滏陽河邯鄲段表層沉積物中重金屬污染研究

王月鋒 田在峰 李楠

摘要為了解滏陽河邯鄲段沉積物中重金屬含量以及各污染物的生態風險程度，通過采集19個監測斷面的表層沉積物，利用電感耦合等離子體質譜儀分析6種重金屬元素，以當地土壤環境背景值做參比并采用地累積指數法對沉積物中重金屬的污染進行綜合性的評價分析。結果表明：滏陽河邯鄲段表層沉積物已經不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb污染，各種重金屬的污染程度為：Cd（強）>Zn（中）>Cu（無-中）>As（無-中）>Pb（無），總體呈低度污染水平。

關鍵詞滏陽河；沉積物；重金屬；地累積指數；風險評價

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）23-07946-03

基金項目國家水體污染控制與治理重大專項（2012ZX07203-003）；平原河流污染控制與水質改善關鍵技術集成與示范（11246724D）。

作者簡介王月鋒（1986- ），男，河北石家莊人，助理工程師，從事水環境科學研究工作。

收稿日期20140709河流沉積物是水環境的基本組成部分，既能為河流中的各種生物提供營養物質，又是有毒有害物質的貯藏庫[1]，進入水體的重金屬污染物大部分被懸浮物吸附并最終轉移到沉積物中，因而表現出明顯的時空分布規律[2]。水體沉積物作為水環境中重金屬的主要蓄積庫，可以反映河流受重金屬污染的狀況[3]。 該研究采用國內外流行的地積累指數法，對滏陽河邯鄲段表層沉積物中重金屬污染進行分析和評價，以期為滏陽河邯鄲段水環境污染控制提供依據。

1材料與方法

1.1研究區域概況選擇滏陽河邯鄲段作為研究區域。滏陽河為子牙河南支，干流發源于邯鄲峰峰礦區黑龍洞泉群。經東武仕水庫東流匯牤牛河、渚河等水，再納沁河、輸元河（季節性河流）瀝水，向東北流經蓮花口至曲周，向北經邢家灣進入邢臺市。滏陽河出邯鄲市區后，市區、邯鄲縣、永年縣等沿河地區生產生活廢水成為該河段的重要水源。該河道在曲周被攔截，曲周以下斷流。該河段主要承接的是邯鄲市區及沿途各縣污水，2007年污染源普查數據分析表明，其共接納污水1.25億m3。

1.2樣品采集和處理針對滏陽河在邯鄲境內的空間分布特征，綜合考慮其重要支流、水庫、濕地、城市排污口位置和支流匯入位置，共設19個采樣斷面，詳見。

樣品采集時間為2013年5月，采用抓斗式采樣器采集河流表層0～10 cm 的沉積物樣品，裝入塑料密封袋中，置于冷藏箱中在4 ℃下保存，帶回實驗室分析。對樣品進行冷凍干燥后混勻，用瑪瑙研缽進行研磨，過100目的尼龍篩后，置于自封袋中密封保存。

采樣斷面分布

采樣斷面地點采樣斷面地點1水庫下游電站橋11蘇里村2磁縣甘草營村12西沿村3成峰公路橋13蓮花口樞紐站（北）4磁縣石橋村14永年洼濕地5牤牛河107國道15邯臨公路橋6渚河107國道16永年洼借馬莊閘7張莊橋閘17塔寺橋村8沁河滏河北大街18橋曲周振興西路9輸元河107國道19郭橋村（S326）10北湖入口

1.3樣品分析和質量控制取0.100 g過100目篩的沉積物樣品，放入消解罐內，加6 ml王水和2 ml氫氟酸[4]，然后上機消解，消解結束待溫度降低到50 ℃，扭開消解罐蓋子，加1滴高氯酸后再精確控溫電熱消解器于150 ℃下趕酸1 h，趕酸完畢，取出消解罐，用去離子水轉移消解液，定容，過濾[5]，然后用電感耦合等離子體質譜儀（ICPMS）測定元素 Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn含量。沉積物中的有機質含量采用低溫外熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定[5]。試驗過程中，每批樣品均做空白分析，以消除試劑或試驗過程中造成的誤差。在沉積物樣品消解的同時，分析近海海洋沉積物標準物質（GBW07314），各重金屬元素的回收率變化范圍為92%～118%，符合質量控制要求。

1.4重金屬生態風險評價水體沉積物重金屬污染的評價方法很多，目前常用的主要有地積累指數法、污染負荷指數法、回歸過量分析法、潛在生態危害指數法和沉積物質量基準法等。這些方法各有優缺點，一般來說，難以用單一方法評價重金屬污染狀況。結合該研究中的實際情況，筆者采用地積累指數法來評價邯鄲市滏陽河沉積物重金屬污染程度。地積累指數（Igeo）是德國海德堡大學沉積物研究所的科學家Muller提出的一種研究水環境沉積物中重金屬污染的定量指標，在歐洲被廣泛采用。具體公式為：

Igeo= log2[ Cn /（1.5*Bn ）]（1）

式中，Cn是指元素n在沉積物中的含量（指質量比，實測值）；Bn是指沉積巖（即普通頁巖）中的地球化學背景值；1.5為一常數，是由于考慮到成巖作用可能會引起背景值的變動。地積累指數共分為7級，0～6級，表示污染程度由無至極強，最高一級（6級）的元素含量可能是背景值的幾百倍[6]。由于河流沉積物顆粒主要來自當地的土壤，用土壤中不同元素的含量作為背景值來判斷當地河流沉積物的重金屬污染程度是國內外研究者較為普遍的做法[7]。該研究采用中國土壤元素背景值[8]為依據進行評價。沉積物地積累指數（Igeo）分級標準與污染程度之間的相互關系見。

2結果與分析

2.1沉積物中重金屬與有機質的含量由可見，邯鄲市滏陽河沉積物中有機質平均含量為2.9%，8號采樣斷面的含量最高為11.2%，是背景值的7倍。Zn的含量范圍為80.96～1 040.20 mg/kg，平均值為296.32 mg/kg，各采樣斷面不同程度上超過背景值，其中8號采樣斷面（沁河滏河北大街）是背景值的13倍。整條河段Ni含量的平均值為1742 mg/kg，污染程度不明顯，只有17號點（塔寺橋村）超過背景值。Cu的含量范圍為14.43～161.65 mg/kg，有79%的采樣斷面超過背景值，其中，最高值出現在4號采樣斷面（磁縣石橋村）。As在各采樣斷面的含量較為均衡，沒有太大的空間差異性，最高值同Ni，出現在17號采樣斷面。Cd在整條河段污染程度最高，超標采樣斷面的比例達到100%，其中13號采樣斷面（蓮花口樞紐站（北））是背景值的81倍。Pb在各采樣斷面的含量范圍為10.84～93.97 mg/kg，同Zn和有機質含量一樣，最高值出現在8號采樣斷面。

重金屬污染程度與Igeo的關系

Igeo Igeo分級污染程度<00無>0～11無-中>1～22中>2～33中-強>3～44強>4～55強-極強>56極強

沉積物中重金屬與有機質的含量2.2有機質與重金屬含量的相關性分析使用SPSS軟件中Pearson相關性分析計算各指標間的相關系數，結果見。由可知，有機質與6種重金屬均呈正相關，相關系數最大為0.874，其原因有可能是有機質含量的增加為吸附和絡合重金屬提供更多的結合位點從而使重金屬含量增加[9]。Pb、Zn與有機質含量顯著相關（P<0.01），推斷Pb、Zn受有機質含量的影響較大，Ni與As顯著相關（P<0.01）而受有機質含量影響較小，推斷其具備相同的人為污染來源。Cd與Pb呈正相關（P<0.05），推斷其具備一定的同源性。

2.3沉積物重金屬污染評價分別把沉積物中Zn、Ni、Cu、As、Cd、Pb數據代入公式（1）中，計算出各個監測斷面的Igeo數值，結果見。

從河流總體污染程度來看，在19個監測斷面中，8號與13號監測斷面的Igeo平均值分別為1.39與1.04，屬于中度污染水平，除1號、5號、10號、19號采樣斷面未受到污染外，其余采樣斷面均為低度污染水平。具體分析單因子污染物Igeo，Cd在19個監測斷面都超過了中-強度污染，2個斷面為極強污染，6個斷面為強-極強污染，5個斷面為強度污染，6個斷面為中-強度污染，平均濃度地累積指數為強度污染水

重金屬平均濃度地累積指數與污染程度

重金屬Igeo污染等級Zn1.33中Ni-1.41無Cu0.59無-中As0.04無-中Cd4.12強Pb-0.04無平均值0.66無-中

3結論

（1）滏陽河邯鄲段表層沉積物重金屬Zn、Ni、Cu、As、Cd、Pb的平均含量分別為河北省土壤環境背景值的3.8倍、0.6倍、2.3倍、1.5倍、26倍、1.5倍，除Ni外其他指標均不同程度超出土壤環境背景值，超標最嚴重的是Cd。滏陽河表層沉積物中重金屬有不同程度積累。

（2）邯鄲市19個監測斷面中，污染程度最高達到中度污染的采樣斷面位是沁河滏河北大街和滏陽河蓮花口樞紐站（北）。

（3）沉積物中Pb、Zn受有機質含量的影響較大。Ni與As具備相同的人為污染來源。Cd與Pb具備一定的同源性。

（4）采用地累積指數法評價污染程度得出，邯鄲市滏陽河表層沉積物已經不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb的污染，但是污染程度總體為低度污染水平，各重金屬污染程度順序為Cd（強）>Zn（中）>Cu（無-中）>As（無-中）>Pb（無）>Ni（無）。

安徽農業科學2014年參考文獻

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