小凌河底泥污染物含量的分布特征及生态风险评价

李辰溪

（锦州市水利事务服务中心，辽宁 锦州 121000）

底泥是在水体径流过程中，水中各种物质经过长期的生物、化学和物理作用沉积于水底而形成的淤泥，一般含有氮、磷、钾、有机质等营养物质，也可能会有难降解的有机污染物及大量重金属，底泥逐渐成为巨大的潜在内污染源[1]。底泥中沉积的污染物受外界环境或水体搅动会再次释放到水中，对水生物或底栖生物造成不利影响，也可以通过生物富集等过程进入食物链给人体健康产生影响[2-4]。鉴于此，文章以锦州市境内小凌河干流河段为例，通过分析河道底泥中重金属、总磷(TP)、总氮(TN)、有机质(OM)含量，评价底泥污染特征及其生态风险，旨在为及时掌握各河段的污染物分布情况，河道底泥的妥善处置、资源化合理利用和清淤疏浚整治等提供参考依据。

1 底泥污染的测定

1.1 样点布设

在小凌河干流河段选取16 个采样点，样点编号及其地点，采样点布设，见表1。各采样点底泥样品用柱状采泥器采集，先将树枝、石块等底泥中的杂物去除，然后放入50℃下烘干，利用研钵研磨后全部过200 目筛，并保存备用。

表1 采样点布设

1.2 测定方法

试验采用水合热重铬酸钾氧化比色法、分光光度计-碱性过硫酸钾消解法、硫酸-高氯酸消煮-钼锑抗比色法、ICP-AES 多道电感耦合等离子体原子发射光谱仪来测定底泥中的OM、TN、TP 和重金属含量。

1.3 评价方法

依据沉积物评价标准[5]评定OM、TN、TP等能够产生水环境生态风险效应的营养物，污染物分级及评价标准，见表 2。其中，安全级、最低级、严重级代表水生生物无中毒效应、沉积物受到污染但多数底栖生物能够承受以及明显损害底栖生物群落。

表2 污染物分级及评价标准

采用潜在生态风险指数法评价底泥重金属的污染程度，该方法充分考虑了沉积物的生态环境效益及重金属的毒性，在评价重金属污染状况等领域得到广泛应用。多种重金属的综合潜在生态风险指数RI和沉积物种金属i的潜在生态风险系数Eri 的计算公式为：

表3 分级标准

2 结果与分析

2.1 测定结果

对底泥中重金属、TP、TN、OM含量进行测试，各样点底泥测试数据，见图1。由图1可知，锦州市境内小凌河干流河段底泥中TN、TP、OM含量处于0.01%～0.05%、0.02%～0.06%、0.50%～1.60%之间，平均值为0.028%、0.034%和0.981%。

图1 各样点底泥测试数据

结果显示，底泥中 6 种重金属含量与锦州市土壤中重金属背景值相比均未超标，其中Cd含量处于0.06～0.18mg/kg之间，整体处于较好状态，其最大值0.18mg/kg与背景值 0.18mg/kg相当；Zn、Cr、Cu含量处于11.56～63.72mg/kg、12.68～56.25mg/kg、48.1～286.5mg/kg之间，整体＜76.5mg/kg、58.0mg/kg、32.4mg/kg的背景值；Ni、Pb含量处于14.50～33.25mg/kg、12.10～25.20mg/kg之间，与32.0mg/kg、24.2mg/kg的背景值基本相当。

2.2 相关性分析

为揭示不同参数之间的相关程度、相关方向及其依存关系，探讨底泥污染物之间的关联和污染来源，有必要分析底泥中重金属元素与营养物的相关性[9]，相关性分析见表4。其中，“*”、“**”表示P＜0.05的显著性相关和P＜0.01的极显著相关。

表4 相关性分析

由表4 可知，OM、TN 与TP 之间均存在显著正相关性，OM 与TN 之间均存在极显著正相关性，说明TP、TN、OM 之间的同源性较好且关系较为密切。除了Cr 与TN 之间存在显著正相关性外，底泥中重金属与营养物质并未达到显著相关性，这可能是因为两者的污染来源不同[10-11]。通过分析重金属相关性可知，Zn、Ni、Cr、Cu 之间存在极显著正相关性，说明人类活动对着4 种金属的影响较低，而Zn、Cu 与Cd 之间存在显著正相关关系，Cu 与Pb 存在极显著正相关关系，说明人类活动对Cd、Pb 的影响较大[12]。

2.3 评价结果

2.2.1 总氮、总磷与有机质

各样点底泥中的TP、TN、OM 含量总体处于安全级范围，虽然OM 相对较差，但所有样点均达到安全级，5#样点的OM 值(1.6%)最高但也属于安全级；TN 相较于OM 的污染程度更轻，7#样点的TN 值最高(0.05%)但也达到安全级，6#、14#样点的TN 含量最低(0.01%)达到安全级；TP 与TN 的污染程度相近，3#、9#、11#、15#样点的TP 含量最低(0.02%)达到安全级，其它样点相对较高但也处于安全级。综上分析，锦州市境内小凌河干流河段底泥污染整体较轻。

经对比分析，锦州市境内小凌河干流河段整体低于其它河流底泥污染中TN 含量，TP 含量相差不大，TP、OM 含量较低。总体而言，小凌河干流河段底泥污染物含量小于大多数水体，并且TP、TN含量相较于OM 表现出显著差异性。因此，锦州市境内小凌河干流河段底泥中总磷、总氮污染较轻，这与近年来实施的河道清淤整治、防渗工程存景观水、污水管网配套改造、水生态保护等有关[13-16]。

2.2.2 重金属污染

评价分析锦州市境内小凌河干流底泥重金属潜在生态风险，底泥重金属潜在风险，见表 6。结果显示，在底泥中Cd、Cu的污染相对较重，但93.75%的采样点均处于低潜在风险状态，只有10#样点(150%)处于中潜在风险状态；2#样点的Pb、10#样点的Cr、5#样点的Cu达到中潜在风险状态，所占比例均为6.25%，Zn、Ni的风险程度较低。从低到高6种元素的潜在风险排序为Zn＜Ni＜Cr＜Pb＜Cu＜Cd。

表6 底泥重金属潜在风险

通过分析污染程度可知，锦州市境内小凌河干流河段底泥污染总体达到低潜在风险等级，其中达到低潜在风险低和中潜在风险的样点占比依次为93.75%、6.25%。结果表明，锦州市境内小凌河干流河段底泥污染较轻，这可能与近期实施的河道清淤整治、防渗工程存景观水、污水管网配套改造、水生态保护等有关。

3 结 论

1）在锦州市境内小凌河干流河段选取16 个采样点，经采样分析测定TP、TN、OM 底泥污染物含量依次为0.02%～0.06%、0.01%～0.05%、0.50%～1.60%之间，三者的正相关性显著。依据沉积物评价标准评定，底泥中TP、TN、OM 含量中体处于安全级状态，氮磷相较于有机质的污染较轻，只有个别样点的部分指标达到最低级状态。

2）底泥中6 种重金属含量与锦州市土壤中重金属背景值相比均未超标，Zn、Ni、Cr、Cu 之间的正相关性达到极显著水平，Cu 与Cd、Pb 之间的正相关性较好，氮磷、有机质与重金属未表现出显著相关性。在底泥中Cd、Cu 的污染相对最重，但93.75%的采样点均处于低潜在风险状态，中潜在风险样点所占比例只有6.25%。从低到高6 种元素的潜在风险排序为Zn ＜Ni ＜Cr ＜Pb ＜Cu ＜Cd，底泥污染整体较轻，污染物以Cd、Cu 为主。