最优的评价效果，建议在评价沉积物重金属污染情况时，应根据各类评价方法自身的特点、适用条件、应用价值和局限性，按不同的目的和要求合理选择评价方法，必要时可以采取多种评价方法相结合，取长补短。

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作者简介：李欢（1983-），女，汉族，湖南长沙人，长沙环境保护职业技术学院讲师、工程师，研究方向：重金属污染治理、水处理技术、环境规划。