洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价

田琪，张光贵，谢意南，莫永涛

湖南省洞庭湖生态环境监测中心，岳阳 414000

洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价

田琪，张光贵*，谢意南，莫永涛

湖南省洞庭湖生态环境监测中心，岳阳 414000

尽管针对洞庭湖沉积物中重金属的研究工作较多，但缺乏针对其主要入湖口的研究。基于2014年12月和2015年6月对洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属调查，分析了重金属含量的时空分布特征，并采用一致性沉积物质量基准法对其生态风险进行了评价。结果表明，Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn的平均含量分别为3.27、0.190、27.10、39.8、38.0和157.8 mg·kg-1，其大小顺序为Zn>Cu>Pb>As>Cd>Hg，Cd和As含量出现超过土壤环境质量三级标准的现象，是主要的重金属污染物。Cd、As、Pb和Zn等4种重金属含量的最高值均出现在湘江入湖口，Cu含量的最高值出现在资水入湖口，Hg含量以沅江入湖口最高，除Pb外，其他5种重金属在湘江和资水入湖口的含量均大于平均值，表明湘江和资水入湖口污染较为严重；汛期与非汛期6种重金属的含量均无显著性差异(P>0.05)。6种重金属生态风险大小顺序为As>Cd>Zn>Pb>Cu>Hg，各入湖口生态风险大小顺序为湘江入湖口>资水入湖口>沅江入湖口>汨罗江入湖口>澧水入湖口>长江“三口”>新墙河入湖口，其中湘江和资水入湖口为较高生态风险，其他入湖口为较低生态风险。入湖河流是洞庭湖湖体沉积物重金属污染的主要来源，在一定程度上，入湖河流沉积物中重金属的含量对洞庭湖湖体沉积物中重金属污染状况起着决定性作用，因此，洞庭湖流域重金属污染防控应以入湖河流为主，其中尤以湘江和资水为重点。

重金属；生态风险；洞庭湖；入湖口；一致性沉积物质量基准；时空分布

重金属作为环境污染物，具有难降解、易积累、毒性大的特点，且有通过食物链危害人类健康的潜在危险，一直是环境保护和科学研究的重点[1]。一般情况下，湖泊沉积物是各种污染物质的“汇”，但在一定条件下沉积物中的重金属又会释放到上覆水中，沉积物转成水体污染的“源”[2]，严重影响湖泊上覆水体的质量，造成水环境的“二次污染”和“生态风险”[3-7]。此外，表层沉积物是水体中底栖生物的重要生活场所和食物来源，沉积物中的重金属可直接或间接地对水生生物产生毒害作用，并通过生物富集、食物链放大等过程进一步影响陆地生物和人类[8]。目前，沉积物中重金属的生态毒性或生态风险已引起了研究者的广泛关注[9]，因此研究沉积物中重金属的含量分布及其潜在生态风险对防控湖泊水体重金属污染具有重要指导意义。

湖南有色金属工业发达，大量工业废水、废气和固体废弃物的排放对洞庭湖流域水环境质量构成现实威胁。相关研究结果表明，洞庭湖水系已受到不同程度的污染[10]，重金属健康风险不断增加[11]，洞庭湖水质呈总体下降趋势[12-13]，重金属污染物绝大多数来自入湖河流输入[14]。尽管近年来有学者针对洞庭湖沉积物重金属开展了相关研究[15-20]，但除曾祥英等[21]对湘江入湖口河段沉积物重金属污染特征及其生态风险的研究外，大都以洞庭湖湖体为研究对象，而缺乏针对其主要河流入湖口的研究。本研究通过对洞庭湖主要入湖口表层沉积物中镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)和锌(Zn)等重金属调查，了解重金属的含量及分布特征，并进行重金属潜在生态风险评价，分析主要入湖口对湖体重金属污染特征的影响，以期为洞庭湖流域重金属污染治理、防控洞庭湖水体重金属污染提供参考和依据。

1 材料与方法(Materials and methods)

1.1 研究区概况

洞庭湖位于湖南省北部、长江中游荆江南岸，是我国第二大淡水湖。受泥沙淤积、筑堤建垸等自然和人类活动的影响，洞庭湖现已明显地分化为西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖3个不同的湖泊水域。洞庭湖为一典型的过水性洪道型湖泊[13]，其水流方向大致为西洞庭湖→南洞庭湖→东洞庭湖→长江，一般地，4月至9月为汛期，10月至翌年3月为非汛期。洞庭湖的主要入湖河流有长江“三口”(松滋、太平和藕池)、澧水、沅江、资水、湘江、汨罗江和新墙河等。湖南是我国重金属污染突出的省份，其中湘江是我国重金属污染严重的河流之一[21]，全省五大重金属污染区，4个分布在湘江流域，分别是株洲清水塘、湘潭竹埠港、衡阳水口山和郴州三十六湾，1个分布在资水流域，即娄底锡矿山，沅江水系的上游和左侧支流流经我国最大的汞矿带即湘黔汞矿带。

1.2 样品采集

为较好地反映沉积物中重金属污染状况，克服单次监测点位少、数据代表性不够的缺陷，本研究在汛期和非汛期各进行了1次监测。分别于2014年12月和2015年6月，采用抓斗式采泥器采集洞庭湖主要入湖口表层沉积物样品，采样深度约0～10 cm，每个采样点采集3个平行样品现场混匀，装入封口袋，4 ℃保存。共设置7个采样点(图1)，分别是松滋东支入湖口马坡湖(1号)、澧水入湖口沙河口(2号)、沅江入湖口坡头(3号)、资水入湖口万家嘴(4号)、湘江入湖口樟树港(5号)、汨罗江入湖口南渡(6号)和新墙河入湖口八仙桥(7号)，所有采样点采用便携式GPS定位，并尽可能与水质常规监测点位一致，采样点基本情况见表1。

图1 采样点位分布图Fig. 1 Location of sampling sites

表1 沉积物样品采集地点基本信息Table 1 Basic information of sediment sampling sites

1.3 样品分析与数理统计

1.3.1 样品处理及分析

所采沉积物样品经冷冻干燥后去除各种杂质，再经玛瑙研钵研磨处理后过100目(0.149 mm)尼龙筛，分装于塑料袋中密封以待测。

样品经HNO3-HClO4-HF消解后，Cd、Cu、Pb和Zn采用火焰原子吸收分光光度法测定，Hg采用冷原子吸收分光光度法测定，As采用原子荧光法测定。Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn的检出限分别为0.1、0.005、0.03、1、1和0.5 mg·kg-1。为保证分析的准确性，分析过程以国家土壤一级标准物质GSS-7、GSS-11、GSS-13、GSS-15和GSS-28为质控标样，实验每个样品设置2个平行样，平行分析误差<5%，取平均值为结果。

1.3.2 数据分析与统计

数据经检查、剔除特异值等预处理后，采用Microsoft Office Excel 2007和IBM SPSS 19.0对数据进行统计处理和分析，相关性用Pearson相关系数表示，均值差异性比较采用两独立样本的t检验。

1.4 评价方法

沉积物重金属生态风险采用一致性沉积物质量基准(Consensus-Based Sediment Quality Guidelines, CBSQGs)法评价。CBSQGs具有毒性效应预测准确度高、普适性强等优点，近年来逐渐发展成为主要的沉积物生态风险评价工具之一[22-24]。对于每一种污染物，CBSQGs包括2个基准值，即阈值效应浓度(Threshold Effect Concentration, TEC)与可能效应浓度(Probable Effect Concentration, PEC)。若污染物含量低于TEC，则认为其无生态风险；若污染物含量高于PEC，则认为其具有较高生态风险；若污染物含量在TEC与PEC之间，则认为其具有较低生态风险。当某一点位存在多种污染物时，其点位总的生态风险等级由该点位生态风险等级最高的污染物决定，即以生态风险等级最高的污染物生态风险等级作为该点位总的生态风险等级。本文6种重金属的CBSQGs值列于表2。

在相同风险等级下，为了比较不同污染物生态风险的大小，计算PEC基准商(PEC-Qi)，PEC-Qi值越大，风险程度越高；不同点位生态风险程度用6种重金属PEC基准商的和∑PEC-Qi来表征。PEC-Qi的计算公式如下：

PEC-Qi=Ci/PECi

式中：Ci为沉积物中重金属i含量的实测值，PECi为重金属i的可能效应水平。

2 结果与分析(Results and analysis)

2.1 沉积物中重金属的含量

洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属的监测结果见表3。由表3可知，Cd、Hg、As、Cu、Pb和Zn的平均含量分别为3.27、0.190、27.10、39.8、38.0和157.8 mg·kg-1，其大小顺序为Zn>Cu>Pb>As>Cd>Hg。同一重金属在不同样点间的变异程度不同，其中Cd的变异系数最大，即各入湖口表层沉积物中Cd含量差异最大，As和Hg次之，Zn和Pb的变异系数相对较小，Cu的变异系数最小，即各入湖口表层沉积物中Cu含量差异最小。

表2 6种重金属一致性沉积物质量基准(CBSQGs)值[25]Table 2 Consensus-Based Sediment Quality Guidelines (CBSQGs) of 6 heavy metals[25]

表3 表层沉积物重金属监测结果统计Table 3 Statistics of heavy metal contents in surface sediments

注：ND表示重金属的含量低于检出限，以1/2检出限参与统计计算。

Note: ND indicates that the content of heavy metal is lower than the limit of detection, and the statistics is calculatied by half of the limit of detection.

对照土壤环境质量标准(GB15618—1995)，洞庭湖主要入湖口表层沉积物中Hg、Cu、Pb和Zn含量均在土壤环境质量三级标准以内，Cd和As含量出现超过土壤环境质量三级标准的现象，其中Cd含量的平均值超过土壤环境质量三级标准2.27倍。可见，Cd和As是洞庭湖主要入湖口表层沉积物中主要的重金属污染物。

2.2 沉积物中重金属含量的时空分布

2.2.1 沉积物中重金属含量的空间分布

表层沉积物中各种重金属含量的空间分布见图2。由图2可知，5号和4号监测点Cd含量大于平均值，且明显大于其他监测点，5号监测点Cd含量最高，为平均值的3.44倍，Cd含量的大小顺序为湘江入湖口>资水入湖口>沅江入湖口>长江“三口”>澧水入湖口>汨罗江入湖口>新墙河入湖口；3号、5号和4号监测点Hg含量大于平均值，且明显大于其他监测点，3号监测点Hg含量最高，为平均值的1.88倍，Hg含量的大小顺序为沅江入湖口>湘江入湖口>资水入湖口>澧水入湖口>长江“三口”>汨罗江入湖口>新墙河入湖口；5号和4号监测点As含量大于平均值，且明显大于其他监测点，5号监测点As含量最高，为平均值的2.99倍，As含量的大小顺序为湘江入湖口>资水入湖口>澧水入湖口>沅江入湖口>新墙河入湖口>汨罗江入湖口>长江“三口”；4号和5号监测点Cu含量大于平均值，其他监测点Cu含量均在平均值以下，4号监测点Cu含量最高，为平均值的1.61倍，Cu含量的大小顺序为资水入湖口>湘江入湖口>长江“三口”>澧水入湖口>汨罗江入湖口>沅江入湖口>新墙河入湖口；5号和6号监测点Pb含量大于平均值，其他监测点Pb含量均在平均值以下，5号监测点Pb含量最高，为平均值的2.25倍，Pb含量的大小顺序为湘江入湖口>汨罗江入湖口>资水入湖口>澧水入湖口>新墙河入湖口>长江“三口”>沅江入湖口；5号和4号监测点Zn含量大于平均值，其他监测点Zn含量均在平均值以下，5号监测点Zn含量最高，为平均值的1.99倍，Zn含量的大小顺序为湘江入湖口>资水入湖口>沅江入湖口>新墙河入湖口>长江“三口”>澧水入湖口>汨罗江入湖口。总体而言，在6种重金属中，Cd、As、Pb和Zn等4种重金属含量的最高值均出现在湘江入湖口，Cu含量的最高值出现在资水入湖口，Hg含量以沅江入湖口最高，除Pb外，其他5种重金属在湘江和资水入湖口的含量均大于平均值，表明湘江和资水入湖口污染较为严重。

图2 主要入湖口表层沉积物中重金属含量比较(虚线代表平均值)Fig. 2 Contents of heavy metals in surface sediments from main tributary entrances (dotted line represents the average values)

2.2.2 沉积物中重金属含量的时间分布

不同季节表层沉积物中重金属的含量比较见图3。从图3可知，汛期Pb、Zn和Hg含量高于非汛期，而非汛期As、Cu和Cd含量高于汛期，t检验结果显示，汛期与非汛期6种重金属含量均无显著性差异(P>0.05)，表明水情变化对洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属含量影响较小。这与刘婉清等[26]得出的鄱阳湖“五河”尾闾丰、枯水期沉积物中重金属含量差异性显著且丰水期高于枯水期的结论不同。洞庭湖底泥汛期以淤积为主，非汛期以冲刷为主，三峡工程蓄水运行以来，洞庭湖出现了秋季枯水提前、持续时间延长的现象[27]，特别是三峡工程全面蓄水运行以来，洞庭湖入湖泥沙持续减少，洞庭湖出湖沙量大于入湖沙量，全年总体呈冲刷状态[28]，汛期部分重金属含量有所下降可能与主要入湖口冲刷作用增强促使其从沉积物中释放迁移有关。

2.3 沉积物中重金属的生态风险评价

洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属生态风险等级评价结果见表4。由表4可知，Hg、Cu、Pb和Zn在各点位生态风险等级均为较低或无，除4号和5号外，Cd和As在其余点位的生态风险等级也均为较低或无，而Cd和As在4号和5号的生态风险等级均为较高。受Cd、As含量较高的影响，资水入湖口(4号)和湘江入湖口(5号)总的生态风险等级均为较高，其他入湖口总的生态风险等级均为较低。

不同点位的PEC-Qi值见表5。由表5可知，除4号和5号Cd和As的PEC-Qi大于1外，其余各点位6种重金属以及4号和5号Hg、Cu、Pb和Zn的PEC-Qi均小于1，6种重金属PEC-Qi平均值的大小顺序为As(0.82)>Cd(0.66)>Zn(0.34)>Pb(0.30)>Cu(0.27)>Hg(0.18)，各点位∑PEC-Qi值的大小顺序为5号(6.81)>4号(4.53)>3号(1.88)>6号(1.27)>2号(1.25)>1号(1.12)>7号(1.09)，即洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属生态风险程度表现为湘江入湖口>资水入湖口>沅江入湖口>汨罗江入湖口>澧水入湖口>长江“三口”>新墙河入湖口。

从入湖河流分区来看，西洞庭湖、南洞庭湖和东洞庭湖河流入湖口∑PEC-Qi的平均值分别为1.42、5.67和1.18，表明南洞庭湖入湖河流表层沉积物中重金属生态风险较高，西洞庭湖入湖河流次之，东洞庭湖入湖河流较低。

3 讨论(Discussion)

3.1 沉积物中重金属的相关性分析

洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属之间的相关分析结果见表6。

表4 表层沉积物中重金属生态风险评价结果Table 4 Ecological risk assessment results of heavy metals in surface sediments

表5 不同点位的PEC-Qi值Table 5 PEC-Qi of different sites

表6 表层沉积物中重金属之间的相关性Table 6 Correlation coefficients of heavy metals in surface sediments

注：**表示在0.01水平(双侧)上显著相关；*表示在0.05水平(双侧)上显著相关。

Note:** indicate that the correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed); * indicate that the correlation is significant at the 0.05 level (2-tailed).

从表6可知，表层沉积物中Zn、Cd和As相互之间呈显著正相关(P<0.01)，Zn、Cd和As分别与Cu和Pb之间呈显著正相关(P<0.05)，说明Zn、Cd、As、Cu和Pb的地球化学性质相似，具有相同的来源或产生了复合污染，且受沉积作用的影响呈现较为相似的分布特征；Hg与其他重金属之间没有显著的相关性，这可能与Hg在生物(微生物、藻类、水草等)的作用下富集有关[29-30]。

3.2 对湖体重金属污染特征的影响

6种重金属含量在湘江和资水入湖口表层沉积物中均较高，与祝云龙等[16]和王岚等[31]湘江和资水入湖的河口三角洲上沉积物重金属含量最高的研究结论一致，与张光贵和黄博[11]湘江和资水重金属健康风险相对较高的结论相吻合。湖南素有“有色金属之乡”之称，矿产资源丰富，特别是湘江流域衡阳水口山的铅锌矿、郴州的钨矿、湘潭的锰矿和资水流域锡矿山的锑矿更是蜚声中外，随着矿产资源的开发和工业生产的迅速发展，河流水体携带的重金属污染物在洞庭湖入湖口处沉积。受入湖河流湘江和资水的影响，南洞庭湖特别是横岭湖和虞公庙表层沉积物中重金属生态风险较高[19,32]。沅江入湖口表层沉积物中Hg含量最高，主要与沅江水系中上游万山汞矿、铜仁汞矿、新晃汞矿、凤凰茶田汞矿为代表的汞矿开采有关[33]，同时与沅江沉积物中Hg背景值含量高也有关系[34]，沅江入湖口表层沉积物中重金属生态风险相对较高与姚志刚等[15]沅江河口沉积物中Hg和Cd含量较高结论较为一致，也是西洞庭湖蒋家嘴表层沉积物中重金属生态风险相对较高的主要原因[19]。洞庭湖主要入湖口表层沉积物中重金属生态风险以As、Cd较高，其他重金属较低，此评价结果与洞庭湖湖体和洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域沉积物重金属生态风险As、Cd较高的结论一致[32,35]。南洞庭湖入湖河流表层沉积物中重金属生态风险大于西洞庭湖入湖河流，西洞庭湖入湖河流大于东洞庭湖入湖河流，这与张光贵等[19]洞庭湖沉积物中重金属生态风险南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖的结论相吻合，表明入湖河流是洞庭湖湖体沉积物重金属污染的主要来源，在一定程度上，入湖河流沉积物中重金属的含量对洞庭湖湖体沉积物中重金属污染状况起着决定性作用。因此，洞庭湖流域重金属污染防控应以其主要入湖河流为主，其中尤以湘江和资水为重点。

[1] 刘新, 蒋豫, 高俊峰, 等. 巢湖湖区及主要出入湖河流表层沉积物重金属污染特征及风险评价[J]. 湖泊科学, 2016, 28(3): 502-512

Liu X, Jiang Y, Gao J F, et al. Pollution characteristics of heavy metals and the risk assessment for the surface sediments from Lake Chaohu and its tributary rivers [J]. Journal of Lake Sciences, 2016, 28(3): 502-512 (in Chinese)

[2] 袁旭音, 王爱华, 许乃政. 太湖沉积物中重金属的地球化学形态及特征分析[J]. 地球化学, 2004, 33(6): 611-618

Yuan X Y, Wang A H, Xu N Z. Chemical partitioning of heavy metals and their characteristics for sediments from Lake Taihu [J]. Geochimica, 2004, 33(6): 611-618 (in Chinese)

[3] 滑丽萍, 华珞, 高娟, 等. 中国湖泊底泥的重金属污染评价研究[J]. 土壤, 2006, 38(4): 366-373

Hua L P, Hua L, Gao J, et al. Heavy metal pollution of sediments of lakes in China [J]. Soils, 2006, 38(4): 366-373 (in Chinese)

[4] Wang S F, Jia Y F, Wang S Y. Fractionation of heavy metals in shallow marine sediments from Jinzhou Bay China [J]. Journal of Environmental Sciences, 2010, 22(1): 23-31

[5] Liu H L, Li L Q, Yin C Q, et al. Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in sediments of Moshui Lake [J]. Journal of Environmental Sciences, 2008, 20(4): 390-397

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

Liu C, Shao S G, Fan C X, et al. Pollution status and risk assessment of heavy metal in the sediment of the severe polluted confluence area of Lake Chaohu [J]. China Environmental Science, 2014, 34(4): 1031-1037 (in Chinese)

[7] Rertin C, Bourg A. Trends in the heavy metal content (Cd, Pb, Zn) of river sediments in the drainage basin of smelting activities [J]. Water Research, 1995, 29(7): 1729-1736

[8] 李娜, 王珍珍. 沉积物重金属污染生态风险评价方法浅析[J]. 内蒙古石油化工, 2012(23): 11-12

Li N, Wang Z Z. Review in ecological risk assessment methods for heavy metal polluted [J]. Inner Mongolia Petrochemical Industry, 2012(23): 11-12 (in Chinese)

[9] 祝慧娜, 李莹, 梁婕, 等. 基于区间数排序法的洞庭湖沉积物重金属生态风险分析[J]. 环境工程, 2014, 32(2): 114-117, 122

Zhu H N, Li Y, Liang J, et al. Ecological risk assessment of heavy metals in sediments of Dongting Lake based on ranking-method of interval numbers [J]. Environmental Engineering, 2014, 32(2): 114-117, 122 (in Chinese)

[10] 张光贵. 湖南省水污染防治对策研究[J]. 水资源保护, 2003, 19(4): 43-45

Zhang G G. Measures for water pollution control in Hunan Province [J]. Water Resources Protection, 2003, 19(4): 43-45 (in Chinese)

[11] 张光贵, 黄博. 湖南洞庭湖水系重金属健康风险评价[J]. 水资源保护, 2014, 30(1): 14-17, 47

Zhang G G, Huang B. Health risk assessment of heavy metals in Dongting Lake water system in Hunan Province, China [J]. Water Resources Protection, 2014, 30(1): 14-17, 47 (in Chinese)

[12] 黄代中, 万群, 李利强, 等. 洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化[J]. 环境科学研究, 2013, 26(1): 27-33

Huang D Z, Wan Q, Li L Q, et al. Changes of water quality and eutrophic state in recent 20 years of Dongting Lake [J]. Research of Environmental Sciences, 2013, 26(1): 27-33 (in Chinese)

[13] 李有志, 刘芬, 张灿明. 洞庭湖湿地水环境变化趋势及成因分析[J]. 生态环境学报, 2011, 20(8-9): 1295-1300

Li Y Z, Liu F, Zhang C M. Analysis of change trend of water environment and cause in the Dongting Lake wetland [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2011, 20(8-9): 1295-1300 (in Chinese)

[14] 何介南, 康文星, 袁正科. 洞庭湖湿地污染物的来源分析[J]. 中国农学通报, 2009, 25(17): 239-244

He J N, Kang W X, Yuan Z K. Analysis of pollutant source in the Dongting Lake [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(17): 239-244 (in Chinese)

[15] 姚志刚, 鲍征宇, 高璞. 洞庭湖沉积物重金属环境地球化学[J]. 地球化学, 2006, 35(6): 629-638

Yao Z G, Bao Z Y, Gao P. Environmental geochemistry of heavy metals in sediments of Dongting Lake [J] Geochimica, 2006, 35(6): 629-638 (in Chinese)

[16] 祝云龙, 姜加虎, 孙占东, 等. 洞庭湖沉积物中重金属污染特征与评价[J]. 湖泊科学, 2008, 20(4): 477-485

Zhu Y L, Jiang J H, Sun Z D, et al. Character and assessment of heavy metals in the sediments from Lake Dongting [J]. Journal of Lake Sciences, 2008, 20(4): 477-485 (in Chinese)

[17] 万群, 李飞, 祝慧娜, 等. 东洞庭湖沉积物中重金属的分布特征、污染评价与来源辨析[J]. 环境科学研究, 2011, 24(12): 1378-1384

Wan Q, Li F, Zhu H N, et al. Distribution characteristics, pollution assessment and source identification of heavy metals in the sediment of East Dongting Lake [J]. Research of Environmental Sciences, 2011, 24(12): 1378-1384 (in Chinese)

[18] 左兰兰, 赵运林, 许永立. 洞庭湖沉积物的重金属污染及生态风险评估[J]. 江西农业学报, 2013, 25(6): 119-121

Zuo L L, Zhao Y L, Xu Y L. Pollution of heavy metals in sediment of Dongting Lake and their ecological risk assessment [J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2013, 25(6): 119-121 (in Chinese)

[19] 张光贵, 田琪, 郭晶. 洞庭湖表层沉积物重金属生态风险及其变化趋势研究[J]. 生态毒理学报, 2015, 10(3): 184-191

Zhang G G, Tian Q, Guo J. Heavy metal ecological risk of surface sediments in Dongting Lake and its tread [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2015, 10(3): 184-191 (in Chinese)

[20] 张光贵, 谢意南, 莫永涛. 洞庭湖典型水域表层沉积物中重金属空间分布特征及潜在生态风险评价[J]. 环境科学研究, 2015, 28(10): 1545-1552

Zhang G G, Xie Y N, Mo Y T. Spatial distribution characteristics and potential ecological risk assessment of heavy metals in typical water surface sediments of Dongting Lake [J].Research of Environmental Sciences, 2015, 28(10): 1545-1552 (in Chinese)

[21] 曾祥英, 王晨, 于志强, 等. 湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估[J]. 地球化学, 2012, 41(1): 63-69

Zeng X Y, Wang C, Yu Z Q, et al. The occurrence, distribution and preliminary risk assessment of heavy metals in sediments from Xiangjiang River (Yueyang Section) [J]. Geochimica, 2012, 41(1): 63-69 (in Chinese)

[22] 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

Wu B, Song J M, Li X G, et al. Consensus-based sediment quality guidelines (CBSQGs) and its application in coastal sediment quality assessment [J]. Environmental Chemistry, 2011, 30(11): 1949-1956 (in Chinese)

[23] 周军, 高凤杰, 张宝杰, 等. 松花江表层沉积物有毒重金属污染的潜在生物毒性风险评价[J]. 环境科学学报, 2014, 34(10): 2701-2708

Zhou J, Gao F J, Zhang B J, et al. Assessment on the potential biological toxicity risk of toxic heavy metals in the surficial sediments of Songhua River [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2014, 34(10): 2701-2708 (in Chinese)

[24] 李洋, 陈卫锋, 魏然, 等. 闽江福州段沉积物中重金属的分布特征及其毒性和生态风险评价[J]. 环境科学学报, 2016, 36(5): 1792-1799

Li Y, Chen W F, Wei R, et al. Distribution characteristics, toxicity and risk assessment of heavy metals in sediments of Minjiang River in Fuzhou City [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(5): 1792-1799 (in Chinese)

[25] MacDonald D D, Ingersoll C G, Berger T A. Development and evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater ecosystem [J]. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2000, 39(1): 20-31

[26] 刘婉清, 倪兆奎, 吴志强, 等. 江湖关系变化对鄱阳湖沉积物重金属分布及生态风险影响[J]. 环境科学, 2014, 35(5): 1750-1758

Liu W Q, Ni Z K, Wu Z Q, et al. Influence of the river-lake relation change on the distribution of heavy metal and ecological risk assessment in the surface sediment of Poyang Lake [J]. Environmental Science, 2014, 35(5): 1750-1758 (in Chinese)

[27] 赖锡军, 姜加虎, 黄群. 三峡工程蓄水对洞庭湖水情的影响格局及其作用机制[J]. 湖泊科学, 2012, 24(2): 178-184

Lai X J, Jiang J H, Huang Q. Pattern of impoundment effects and influencing mechanism of Three Gorges Project on water regime of Lake Dongting [J]. Journal of Lake Sciences, 2012, 24(2): 178-184 (in Chinese)

[28] Zhou Y Q, Li J B, Zhang Y L, et al. Enhanced lakebed sediment erosion in Dongting Lake induced by the operation of the Three Gorges Reservoir [J]. Journal of Geographical Sciences, 2015, 25(8): 917-929

[29] 余辉, 张文斌, 余建平. 洪泽湖表层沉积物重金属分布特征及其风险评价[J]. 环境科学, 2011, 32(2): 437-444

Yu H, Zhang W B, Yu J P. Distribution and potential ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of Hongze Lake [J]. Environmental Science, 2011, 32(2): 437-444 (in Chinese)

[30] 余成, 陈爽, 张路. 坦噶尼喀湖东北部入湖河流沉积物重金属分布特征与生态风险评价[J]. 环境科学, 2016, 37(2): 499-506

Yu C, Chen S, Zhang L. Distribution and potential ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of inflow rivers to northeastern Lake Tanganyiha [J]. Environmental Science, 2016, 37(2): 499-506 (in Chinese)

[31] 王岚, 王亚平, 许春雪, 等. 长江水系表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价[J]. 环境科学, 2012, 33(8): 2599-2606

Wang L, Wang Y P, Xu C X, et al. Pollution characteristics and ecological risk assessment of heavy metals in the surface sediments of the Yangtze River [J]. Environmental Science, 2012, 33(8): 2599-2606 (in Chinese)

[32] 张光贵. 洞庭湖表层沉积物中重金属污染特征、来源与生态风险[J]. 中国环境监测, 2015, 31(6): 58-64

Zhang G G. Pollution characteristics, sources and ecological risk of heavy metals in surface sediments from Dongting Lake [J]. Environmental Monitoring in China,2015, 31(6): 58-64 (in Chinese)

[33] 湖南省环境保护局, 湖南省环境科学学会. 沅江水环境资源[R]. 长沙: 湖南省环境保护局, 1996: 62-67

[34] 李健, 郑春江等. 环境背景值数据手册[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1989: 379-387

[35] 张光贵, 谢意南, 莫永涛. 洞庭湖湘江入湖口至出湖口水域表层沉积物中重金属时空分布特征与生态风险[J]. 环境化学, 2015, 34(4): 803-805

◆

Distribution and Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Surface Sediments from Main Tributary Entrances of Dongting Lake

Tian Qi, Zhang Guanggui*, Xie Yinan, Mo Yongtao

Dongting Lake Eco-Environmental Monitoring Center of Hunan Province, Yueyang 414000, China

16 May 2016 accepted 23 July 2016

Although there are many studies on heavy metals in sediments from Dongting Lake, but the study on heavy metals in sediments from main tributary entrances of Dongting Lake is still lacking. The spatial-temporal distribution of heavy metal contents was analyzed, and the ecological risk assessment of heavy metals was conducted using the Consensus-Based Sediment Quality Guidelines based on the investigation of heavy metal contents in surface sediments of main tributary entrances of Dongting Lake in December 2014 and June 2015. The results showed that the average contents of Cd, Hg, As, Cu, Pb and Zn were 3.27, 0.190, 27.10, 39.8, 38.0 and 157.8 mg·kg-1, respectively, and the descending order was as follows: Zn>Cu>Pb>As>Cd>Hg. The contents of Cd and As exceeded the standard of Class Ⅲ of Environment Quality Standard for Soils (GB 15618-1995) in some sites, indicating Cd and As were the main heavy metal pollutants. The maximum values of Cd, As, Pb and Zn were observed in lake entrance of Xiangjiang River, the maximum value of Cu was observed in lake entrance of Zishui River, and the maximum value of Hg was observed in lake entrance of Yuanjiang River. The contents of heavy metals in lake entrances of Xiangjiang River and Zishui River were greater than the averages except Pb, indicating the pollution of lake entrances of Xiangjiang River and Zishui River was more serious. No significant differences were found in the contents of Cd, Hg, As, Cu, Pb and Zn between flood season and non-flood season (P>0.05). The PEC-Qivalues in descending order was As>Cd>Zn>Pb>Cu>Hg, and the ∑PEC-Qivalues in descending order was lake entrance of Xiangjiang River>lake entrance of Zishui River>lake entrance of Yuanjiang River>lake entrance of Miluo River>lake entrance of Lishui River>three outlets of Yangtze River>lake entrance of Xinqiang River. There were higher ecological risk in lake entrances of Xiangjiang River and Zishui River, while there were lower ecological risk in other tributary entrances. The inflow rivers were the main sources of heavy metal pollution in sediments from Dongting Lake body. To a certain extent, the heavy metal contents of inflow rivers contributed most to the heavy metal pollution in surface sediments from Dongting Lake body. The inflow rivers should be given priority in heavy metal pollution prevention and control in Dongting Lake basin, especially focusing on Xiangjiang River and Zishui River.

heavy metals; ecological risk; Dongting Lake; tributary entrances; Consensus-Based Sediment Quality Guidelines; spatial-temporal distribution

2015年湖南省环境保护厅重点专项(洞庭湖区环境污染现状调查)

田琪(1980-)，男，工程师，研究方向为环境监测与生态研究，E-mail: douzi115@126.com；

*通讯作者(Corresponding author)， E-mail: zhangguanggui64@163.com

10.7524/AJE.1673-5897.20160516003

2016-05-16 录用日期：2016-07-23

1673-5897(2017)2-191-10

X171.5

A

张光贵(1964—)，男，学士，高级工程师，主要研究方向为水环境监测与生态研究，发表学术论文30余篇。

田琪, 张光贵, 谢意南, 等. 洞庭湖主要入湖口表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价[J]. 生态毒理学报，2017, 12(2): 191-200

Tian Q, Zhang G G, Xie Y N, et al. Distribution and ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments from main tributary entrances of Dongting Lake [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2017, 12(2): 191-200 (in Chinese)