廣州市番禺區欖核河沉積物中重金屬潛在生態風險分析

何麗英，宋憲強，胡應成

(1.廣州市番禺區環境保護局，廣東廣州 511400；2.佛山科學技術學院環境與土木建筑學院，廣東佛山 528000；3.廣州市番禺環境科學研究所有限公司，廣東廣州 511400)

重金屬為非降解性污染物，由于其潛在的生物毒性和環境持久性而易對水生生態系統構成嚴重的生態風險[1-2]。近年來，國內外地球化學工作者和環境工作者十分重視水系沉積物中重金屬的研究[3]。河流沉積物是水生生態系統的重要組成部分[4]，也是重金屬等各種污染物的源和匯[5-6]，不僅蘊含了許多有價值的地質和環境信息[7]，而且可以反映底泥對上覆水體影響的持久能力，顯示該地區重金屬的危害程度[8]，因此具有重要的環境指示意義[9]。

欖核河是番禺區欖核鎮的一條內河涌，在該鎮經濟社會發展中有著重要作用。河涌上游分布有多家電鍍廠，電鍍廢水成分非常復雜，其中重金屬廢水是電鍍行業潛在危害性極大的廢水類別。近年來，河涌水質持續惡化，有多次附近居民投訴周圍電鍍廠群有相關污染的情況出現。監測結果表明，該河涌底泥累積嚴重，平均厚度為0.65 m，最厚可達1.77 m。為此，筆者選擇番禺區欖核河沉積物為研究對象，主要分析欖核河沉積物中5種典型重金屬(Cu、Zn、Pb、Ni和Cr)的含量水平，并評價其潛在生態風險危害。

1 材料與方法

1.1樣品的采集與處理該研究選擇廣州市番禺區欖核河從欖核大橋開始至磨碟頭水閘間的河段進行布點采樣，每隔100 m設1個取樣斷面，共10個斷面，從上游向下游方向標識LH1～LH10(圖1)，于河涌中部取樣。底泥采集使用沉積物柱狀采樣器進行，采集樣品為泥水界面向下0～20 cm內的底泥，取樣后立即裝入廣口玻璃瓶中，上部用河水覆蓋，帶回實驗室冷凍保存，盡快完成樣品指標成分的測定分析。

圖1 欖核河沉積物采樣點示意

1.2測定方法樣品采用HC1-HNO3-HCLO4進行消解，而后采用HitachiZ-5000型原子吸收分光光度計測定消解液中重金屬元素含量。

1.3評價方法該研究綜合考慮5種典型重金屬的濃度以及毒性水平等，采用潛在生態風險指數(RI)進行重金屬的環境風險評價。該方法可以定量評估單一污染物的污染程度(單因子污染風險程度)，也可以綜合評估多種污染物復合污染所致的潛在生態危害[10-11]。其計算公式如下：

2 結果與分析

2.1欖核河沉積物中重金屬總量狀況由表2、3可知，該研究中5種重金屬元素在沉積物中有明顯的富集現象，含量遠遠高于廣州市土壤背景值[12]，污染嚴重。同時也可看出，同種重金屬在各采樣點的含量變化明顯，最小值與最大值相差較大，其中差距最大的是Ni，其空間變異系數也最大，表明河流沉積物中Ni含量空間分布不均勻，離散性相對較大。總體而言，欖核河沉積物中5種重金屬的含量沿程變化狀況為Ni>Cr>Cu>Pb>Zn。

表1 潛在生態危害指數與污染程度的劃分標準

表2 欖核河沉積物中重金屬元素的含量狀況 mg/kg

表3 欖核河沉積物中重金屬元素含量統計結果及相關標準

2.2欖核河沉積物中重金屬的潛在生態風險評價由表4可知，從單一金屬生態風險來看，各元素生態危害程度順序為Cu>Ni>Pb>Zn>Cr。5種重金屬中，Cu和Ni的Er值相對較高，其中Cu的Er范圍在202.29～515.60，且采樣點6～9有極強的生態風險；Ni的Er值在86.11～743.83，空間變化非常大，在采樣點7～9生態風險極強；Zn和Cr的Er值相對較低，兩者生態風險程度最高為中等，分別集中在采樣點5～8和采樣點7～9，其余采樣點均為輕微；Pb在采樣點1、4的生態風險程度為中等，其余生態風險程度為強。從5種重金屬的RI值來看，各采樣點RI值變化在383.50～1 504.23，采樣點1、3～5、10的總生態危害程度為強，其余為很強，尤以采樣點8達最大值，為1 504.23。從重金屬Er值對RI值的貢獻來看，Cu與Ni是主要的風險組分，其次是Pb。

表4 欖核河段沉積物重金屬潛在生態危害評價結果

3 結論

(1)欖核河沉積物中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr的含量遠遠高于廣州市土壤背景值，且各采樣點含量變化明顯，5種重金屬的含量沿程變化為Ni>Cr>Cu>Pb>Zn。

(2)按生態風險指數大小，各重金屬生態風險危害順序為Cu>Ni>Pb>Zn>Cr，各采樣點總生態危害程度為強或很強。總體上，欖核河沉積物呈現多種金屬復合污染特征，生態危害程度相對較高，因此，需要加強對河涌周圍環境的有效治理，尤其應注意對附近電鍍工業群排污的監管，從源頭上杜絕重金屬元素進入水體，控制污染程度的進一步加劇。

[1] DOU Y G，LI J，ZHAO J. Distribution, enrichment and source of heavy metals in surface sediments of the eastern Beibu Bay, South China Sea[J]. Marine Pollution Bulletin, 2013, 67(1/2): 137-145.

[2] 賈英，方明，吳友軍，等.上海河流沉積物重金屬的污染特征與潛在生態風險[J]. 中國環境科學，2013，33(1)：147-153.

[3] 宋杰. 湘江中下游有色礦冶區農田土壤與河流沉積物重金屬污染特征研究研究[D]. 長沙：中南大學，2009.

[4] 吳斌，宋金明，李學剛，等. 一致性沉積物質量基準(CBSQGs)及其在近海沉積物環境質量評價中的應用[J]. 環境化學，2011，30(11)：1949-1956.

[5] HOU D K，HE J，LU C W. Distribution characteristics and potential ecological risk assessment of heavy metals (Cu, Pb, Zn, Cd) in water and sediments from Lake Dalinouer, China[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2013, 93: 135-144.

[6] 韓超南，秦延文，鄭丙輝，等. 應用相平衡分配法建立湘江衡陽段沉積物重金屬質量基準[J]. 環境科學，2013，34(5)：1715-1724.

[7] 王麗萍，周曉蔚，鄭丙輝，等. 長江口及毗鄰海域沉積物生態環境質量評價[J]. 生態學報，2008，28(5)：2191-2198.

[8] 張清海，林昌虎，譚紅，等. 草海典型高原濕地表層沉積物重金屬的積累、分布與污染評價[J]. 環境科學，2013，34(3)：1055-1061.

[9] 葉華香，臧淑英，張麗娟，等. 扎龍濕地沉積物重金屬空間分布特征及其潛在生態風險評價[J]. 環境科學，2013，34(4)：1333-1339.

[10] H?KANSON L. An ecological risk index for aquatic pollution control of sediment[J]. Water Research, 1980, 14(8): 975-1001.

[11] 方明，吳友軍，劉紅，等. 長江口沉積物重金屬的分布、來源及潛在生態風險評價[J]. 環境科學學報，2013，33(2)：563-569.

[12] 卓文珊，唐建鋒，管東生. 廣州市城區土壤重金屬空間分布特征及其污染評價[J]. 中山大學學報：自然科學版，2009，48(4)：47-51.