地表水环境重金属污染分布特征及生态风险评价研究

关键词：地表水环境；聚四氟乙烯塑料瓶；重金属污染；生态风险

前言

重金属在环境中不易被降解，受到严重重金属污染的地表水环境影响着环境和人体健康。因此，对地表水环境重金属污染分布特征进行研究及实施生态风险评价，对于保护水资源和生态环境具有重要意义。

地表水环境重金属污染问题受到了广泛关注。许多研究者利用各种先进的技术手段深入研究了重金属的分布特征，如遥感技术、GIS系统以及数值模型等方法均被应用于重金属污染分布的监测和预测。同时，生态风险评价问题也得到了广泛的关注与研究，为水资源的保护和治理提供了科学依据。在技术方面，一些新的检测和分析方法可以更精确地测定水体内重金属的含量，从而更好地获得分布特征。研究者们通过实地调查、模型模拟等多种方法，对重金属污染的分布特征实施了研究。

此研究旨在系统地探究地表水环境中重金属的污染状况，分析分布特征，并对可能产生的生态风险实施评价，以期为水资源的保护和治理提供科学依据。通过深入研究重金属污染的分布特征，可以更好地了解来源、传输路径和潜在影响，为制定有效的防治措施提供支持。同时，开展生态风险评价有助于评估重金属污染对水生生物和人类健康的危害程度，为制定相应的风险控制和管理策略提供依据。

1地表水环境重金属污染分布特征研究

1.1研究区域

选取的研究区域为某流域的某地区，该地区共有两个水库，分别是D水库、E水库。这两个水库分别位于该地区的北面、东北面，总库容量超过2.5亿立方米。其中D水库主要用于农业灌溉和工业供水，而E水库则主要用于养殖。

YY河发源于山区，流经多个城市和县区，最终流人某盆地。作为研究地区的主要水源补给河流，该河流是所在流域境内最大径流量的河流。

1.2水样采集

在YY河上下游设置两个监测断面，分别为A断面与B断面。在两个水库中，采样点的设置情况见图1。

采样时间为2022年4月份、7月份和12月份，每次实施多次采样以确定重金属含量的波动范围。

选用1L容量的聚四氟乙烯塑料瓶作为重金属水样采样容器。为了确保样品的纯净，使用0.45um的滤膜对采集的样品实施过滤，滤除杂质。随后，加入浓硝酸实施酸化处理，并确保样品的pH值低于2。完成酸化后，密封保存样品，确保在运输过程中不受外界污染。所有采集的样品被运回实验室，并保存在4℃的冰箱中。

根据《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），采用规定的方法对水质指标实施测定。同时，优先采用最新的环境保护标准测定方法。以下是水质指标的测定方法和标准：

1.3研究结果与讨论

根据测定结果，Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg这七种重金属污染的时空分布特征见图2。

观察图2，可知河流上游重金属污染含量与下游重金属污染含量差异较大，下游重金属污染含量普遍大于上游，这是由于YY河的下游更靠近居民区与工业区。对于D水库与E水库，整体来说E水库的重金属污染更严重，这是由于E水库主要用于发展养殖业，而D水库主要用于农业灌溉和工业供水。农业灌溉和工业供水水库对水质的要求较高，因此D水库的水质相对较为纯净，重金属污染的含量也相对较低。相比之下，养殖水库中的重金属污染含量则较高。养殖水库通常用于水产养殖，可能会存在大量的饲料残渣、鱼类排泄物等有机物，这些有机物在分解过程中可能会释放出重金属元素，导致水体中的重金属含量增加。此外，养殖水库中的鱼类和其他水生生物可能会富集重金属元素，从而对人类和生态系统健康构成潜在威胁。对于D水库与E水库，重金属污染分布的空间规律呈现出一定的区域性和聚集性。由于重金属元素在水中不易溶解和分解，它们往往会被沉积物、悬浮物和生物体所吸附或富集。在入库口和出水口附近，水流速度较快，沉积物较少，重金属元素容易随着水流迁移；而在库底和库湾等中部区域，水流速度较慢，沉积物较多，重金属元素容易富集。

对于Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg这七种重金属污染物来说，Zn的含量在地表水环境中最高，Hg的含量在地表水环境中最低，Cd、Pb、Cr、Cu、As的含量居中。

整体来说，水库的重金属污染物含量高于河流，这是由于当重金属污染物进入水库时，由于水库的容积较大，水流速度较慢，使得污染物在水库中的停留时间更长，从而有更多的机会被吸附或富集。而河流的水流速度快，停留时间短，不利于污染物的积累。水库中的沉积物较多，这些沉积物对于重金属元素具有较强的吸附作用，使得重金属元素更容易在沉积物中富集。当沉积物被搅动或冲刷时，会释放出重金属元素，增加水库中的重金属含量。水库和河流的生态系统不同，例如水生生物的种类和数量、水体的透明度、水温等都有所不同。这些因素都可能影响重金属元素在水中的溶解度、迁移和转化，从而影响水库和河流中重金属的含量。

重金属污染在不同季节表现出了较小的差异。

2生态风险评价

2.1潜在生态危害指数法

采取的生态风险评价方法为潜在生态危害指数法。通过潜在生态危害指数法对研究地区的YY河及D水库、E水库实施生态风险评价分析，具体公式见式（1）：

其中七种重金属污染物的毒性响应系数F取值情况具体如下：

根据表1实施各采样点R的计算，完成研究地区地表水环境重金属污染生态风险评价。

2.2生态风险评价结果

对于各采样点，潜在生态危害单项系数与重金属元素潜在生态危害指数的计算结果见表2、表3。

根据表2，对于七种重金属污染物，潜在生态危害排名为Cdgt;Hggt;Cugt;Pbgt;Asgt;Zngt;Cr，其中Cd为极强生态污染，有着惊人的生态危害。Hg也是极强生态污染。Pb在部分采样点达到很强生态污染。As、Cu在不同采样点的表现不同，既有强生态污染、中等生态污染，也有一些轻微生态污染。而Zn、Cr则仅为轻微生态污染。

比较水库各采样点，发现水库中部采样点的生态风险更高，水库库口和出水口附近采样点的生态风险较低。对比河流两个断面，下游断面的生态风险更高。整体来说，研究地区地表水环境重金属污染的生态风险比较严重，需要引起足够重视。

3结束语

在保护水库水质和生态环境的过程中，需要注意防止水库水体受到重金属等污染物的影响，确保水库的水质安全，为此，研究了水库环境中重金属污染的分布特征和生态风险评价，发现重金属在水库中呈现明显的空间异质性，受多种因素影响。在生态风险评价方面，揭示了不同重金属的生态风险状况及采样点的生态风险情况。研究结果表明，Cd和水库中部采样点的生态风险最高。这些发现对于监测和防治地表水重金属污染、保护生态环境至关重要。研究成果可为今后更深入地研究地表水中重金属污染提供参考。综合而言，通过该研究可以更好地认识地表水中重金属的分布规律和生态风险，有助于制定相关政策和措施来改善地表水质量，维护生态平衡。