太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价

闫兴成，杨晓薇，黄烯茜，董傑靖，王明玥，韩睿明，王国祥*

1. 南京师范大学环境学院，江苏 南京 210097；2. 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心//江苏省环境演变与生态建设重点实验室//江苏省水土环境生态修复工程实验室，江苏 南京 210023

太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价

闫兴成1,2，杨晓薇1，黄烯茜1，董傑靖1，王明玥1,2，韩睿明1,2，王国祥1,2*

1. 南京师范大学环境学院，江苏 南京 210097；2. 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心//江苏省环境演变与生态建设重点实验室//江苏省水土环境生态修复工程实验室，江苏 南京 210023

为揭示太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及其生态风险，采集太湖西岸和北岸 12条主要入湖河口表层沉积物样品，对沉积物中 5种重金属元素（Cu、Zn、Ni、Pb、Cd）的含量及空间分布特征进行了分析，并利用地累积指数法和潜在生态风险指数法分别研究了表层沉积物重金属的累积程度及生态风险。结果表明，调查的 12条入湖河流河口表层沉积物均受到不同程度的重金属污染，Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的平均质量分数分别为63.04、173.11、56.71、37.05、2.23 mg∙kg-1。各重金属在空间分布上具有差异性，总体表现为大港河（DGH）、乌溪港（WXG）庙渎港（MDG）、大浦港（DPG）、陈东港（CDG）、官渎港（GDG）、洪巷港（HXG）、社渎港（SDG）河口表层沉积物以重金属Cd污染为主，而沙塘港（STG）、太滆运河（TG）、直湖港（ZHG）、梁溪河（LXH）河口表层沉积物表现为 Cu、Zn、Ni、Pb的复合污染。地累积指数法评价表明，各入湖河流河口表层沉积物重金属的污染程度表现为Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Pb。潜在风险指数（）表明各重金属的潜在生态风险表现为 Cd＞Cu＞Ni＞Pb＞Zn，主要污染物为 Cd。其中庙渎港（MDG）和社渎港（SDG）处于严重风险状态，大港河（DGH）、乌溪港（WXG）、大浦港（DPG）、官渎港（GDG）、洪巷港（HXG）处于重度风险状态，陈东港（CDG）、太滆运河（TG）处于中度风险状态，其余点位生态风险较低。研究表明，西岸入湖河流表层沉积物重金属潜在生态风险等级高于北岸，但北岸入湖河流河口表层沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的累积也应当得到重视。

太湖；入湖河口；表层沉积物；重金属；风险评价

由于重金属在环境中具有隐蔽性、持续性和不可降解等特性，能通过生物富集和生物放大作用对生态系统造成严重危害（Vinodhini et al.，2008；Zhang et al.，2007）。沉积物重金属含量不仅可以反映水体的污染历史，在一定条件下，沉积物中的重金属也可以向上覆水中释放，影响水质（Almeida et al.，2004；Bryan et al.，1992；王沛芳等，2012）。因此沉积物重金属污染受到了广泛关注。

太湖流域是我国著名的水网地区，被称为“江南水网”（顾征帆等，2005）。近年来随着太湖流域经济的快速发展，煤、石油等燃料的消耗量增加，皮革、电镀、造纸、黑色金属冶炼、化工等工业废水通过这些“水网”进入太湖（谢红彬等，2002）。经过多年来的治理，太湖流域污染虽有所好转，但沉积物中重金属污染仍然是威胁太湖生态环境的主要问题之一（袁旭音等，2002）。目前，对太湖沉积物中重金属污染的研究大多集中在湖区（陈春霄等，2011；陈春霄等，2013），而对主要入湖河流河口沉积物的重金属污染现状的研究较少。因此选择太湖污染较为严重的西岸和北岸 12条主要入湖河流作为研究对象，对其沉积物重金属的分布、污染现状以及潜在生态风险进行分析，并总结了2000年以来关于太湖沉积物重金属研究的部分成果，以期为今后太湖重金属污染防治措施的制定提供依据。

1 材料与方法

1.1 采样点布置及样品采集

2015年8月对太湖西岸和北岸12条主要入湖河流进行实地考察，在河口用彼得森采泥器采集了12个表层样品（0～10 cm），分别为大港河（DGH）、乌溪港（WXG）、庙渎港（MDG）、大浦港（DPG）、陈东港（CDG）、官渎港（GDG）、洪巷港（HXG）、社渎港（SDG）、沙塘港（STG）、太滆运河（TG）、直湖港（ZHG）、梁溪河（LXH）。采用手持式GPS定位器进行导航定位，采样点位见图 1。太湖西岸河流包括DGH、WXG、MDG、DPG、CDG、HXG、GDG、SDG等河流，北岸河流包括STG、TG、ZHG、LXH等河流。

1.2 样品处理与分析

利用彼得森采泥器采集太湖西岸和北岸 12条主要入湖河流0～10 cm表层沉积物，将采集底泥迅速装入塑封袋并放入冰箱冷冻，然后转移至真空冷冻干燥器进行干化处理，挑拣出其中的沙石、贝类及植物残体，用玛瑙研磨机研磨后过100目尼龙分样筛，装入聚乙烯塑封袋中贮存备用。沉积物样品采用EPA 3051法消化处理（USEPA，2004），并用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的含量。实验中所用的玻璃及聚乙烯器皿均以2 mol∙L-1的HNO3充分浸泡24 h以上，分析过程采用超纯水，并利用国家沉积物标准品GBW-07310进行质量控制，测定结果符合质控要求。

1.3 评价方法

目前对重金属污染的评价方法主要有地累积指数法（Muller，1969）、沉积物富集系数法（Buat-Menard et al.，1979）、沉积物质量基准法（陈明等，2015）、潜在生态风险指数法（Hakanson，1980）等。其中地累积指数法定量评价沉积物中重金属污染程度，潜在生态风险指数法考虑了各种金属污染的综合作用，被广泛用于水体沉积物重金属污染风险分析（刘成等，2014）。本文拟采用这两种方法对太湖西岸和北岸 12条主要入湖河流沉积物重金属污染状况进行评价。

1.3.1 地累积指数法（Igeo）

该方法被广泛应用于重金属污染评价，地累积指数法在评价过程中主要考虑元素的富集作用，其评价方程为：

式中，Cn为某种金属的实际测定值；Bn为该金属在沉积岩中的地球化学背景值，本文使用江苏省土壤重金属背景值（魏复盛等，1990）：Cu、Zn、Ni、Pb、Cd分别为22.3、62.6、26.7、26.2、0.126 mg∙kg-1；1.5是考虑到成岩作用引起的背景值波动而引入的参数。地累积指数法根据计算得到的 Igeo数值的大小将重金属的污染程度划分为7个等级，详细的分级情况见表1。

1.3.2 潜在生态风险指数（RI）法

该方法既考虑了单一金属的污染程度，又可以评价多种金属元素的协同作用。其评价公式为：

（1）单个金属污染指数

（2）单个重金属潜在生态风险指数

（3）多个金属综合潜在生态风险指数

2 结果与分析

2.1 重金属含量分析

太湖西岸和北岸12条主要入湖河流表层沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的平均质量分数分别为63.04、173.11、56.71、37.05、2.23 mg∙kg-1，均高于相应背景值，表明12条入湖河流沉积物均存在一定的污染。以背景值为参照，12条主要入湖河流沉积物样品中 Cu的平均质量分数为背景值的2.83倍，最高值位于TG点（196.54 mg∙kg-1），最低值位于MDG点（24.10 mg∙kg-1）；Zn的平均质量分数为背景值的 2.77倍，最高值位于 TG点（429.42 mg∙kg-1），最低值位于 MDG点（65.89 mg∙kg-1）；Ni的平均质量分数为背景值的2.12倍，最高值位于TG点（126.55 mg∙kg-1），最低值位于MDG点（20.76 mg∙kg-1）；Pb的平均质量分数为背景值的 1.41倍，最高值位于 WXG点（57.49mg∙kg-1），最低值位于DPG点（19.42 mg∙kg-1）；Cd的平均质量分数为背景值的17.69倍，最高值位于MDG点（8.63 mg∙kg-1），最低值位于STG（0.42 mg∙kg-1）。

表1 地积累指数与潜在生态风险指数分级Table 1 Classification of Igeoand potential ecological risk indexes

总体上看，太滆运河（TG点位）沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的污染最为严重，Cd的污染程度较轻；而庙渎港（MDG点位）的Cu、Zn、Ni、Pb的污染较轻，各重金属含量接近甚至低于其相应的背景值，但是该点位的Cd污染程度重。其他点位各类重金属也存在一定的污染，其含量见表2。在12条入湖河流的沉积物中，重金属Cu、Zn、Ni、Pb含量较高的沉积物主要集中在太湖北岸河流，如太滆运河、直湖港及梁溪河，而重金属Cd含量较高的表层沉积物主要集中在太湖西岸河流，如庙渎港、乌溪港、官渎港和社渎港。

表2 太湖主要入湖河流表层沉积物重金属质量分数Table 2 Heavy metal mass fraction in surface sediment of inflow rivers around Taihu Lakemg∙kg-1

2.2 地积累指数法评价

利用地积累指数法对太湖西岸和北岸 12条主要入湖河流表层沉积物各重金属污染状况进行了评价（表3）。由表3可知，污染程度分布于0～3之间，共四级。各重金属污染程度大小顺序是Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Pb，与背景值的比较结果类似，污染程度最为严重的重金属是Cd，污染等级（L）为3，达到中度污染水平；Cu、Zn、Ni的污染等级为1级，表明这3种重金属在12条入湖河流中已经形成轻度污染。Pb的污染等级为0，表明其在12条入湖河流中尚未形成污染。由于重金属在空间分布上存在差异性，西岸河流河口表层沉积物Cd的富集程度较大，而北岸河流河口表层沉积物Cu、Zn、Ni、Pb的富集程度较大。

表3 表层沉积物重金属地积累指数及污染等级Table 3 Igeoand contamination level of heavy metals in surface sediment

2.3 潜在生态风险评价

利用式（2）～（4）对 12条主要入湖河流表层沉积物重金属综合潜在生态风险进行评价，就单个重金属生态风险指数（表4）来看，12条河流各类重金属风险等级为：Cd＞Cu＞Ni＞Pb＞Zn，其中Cu、Zn、Ni、Pb均处于低风险状态。所调查的12条河流中，Cu、Zn、Ni、Pb的潜在生态风险程度较低；而Cd处于严重的风险状态，特别是庙渎港、社渎港、官渎港和乌溪港。总体上看，12条河流均以Cd的潜在风险等级最高，风险等级分别为中度、较重、重和严重，而其他重金属均处于低风险状态。因此，从单个重金属生态风险来看，重金属Cd表现出最高的风险，与地积累指数的计算结果一致。

从各重金属的综合风险指数（表4）来看，MDG和 SDG两条河流均处于严重的风险状态，潜在生态风险指数分别高达1379.21和525.96，主要的贡献因子为Cd，其他4种重金属的污染程度较轻；DGH、WXG、DPG、GDG和HXG5条河流处于重度风险状态，主要的贡献因子仍为Cd；CDG和TG两条河流处于中度风险状态，STG、ZHG和LXH则处于较低的风险状态。综上所述，调查的 12条入湖河流表层沉积物中重金属Cd具有最高的潜在生态危害。

3 讨论

3.1 入湖河流表层沉积物重金属空间分布特征及生态风险

太湖流域入湖河流众多而且来水复杂，由入湖河流携带的流域内的污染物质易在入湖河口处产生沉积（Zhang et al.，2014）。对入湖河口表层沉积物重金属含量进行分析，能够在一定程度上反映各入湖河流对太湖重金属污染的贡献。研究表明，太湖西岸和北岸 12条主要入湖河流河口表层沉积物均受到不同程度的重金属（Cu、Zn、Ni、Pb、Cd）污染，5种重金属表现出不同程度的富集，其中Cd的富集程度最为严重，达17.69倍，Cu、Zn、Ni、Pb分别为2.83、2.77、2.12和1.41倍。5种重金属在研究区域的空间分布具有明显差异，其中Cd主要分布在西岸的入湖河口，以MDG区域污染最严重，而Cu、Zn、Ni、Pb 4种重金属则主要分布在北岸的入湖河口，以TG区域污染最严重。5种重金属中，Cd的生态风险指数最高，并且由于其作为潜在生态风险的主要贡献者，导致MDG、SDG处于严重风险状态，而DGH、WXG、DPG、GDG和HXG处于重度风险状态，虽然Cu、Zn、Ni、Pb 等4种重金属在北岸入湖河口沉积物中有所累积，但由于其Cd含量较低，除TG外，其余位点均处于较低的风险状态。

表4 表层沉积物潜在生态风险指数与风险等级Table 4 Potential ecological risk indexes and risk level of surface sediment

重金属的的空间分布差异与流域内经济发展方式、水平及人类活动有关（秦延文等，2012）。本研究 12条河流均为入湖河流，接纳了来自流域内的工业、生活、农业灌溉及地表径流等来水，这些来水的污染特征及排放量可能是造成研究区域内重金属空间分布差异的主要原因。有研究（Qu et al.，2001）表明，Ni、Pb主要来自电镀等工业废水，Pb除了来自工业废水外，大气沉降、船舶航行等均能排放Pb，并在沉积物中累积（秦延文等，2012）。TG、ZHG和LXH靠近无锡及常州地区，该区域电镀、机械制造和金属冶炼等工业发达，其生产过程中所排放的含有重金属的废水能通过ZHG和LXH入湖，可能是导致该区域表层沉积物中 Cu、Zn、Ni、Pb含量高于其他入湖河口的主要原因。WXG、GDG、HXG、TG和ZHG等河流航运发达，可能是造成表层沉积物Pb含量偏高的主要原因。MDG、DPG、HXG、GDG、SDG之间的区域种植业发达，且以传统农业生产为主（焦伟等，2013），农业生产过程中长期使用大量的农药和化肥（杨陈等，2016；Tang et al.，2010），可能是加剧区域内 Cd在沉积物中累积并导致该区域生态风险等级较高的主要原因。尽管北岸区域生态风险等级不高，但其沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的复合污染也应引起足够的重视。

3.2 沉积物重金属含量的影响因素

沉积物中重金属含量不仅取决于源头排放，且与水体及沉积物理化性质也有很大关系，沉积物对水体重金属的吸附不仅受到重金属本身性质的影响，还会受到pH、温度、氧化还原状况、有机质、沉积物颗粒组成等因素的影响（王钦等，2008；刘恩峰等，2007）。当然，pH值对不同重金属的影响是不同的，如Cu、Zn、Pb在弱酸范围内即可沉淀，而Cd在强酸范围内生成沉淀。一般认为在还原条件下，沉积物中的重金属大部分会释放至上覆水中（刘清等，1996），而且氧化还原条件的变化还会影响pH值，进而影响沉积物重金属的稳定性（Chen et al.，2001）。重金属在沉积物中还具有粒度效应，表现为沉积物粒度的减小，水体重金属含量增大（Zhu et al.，1993）。此外沉积物有机质的含量及矿化分解也能导致与之结合的重金属释放（Tack et al.，1996）。因此，沉积物重金属含量受到多方面因素的影响。

3.3 2000年来太湖表层沉积物重金属含量比较

本文查阅了自2000年以来，关于太湖表层沉积物重金属 Cu、Zn、Ni、Pb、Cd的部分研究结果，见表5。由于研究区域不尽相同，因此其测定结果存在一定差异。但总体来看，太湖沉积物重金属污染已经逐渐好转。从2009年初《太湖流域15条入湖河流水环境综合整治规划总本》的编制完成，至今已过去 7年，太湖主要入湖河流的重金属污染控制取得了一定成效，但局部区域个别重金属的积累也应当得到重视。太湖的重金属污染防治应继续加强监管力度，对个别重金属污染严重而且存在较高潜在风险的区域应当及时采取相应措施，如底泥疏浚等，从而有效降低沉积物重金属的潜在生态风险（毛志刚等，2014）。然而，归根究底，源头治理才是从根本上解决太湖重金属污染的最为有效的措施。

表5 2000年以来关于太湖沉积物重金属研究结果Table 5 Research results of heavy metals in sediments of Taihu Lake since 2000 mg∙kg-1

4 结论

（1）本次调查的太湖西岸和北岸 12条主要入湖河流表层沉积物各类重金属的含量均高于江苏省区域背景值，表现出不同程度的富集，各金属的污染程度表现为Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Pb。

（2）不同区域重金属的分布具有空间差异性，太湖西岸河流沉积物中重金属Cd是主要的污染因子，而北岸河流则表现出Cu、Zn、Ni、Pb的复合污染。

（3）从单个重金属生态风险来看，Cu、Zn、Ni、Pb均处于低风险状态。但由于受到重金属Cd影响，西岸河流的风险指数（RI）基本处于较高的水平。虽然北岸河流潜在风险等级较低，但其沉积物中Cu、Zn、Ni、Pb的积累也应当得到足够的重视。

（4）近年来，太湖沉积物重金属污染虽有所好转，但个别重金属污染较为严重和存在较高潜在风险的区域仍不容忽视，应当采取相应措施，如加强源头监管力度、底泥疏浚等进行治理。

ALMEIDA C M R, MUCHA A P, VASCONCELOS M T S D. 2004. Influence of the sea rush Juncus maritimus on metal concentration and speciation in estuarine sediment colonized by the plant [J]. Environmental Science & Technology, 38(11): 3112-3118.

BRYAN G W, LANGSTON W J. 1992. Bioavailability accumulation and effects of heavy metals in sediments with special reference to United Kingdom estuaries: a review [J]. Environmental pollution, 76(2): 89-131.

BUAT-MENARD P, CHESSELET R. 1979. Variable influence of the atmospheric flux on the trace metal chemistry of oceanic suspended matter [J]. Earth and Planetary Science Letters, 42(3): 399-411.

CHEN S Y, LIN J G. 2001. Bioleaching of heavy metals from sediment: significance of pH [J]. Chemosphere, 44(5): 1093-102.

FU J, HU X, TAO X, et al. 2013. Risk and toxicity assessments of heavy metals in sediments and fishes from the Yangtze river and Taihu Lake, China [J]. Chemosphere, 93(9): 1887-1895.

HAKANSON L. 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach [J]. Water research, 14(8): 975-1001.

Jiang X, Wang W, Wang S, et al. 2012. Initial identification of heavy metals contamination in Taihu Lake, a eutrophic lake in China[J]. Journal of Environmental Sciences, 24(9): 1539-1548.

LIU E, BIRCH G F, SHEN J, et al. 2012. Comprehensive evaluation of heavy metal contamination in surface and core sediments of Taihu Lake, the third largest freshwater lake in China [J]. Environmental Earth Sciences, 67(1): 39-51.

MULLER G. 1969. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River [J]. Geo journal, 2(3): 108-118. QU W, DICKMAN M, WANG S. 2001. Multivariate analysis of heavy metal and nutrient concentrations in sediments of Taihu Lake, China [J]. Hydrobiologia, 450(1): 83-89.

TACK F M, CALLEWAERT O W, VERLOO M G. 1996. Metal solubility as a function of pH in a contaminated, dredged sediment affected by oxidation [J]. Environmental Pollution, 91(2):199-208.

TANG W, SHAN B, ZHANG H, et al. 2010. Heavy metal sources and associated risk in response to agricultural intensification in the estuarine sediments of Chaohu lake valley, East China [J]. Journal of Hazardous Materials, 176(1): 945-951.

Tao Y, Yuan Z, Wei M, et al. 2012. Characterization of heavy metals in water and sediments in Taihu Lake, China[J]. Environmental monitoring and assessment, 184(7): 4367-4382.

US EPA. 2004. US EPA method 3051 Microwave assisted acid digestion of sediments, sludges, soils, and oils [S]. Washington DC: US EPA.

VINODHINI R, NARAYANAN M. 2008. Bioaccumulation of heavy metals in organs of fresh water fish Cyprinus carpio, (Common carp) [J]. International Journal of Environmental Science and Technology, 5(2): 179-182.

YIN H, GAO Y, FAN C. 2011. Distribution, sources and ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments from lake Taihu, China [J]. Environmental Research Letters, 6(4): 44012-44022.

ZHANG L, WANG W X. 2007. Size-dependence of the potential for metal biomagnification in early life stages of marine fish [J]. Environmental Toxicology and Chemistry, 26(4): 787-794.

ZHANG R, JIANG D, ZHANG L, et al. 2014. Distribution of nutrients, heavy metals, and PAHs affected by sediment dredging in the Wujin'gang river basin flowing into Meiliang bay of lake Taihu [J]. Environmental Science and Pollution Research, 21(3): 2141-2153.

ZHU B, ALVA A K, ZHU B, et al. 1993. Differential adsorption of trace metals by soils as influenced by exchangeable cations and ionic strength [J]. Soil Science, 155(1): 61-66.

陈春霄, 姜霞, 战玉柱, 等. 2011. 太湖表层沉积物中重金属形态分布及其潜在生态风险分析[J]. 中国环境科学, 31(11): 1842-1848.

陈春霄, 姜霞, 郑丙辉, 等. 2013. 太湖竺山湾沉积物重金属形态分析及风险评价[J]. 环境科学与技术, 36(6): 177-182, 194.

陈明, 蔡青云, 徐慧, 等. 2015. 水体沉积物重金属污染风险评价研究进展[J]. 生态环境学报, 24(6): 1069-1074.

顾征帆, 吴蔚. 2005. 太湖底泥中重金属污染现状调查及评价[J]. 甘肃科技, 21(12): 22-34.

焦伟, 卢少勇, 牛勇, 等. 2013. 环太湖河流沉积物中生物有效态重金属分布[J]. 环境化学, 32(12): 2315-2320.

刘成, 邵世光, 范成新, 等. 2014. 巢湖重污染汇流湾区沉积物重金属污染特征及风险评价[J]. 中国环境科学, 34(4): 1031-1037.

刘恩峰, 沈吉, 杨丽原, 等. 2007. 南四湖及主要入湖河流表层沉积物重金属形态组成及污染研究[J]. 环境科学, 28(6): 1377-1383.

刘清, 王子健. 1996. 重金属形态与生物毒性及生物有效性关系的研究进展[J]. 环境科学, 17(1):89-92.

卢少勇, 焦伟, 金相灿, 等. 2010. 环太湖河流沉积物重金属污染及其稳定度分析[J]. 环境科学, 31(10): 2311-2314.

毛志刚, 谷孝鸿, 陆小明, 等. 2014. 太湖东部不同类型湖区疏浚后沉积物重金属污染及潜在生态风险评价[J]. 环境科学, 35(1): 186-193.

秦延文, 张雷, 郑丙辉, 等. 2012. 太湖表层沉积物重金属赋存形态分析及污染特征[J]. 环境科学, 33(12): 4291-4299.

王沛芳, 周文明, 王超, 等. 2012. 太湖沉积物重金属的形态特征及生态风险评价[J]. 重庆大学学报, 35(11): 136-143.

王钦, 丁明玉, 张志洁, 等. 2008. 太湖不同湖区沉积物重金属含量季节变化及其影响因素[J]. 生态环境, 17(4): 1362-1368.

魏复盛, 陈静生, 吴燕玉. 1990. 中国土壤元素背景值[M]. 北京: 中国环境科学出版社: 334-378.

谢红彬, 陈雯. 2002. 太湖流域制造业结构变化对水环境演变的影响分析——以苏锡常地区为例[J]. 湖泊科学, 14(1): 53-59.

杨陈, 王沛芳, 刘佳佳, 等. 2016. 太湖沉积物中重金属的垂向分布特征及迁移转化[J]. 农业环境科学学报, 35(3): 548-557.

袁旭音, 陈骏, 季峻峰, 等. 2002. 太湖沉积物和湖岸土壤的污染元素特征及环境变化效应[J]. 沉积学报, 20(3): 427-434.

张于平, 瞿文川. 2001. 太湖沉积物中重金属的测定及环境意义[J]. 岩矿测试, 20(1): 34-36.

邹华, 王靖国, 朱荣, 等. 2016. 太湖贡湖湾主要河流表层沉积物重金属污染及其生态风险评价[J]. 环境工程学报, 10(3): 1546-1552.

Distribution and Risk Assessment of Heavy Metals in the Surface Estuarine Sediments of Main Inflow Rivers in Taihu Lake

YAN Xingcheng1,2, YANG Xiaowei1, HUANG Xiqian1, DONG Jiejing1, WANG Mingyue1,2, HAN Ruiming1,2, WANG Guoxiang1,2*

1. School of Environment, Nanjing Normal University, Nanjing 210097, China; 2. Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application//Jiangsu Key Laboratory of Environmental Change and Ecological Construction//Jiangsu Engineering Laboratory of Water and Soil Eco-remediation, Nanjing 210023, China

To reveal the distributive characteristics and ecological risk of heavy metals in the estuarine sediment of the inflow rivers in Taihu Lake, surface sediments were collected from the estuaries of 12 inflow rivers located in the western and northern shores of Taihu Lake. Concentrations of five heavy metals (Cu, Zn, Ni, Pb, Cd) were quantified for the sampled sediments, and the spatial distribution characteristics were analyzed. The pollution extent and potential ecological risk of each heavy metal were evaluated based on the geo-accumulation index (Igeo) and the potential ecological risk factor () respectively. The results indicated that all of the 12 main inflow rivers had been confronted with heavy metal contamination to certain extents in the surface estuarine sediments. The average concentrations of Cu, Zn, Ni, Pb, Cd were 63.04, 173.11, 56.71, 37.05, 2.23 mg∙kg-1respectively. Spatial heterogeneity was found in the distribution of different heavy metals: the estuaries of inflow rivers Daganghe (DGH), Wuxigang (WXG), Miaodugang (MDG), Dapugang (DPG), Chendonggang (CDG), Guandugang (GDG), Hongxianggang (HXG) and Shedugang (SDG) were mainly polluted by Cd, while the estuaries of Shatanggang (STG), Taigeyunhe (TG), Zhihugang (ZHG) and Liangxihe (LXH) were polluted by a combination of Cu, Zn, Ni and Pb. According to geo-accumulation index (Igeo), the pollution extent of heavy metals in surface sediment followed the order as: Cd＞Cu＞Zn＞Ni＞Pb. According to ecological risk factor (), the potential ecological risk of heavy metals in surface sediment followed the order as: Cd＞Cu ＞Ni＞Pb＞Zn, and Cd was the major pollutant for risk. Among the 12 inflow rivers’ estuaries, MDG and SDG were of serious ecological risk, DGH, WXG, DPG, GDG and HXG were of severe ecological risk, CDG and TG were of moderate ecological risk, STG, ZHG, LXH were of low ecological risk. It was demonstrated that the levels of potential ecological risk of heavy metals in the estuaries of inflow rivers located between DGH and SDG were higher than that between STG and LXH, yet attentions should also be paid to the accumulation of Cu, Zn, Ni and Pb in the estuarine sediments between STG and LXH.

Taihu Lake; estuaries of inflow rivers; sediment; heavy metals; risk assessment

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.09.014

X52

A

1674-5906（2016）09-1515-07

闫兴成, 杨晓薇, 黄烯茜, 董傑靖, 王明玥, 韩睿明, 王国祥. 2016. 太湖主要入湖河口表层沉积物重金属分布特征及风险评价[J]. 生态环境学报, 25(9): 1515-1521.

YAN Xingcheng, YANG Xiaowei, HUANG Xiqian, DONG Jiejing, WANG Mingyue, HAN Ruiming, WANG Guoxiang. 2016. Distribution and risk assessment of heavy metals in the surface estuarine sediments of main inflow rivers in Taihu Lake [J]. Ecology and Environmental Sciences, 25(9): 1515-1521.

国家水体污染控制与治理重大专项（2012ZX07101-008-02）；江苏省太湖水环境综合治理科研项目（JSZC-G2014-212）；国家自然科学基金项目（41403064）；江苏省教育厅基础研究计划（自然科学基金）青年基金项目（BK20140922）；江苏省教育厅高校自然科学研究面上项目（14KJB610007）

闫兴成（1993年生），男，硕士研究生，主要研究方向为水环境生态。E-mail: 15651658250@163.com

*通信作者：王国祥，男，教授，主要研究方向为水环境生态修复。E-mail: wangguoxiang@njnu.edu.cn

2016-08-28