山西省河流底泥重金屬污染現(xiàn)狀研究

原武斌

0 引言

山西省地處黃土高原東側(cè)，地形多變，境內(nèi)水資源短缺，河流污染較嚴(yán)重，河流底泥的污染是山西省水體環(huán)境污染的重要環(huán)節(jié)。水體污染不僅僅表現(xiàn)在水體富營(yíng)養(yǎng)化以及各項(xiàng)有機(jī)污染物，重金屬污染也是重要的部分。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)三廢的排放、農(nóng)用化學(xué)品的流失以及飼料添加劑中金屬的污染，導(dǎo)致水環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重、土壤質(zhì)量日趨下降。重金屬是各類(lèi)污水中的重要污染物，也是污水處理行業(yè)的難題之一。重金屬在水環(huán)境中不易被生物降解，反而會(huì)參與食物鏈循環(huán)并最終在生物體內(nèi)累積，廢水中的重金屬一般不能被分解破壞，只能轉(zhuǎn)移其存在位置和轉(zhuǎn)變其物化形態(tài)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康危害巨大[1-3］。鉛、汞、鎘、鉻、銅、鎳等9種重金屬被列入我國(guó)水中優(yōu)先控制的68種污染物的“黑名單”[4，5］。我國(guó)每年受重金屬污染的耕地約有1 000萬(wàn)hm2。如何有效地處理污水中的重金屬，進(jìn)而回收其中的重金屬，不僅是環(huán)保部門(mén)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是安全生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)過(guò)程中共同關(guān)心的問(wèn)題。

廣義的河流水體包括河中的水、生物以及底泥、周邊土壤，一般而言，重金屬污染主要富集于水下的底泥之中，由于化合態(tài)的重金屬比重較大，在水中易于沉積到底泥中，同時(shí)也由于吸附作用將重金屬離子富集于泥中。山西省大多數(shù)河流位于市區(qū)或礦區(qū)，途徑的縣市都屬于典型的半干旱地區(qū)，這些河道既是排洪通道，又是生活污水的受納體。在管網(wǎng)不全或監(jiān)管欠缺的情形下，也可能成為工業(yè)廢水的排泄通道。

本文主要對(duì)山西省主要的七條河流的某些河段的河道底泥進(jìn)行了抽樣調(diào)查，對(duì)其底泥中的重金屬分布特征進(jìn)行了同期檢測(cè)、定量分析研究，進(jìn)行采樣的河段主要是汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游。研究成果可以為重金屬在省內(nèi)主要河道底泥中的分布情況評(píng)價(jià)提供一手資料，可以為城市河道沉積物的污染防治提供重要的決策依據(jù)。

1 山西省河流水質(zhì)現(xiàn)狀

山西省內(nèi)的河流分屬黃河水系與海河水系。其中六條屬于黃河水系，包括汾河、三川河、涑水河、沁河、昕水河、漳河。屬于海河水系的主要是桑干河、滹沱河。總體而言，省內(nèi)幾條主要大河的污染情況都較嚴(yán)重，超過(guò)半數(shù)的監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)。本次研究，參閱了往年的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并實(shí)地對(duì)典型河道底泥進(jìn)行了采樣，在此基礎(chǔ)之上分析了其重金屬污染狀況。山西省主要河流的水文、水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 山西省主要河流的水文、水質(zhì)情況

汾河總體而言，污染較嚴(yán)重，原因主要是沿岸重污染企業(yè)較多。三川河由北川、東川、南川匯流而成。根據(jù)2009年資料，劣Ⅴ類(lèi)河段較多，污染較嚴(yán)重。涑水河位于運(yùn)城市境內(nèi)，根據(jù)2009年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該河劣Ⅴ類(lèi)河段較多。根據(jù)2009年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沁河主要的劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)均分布在丹河沿岸，其原因與沿岸分布的煤焦重化工企業(yè)有關(guān)。相對(duì)而言沁河水質(zhì)在山西省內(nèi)較好。漳河在山西省境內(nèi)分為清漳河和濁漳河，清漳河屬海河流域，清漳河水質(zhì)較好，濁漳河污染較為嚴(yán)重。滹沱河發(fā)源于山西省繁峙縣，根據(jù)2009年檢測(cè)數(shù)據(jù)，4個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)。滹沱河比其他污染較嚴(yán)重的河流水質(zhì)較好，原因可能與其沿途工業(yè)污染較少有關(guān)。桑干河是海河的重要支流，達(dá)到劣Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)點(diǎn)有15個(gè)，污染較嚴(yán)重。

2 各河段底泥重金屬污染情況

本文于2009年3月～2010年8月對(duì)汾河太原段上游、下游、三川河下游、涑水河下游、沁河下游、漳河下游、滹沱河下游、桑干河下游的底泥重金屬特征進(jìn)行了同期檢測(cè)。所涉及的重金屬元素主要包括:Cr，Cd，Mn，Zn，Ni，Pb，分析結(jié)果見(jiàn)表 2。

表2 各河段底泥重金屬污染抽樣情況 mg/kg

由表2可以看出，汾河太原段河道底泥中Zn和Ni的含量相對(duì)較高，且從上游到下游濃度有降低的趨勢(shì)，其原因主要涉及到沿岸工礦企業(yè)的污水與工業(yè)三廢排放，以及大氣沉降導(dǎo)致的重金屬融入，大氣沉降包括工礦企業(yè)，汽車(chē)交通尾氣排放出的廢氣中含有的 Pb，Mn，Zn，污水與工業(yè)三廢中主要包含Mn，Zn，Ni等元素的各種化合物。與GB 4284-84控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照，汾河太原段河道底泥的各項(xiàng)理化指標(biāo)處于正常范圍內(nèi)，受污染較輕，表明太原市各項(xiàng)污染物排放治理與河道綜合治理成效較好[6］。有研究表明，汾河干流沉積物中的各項(xiàng)重金屬含量除去殘?jiān)Ц窠Y(jié)合態(tài)之外，其余形態(tài)的含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于各條支流河道，說(shuō)明其重金屬污染物屬于明顯的原生型污染，這間接表明汾河太原段的綜合治理成效顯著，而且太原市各污水廠的低濃度出水匯入河道對(duì)污染物起到了稀釋作用。

三川河底泥中的重金屬污染較為嚴(yán)重，主要原因可能與當(dāng)?shù)孛旱V較多，礦井產(chǎn)生的酸性污水排放入水體中有關(guān)，若含有Mn，Ni，Zn，Pb等的廢水排入河水，會(huì)造成重金屬污染。涑水河下游底泥與漳河下游底泥中的Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，但不超標(biāo)。沁河、滹沱河下游河道底泥中的 Cr，Mn，Zn，Ni，Pb都有一定的分布，其中的元素Ni對(duì)照于GB 4284-84控制標(biāo)準(zhǔn)(pH≤6.5)有超標(biāo)現(xiàn)象，相對(duì)于其他河流，沁河水體中的Ni含量相對(duì)較高。桑干河下游河道底泥中的Zn，Ni含量相對(duì)較高，其中Ni有超標(biāo)現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)山西省主要的七條河流的典型河段的底泥進(jìn)行調(diào)查分析，掌握了汾河太原段、三川河、涑水河、沁河、漳河、滹沱河、桑干河底泥重金屬分布規(guī)律。

研究表明，汾河太原段、三川河下游、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥中Zn和Ni的含量相對(duì)較高。其中，汾河太原段、沁河下游、滹沱河下游、桑干河下游河道底泥的Ni對(duì)照于GB 4284-84(pH≤6.5)有超標(biāo)現(xiàn)象。

現(xiàn)階段山西省主要典型河流的底泥重金屬超標(biāo)現(xiàn)象還不嚴(yán)重，但是隨著國(guó)家環(huán)保部相關(guān)政策的加強(qiáng)，重金屬污染的防治已列入重要的防治體系中。山西省作為能源重化工基地，其污染壓力巨大，急需開(kāi)展相關(guān)的防治規(guī)劃，保護(hù)有限的水資源，為可持續(xù)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型提供環(huán)保支持。

[1]楊正亮，馮貴穎，呼世斌，等.水體重金屬污染研究現(xiàn)狀及治理技術(shù)[J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23(1):219-222.

[2]張建梅.重金屬?gòu)U水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J］.西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，6(2):55-59.

[3]王 華，馮啟言，郝莉莉.我國(guó)底泥重金屬污染防治[J］.污染防治技術(shù)，2004，17(1):75-78.

[4]Cotman M.，Slovenia Zagore-Koncan J.，Drole A..Study of impacts of treated wastewater to the Krka river[J］.Water Science and Technology，2001，44(6):47-54.

[5]Stoiea，Anca-Iulia.Analytical studies on the pollution of Arges River Critical Reviews in Analytical Chemistry，1999，29(3):243-247.

[6]張 弛，趙保軍.太原市河道沉積物重金屬形態(tài)研究[J］.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2010(6):8-10.