江安河底沙重金属含量分布及其潜在生态危害评价.doc

江安河底沙重金属含量分布及其潜在生态危害评价工程实践题目：江安河底沙重金属含量分布及其潜在生态危害评价指导老师： 杨怀金 组员学号： 2011042020、2011042031、2011042031 组员姓名： 曲建勋、徐茂根、文泉霖 江安河底沙重金属含量分布及其潜在生态危害评价曲建勋、文泉霖、徐茂根摘要：江安河源于都江堰，与都江堰一样具有历史悠久，人文文化氛围浓厚的特点。是与府河、南河、沙河齐名的成都市四大水系之一,对于成都的生态变化至关重要.本研究选取江安河水系底沙沉积物为介质，考察其干流的5 种重金属元素铜(Cu)、镍(NI)、铅(Pb)、锌(Zn) 和铬(Cr) 含量的变化，并综合采用了单因子指数法和潜在生态危害指数法评价江安河底沙沉积物中重金属污染分布现状。结果显示: (1) 江安河水系自上游至下游，底沙重金属含量呈增加趋势；(2) 单因子指数法评价结果表明，整个江安河的重金属污染程度均为低，对环境没有重大影响。（3）潜在生态危害指数法指出，各干流的生态危害指数RI值均小于150，属于低潜在生态危害的范围。关键词：江安河；重金属；单因子指数法；潜在生态危害指数法引言:河流底沙沉积物中的重金属污染物越来越严重，已有学者针对部分支流泥沙沉积物的重金属污染开展相关研究。研究表明河流底沙沉积物中的重金属污染物使周围的生态环境遭受严重的破坏。江安河作为成都市四大水系之一,对于成都的生态变化至关重要。因此，为了更好的治理与保护江安河周围的生态环境，我们将对江安河河流底沙沉积物中的重金属污染物进行研究。本研究主要选择江安河中下游的6个样点为研究对象进行采样分析。根据单因子指数法和瑞典科学家Hakanson 提出的潜在生态危害指数法，对江安河3个控制面(郫县、温江、双流)以及3个控制断面下2000米处，其自上而下依次为郫县寿安镇新村站、郫县寿安镇新村站下游2000米、温江公园长安桥、温江公园长安桥下游2000米、双流县锦江一段南站、双流县锦江一段南站下游2000米的底沙沉积物中5种常见重金属铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锌(Zn) 和铬(Cr) 进行分析及污染评价。对江安河的污染状况分析，来确定哪个地方是重金属最主要的污染来源，分析其潜在的生态危害，从而为江安河的治理与生态环境保护提供一定的依据。1 材料与方法1.1 样品采集2014 年11月，对江安河中下游干流进行床沙沉积物的样品采集。采样点包括干流3个主要控制断面(郫县、温江、双流)以及3个控制断面下2000米处，其自上而下依次为郫县寿安镇新村站、郫县寿安镇新村站下游2000米、温江公园长安桥、温江公园长安桥下游2000米、双流县锦江一段南站、双流县锦江一段南站下游2000米。根据相关水文测量规范，视河宽及断面水位的情况，对干流的床沙沉积物进行取样。采样点通常选择在水文站测量断面或比较有代表性的河段，一般要求河段平直、断面上下100 m范围内无明显弯道及人为干扰，以消除某些河段特殊水力特征及其人为扰动对泥沙的分选干扰。采集河道水体与边滩过渡带的表面泥沙，采样深度不超过10 cm。每个采样点在不同位置取3 袋样品，封好，每袋重约1 kg，自然风干，测量前将样品置于42 oC的恒温箱内干燥24 h，各样点的干样品混合后获得待测样品。图1 采样点分布图其中采样点从流域自上而下依次为：郫县寿安县新村站、郫县寿安县新村站下游2000米、温江公园长安桥、温江公园长安桥下游2000米、双流县锦江一段南站、双流县锦江一段南站下游2000米。上述6点分别对应为:1号采样点，2号采样点，3号采样点，4号采样点，5号采样点，6号采样点。 1.2 样品分析与测试 河流底沙沉积物化学成分分析测试在资源环境学院重点实验室用振动磨（ZHM-1A，北京众合创业科技发展有限责任公司），压样机（ZHY-401A，北京众合创业科技发展有限责任公司），X射线荧光光谱仪(XRF-1800型，日本岛津) 完成。床沙样品采用压片法测试，已干燥好的样品用玛瑙研钵进行研磨，保证样品颗粒过200 目的标准筛，取约5 g 样品进行压片，保压时间20 s，获得样品直径3 cm，厚度为0.5 cm的圆饼，用于检测。1.3 沉积物重金属污染评价方法1.3.1 单因子指数法采用单因子评价法对沉积物污染要素进行分析和评价，其计算公式为： (1)式中： 为单一重金属污染物的污染指数,为沉积物中污染物的实测浓度，；为沉积物背景参考值(本研究采用成都市土壤中元素地球化学基准值研究及其意义，如表1所示)。表1 成都市平原区土壤中重金属元素含量（）元素PbZnCuNiCr背景值24.079.927.435.678.4单因子指数法可确定沉积物中主要的污染因子，该方法用值来表征沉积物中单个污染物的污染程度，并将污染程度划分为4 个等级(表2)。同一采样点多种污染物的综合效应通过综合指数来表示，本研究采用来表征5种重金属(Cu、Ni、Pb、Zn和Cr) 综合污染程度，综合指数Cd划分为4 个等级(表2)。多种污染物的综合指数Cd计算公式为： 式中： 为沉积物中单个污染物的污染指数； 为5 种重金属(Cu、Ni、Pb、Zn和Cr) 综合污染指数。表2 重金属单因子污染指数（）和综合污染指数（）与污染程度的关系污染程度污染程度 1低 5低1 - 3中等5 - 10中3 - 6重10 - 20较高= 6严重= 20高1.3.2 潜在生态危害指数法 采用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数，对沉积物中的重金属进行生态风险评估时，不仅考虑了单个污染物的影响，而且反映了多种污染物的综合影响，并定量划分潜在生态危害程度，使之成为国内外定量评价重金属生态风险的有效办法之一。评价公式如下： RI=式中：RI 为沉积物中多种重金属潜在生态危害指数；为潜在生态危害系数；为单个污染物毒性系数，反映其毒性水平和生物对其污染的敏感程度；重金属Cu、Ni、Pb、Zn 和Cr 的毒性系数分别是5、5、5、1和2。潜在生态风险程度级别划分见表3。表3 重金属潜在生态危害系数() 和潜在生态危害指数(RI)与污染程度的关系潜在生态危害系数() 范围单因子污染物生态危害程度潜在生态危害指数 (RI) 范围综合潜在生态危害程度 40低RI 150低40 = 80中150 = RI 300中80 = 160较重300 = RI 600重160 = 温江公园长安桥 郫县寿安县新村站下游2000米 温江公园长安桥下游2000米 郫县寿安县新村站 双流县锦江一段南站。表5 沉积物中重金属污染单因子污染指数（）和综合污染指数（）站点PbZnCuNiCr综合污染指数污染程度分级1号采样点0.4170.4010.2190.3090.9952.334低2号采样点0.5420.6130.3650.5340.7912.845低3号采样点0.6250.7750.5110.4490.6513.011低4号采样点0.5000.6380.4010.5330.5482.621低5号采样点0.5000.6010.3650.3930.4462.305低6号采样点0.7080.9630.6200.5620.5483.401低2.3潜在生态危害指数法污染评价根据潜在生态危害指数评价方法，由表6中的数据计算得到江安河流域水系各站点沉积物中5种重金属元素（Pb、Zn、Cu、Ni、Cr）的潜在生态危害系数和风险指数RI（表6）。根据干流各采样点单因子潜在生态危害系数，江安河流域的5种重金属元素均小于40，危害程度为低。根据综合潜在生态风险指数RI，干流值均小于150，属于低潜在生态风险的范围（表6）。从数值上看，各干流综合潜在生态危害指数由大到小依次为双流县锦江一段南站下游2000米 温江公园长安桥 郫县寿安县新村站下游2000米 温江公园长安桥下游2000米 双流县锦江一段南站 郫县寿安县新村站。表6 沉积物中重金属潜在生态危害系数和风险指数RI站点PbZnCuNiCr综合潜在生态风险指数RI分级1号采样点2.0850.4011.0951.5451.9907.116低2号采样点2.7100.6131.8252.6701.5829.402低3号采样点3.1250.7752.5552.2451.30210.002低4号采样点2.5000.6382.0052.6651.0968.904低5号采样点2.5000.6011.8251.9650.8927.783低6号采样点3.5420.9633.1002.8101.09611.509低3 讨论在江安河流域中沉积物重金属元素含量在江安河流域中均属于较低水平。由于江安河沿程分布状况及区域发展模式差异，导致江安河的沉积物重金属污染来源及污染程度存在差异。根据重金属单因子危害程度来看，Pb、Zn、Cu、Ni、Cr在干流中的污染程度均为低。其中Cr在上游含量较高，远大于下游的其他各点。且Cr重金属含量大于其他重金属的含量。两种评价方法侧重点不一样。单因子指数评价法侧重于突出主要因子对评价结果的决定性作用，弱化其他因子作用；潜在生态危害指数法则是考虑了生物毒性参数的一种定量的评价方法。但总体来看，单因子指数和Hakanson 潜在生态危害指数两种评价方法的评价结果相近，能客观地反映江安河的重金属污染情况。本研究针对江安河流域3个主要控制点(郫县、温江和双流锦江)中的重金属污染评价。其中Cr污染程度较其他重金属高。在下游处的重金属含量也普遍比上游较高。应加大治理力度控制污染源汇入干流。首先就整个流域而言，所选的样点较少，应增加样点数才能更好地描述重金属分布状况及污染程度。其次，在评价底泥沉积物重金属污染程度时方法存在不足。再者，需同时结合泥沙的磁学、表面形貌等物理特性及适当采用GIS技术手段，从多方面来综合评价重金属的污染状况。4 结论通过对江安河流域干流3 个主要控制点底沙沉积物中重金属的污染现状及其污染评价分析，得出以下主要结论：(1)总体上江安河由北向南，支流底沙沉积物重金属污染程度呈逐渐增加趋势，随着江安河自上而下的流动流域整体上并没有明显的污染。江安河中下游各支流重金属含量分布差异较大，流域下游处双流县锦江污染较重，其中Cr、Pb含量远高于其它干流。(2) 单因子指数法评价结果显示，支流底沙沉积物重金属综合污染程度由重到轻顺序为：双流县锦江一段南站下游2000米 温江公园长安桥 郫县寿安县新村站下游2000米 温江公园长安桥下游2000米 寿安县新村站 双流县锦江一段南站。其中重金属Pb、Cr在干流锦江一段处有较高值。(3) 单因子重金属的潜在生态危害系数和多个重金属的潜在生态危害指数的评价结果表明：各个支流的潜在生态危害程度较低，且对干流并没有造成很大程度危害。而从单因子重金属的潜在生态危害系数Eir 看，元素Pb 在支流沘江处有中度的污染。各支流潜在生态危害指数RI 从高到低依次为：双流县锦江一段南站下游2000米 温江公园长安桥 郫县寿安县新村站下游2000米 温江公园长安桥下游2000米 双流县锦江一段南站 郫县寿安县新村站。参考文献：1安立会,郑丙辉,张 雷,等.渤海湾河口沉积物重金属污染及潜在生态风险评价J. 中国环境科学 2010,30(5)：666670.2 魏明蓉, 姜应和, 赵文玉，等.大南湖表层沉积物重金属污染评价J. 桂林理工大学学报 1674- 9057 ( 2010) 03- 0415- 04.3 苏斌，傅开道，钟荣华，等.澜沧江_湄公河干流底沙重金属含量空间变化及污染评价方法J. 山地学报 2011：660 667.4 金 路, 初凤友, 赵建如，等.南海西北部浅海沉积物重金属污染的综合评价J. 海洋学研究 2011,29(2)：2434.5 安立会，张艳强，郑丙辉,等.三峡库区大宁河与磨刀溪重金属污染特征J. 环境科学 2012,33(8):25922598.6 李如忠，徐晶晶，姜艳敏，等.铜陵市惠溪河滨岸带土壤重金属形态分布及风险评估J. 环境科学研究 2013,26(1)：8896.7 宋静宜, 傅开道，苏斌,等.澜沧江水系底沙重金属含量空间变化及污染评