北大河嘉峪關段底泥重金屬污染評價

李倩

（嘉峪關市環境監測站，甘肅 嘉峪關 735100）

北大河嘉峪關段底泥重金屬污染評價

李倩

（嘉峪關市環境監測站，甘肅 嘉峪關 735100）

作為流經嘉峪關市的唯一地表河流，及時了解該段河流底泥重金屬污染情況具有十分重要的意義。本文通過對北大河嘉峪關段底泥中8種重金屬元素：鉛(Pb)、汞(Hg)、砷(As)、硒(Se)、釩(V)、鉈(Tl)、銻(Sb)和鋅(Zn)的含量進行分析，分別運用地累積指數法和污染負荷指數法兩種評價方法對其污染程度進行評價。通過地累積指數法和污染負荷指數法的評價結果可以看出8種金屬元素均未對北大河嘉峪關段的底泥構成污染，總體上北大河嘉峪關段受人為活動影響較小，環境質量狀況較好。

環境科學；北大河嘉峪關段；底泥；重金屬污染；地累積指數法；污染負荷指數法

1 概述

北大河是甘肅西部三大主要河流之一,為黑河水系的一級支流，發源于祁連山,中下游流經河西走廊的酒泉、嘉峪關及金塔縣。降水是北大河流域的主要補給來源，高山地區為固體降水，部分轉化形成冰川，夏季高溫期再由冰川融化補給河流，河底的泥沙也主要是由降水及冰雪融水帶入。作為流經嘉峪關市的唯一地表河流，及時了解該段河流底泥重金屬污染狀況，對于開展嘉峪關市水污染防治和土壤污染防治等工作都具有十分重要的意義。

重金屬在環境中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當環境變化時，底泥中的重金屬形態將發生轉化并釋放造成污染，所以可以說底泥是水環境重金屬污染的指示劑。重金屬不能被生物降解，在人體內能和蛋白質及各種酶發生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，就會造成中毒，對人體造成很大的危害。

本文依據2015年監測數據，采用地累積指數法[2]和污染負荷指數法對北大河嘉峪關段底泥的重金屬污染進行評價，以了解北大河嘉峪關段的重金屬污染現狀。

2 底泥樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

因北大河嘉峪關段為國控斷面，地表水質歷年來都達到Ⅲ類標準限值，周邊無排污企業，故在嘉峪關段的上游冰溝斷面處，及下游車站斷面處各設置一個采樣點[1]。

在3月枯水期，以木鏟采集深度為0～30cm處底泥2kg,保存于潔凈塑料袋中，并迅速帶回實驗室保存。

2.2 分析方法

樣品在室溫下自然風干后，剔除石子等雜質，用球磨機研磨過10目和100目篩，裝入牛皮紙樣品袋送往實驗室分析。

Pb、Zn采用火焰原子吸收法測定，Hg、As、Se采用原子熒光法測定，V、Tl、Sb和Be采用ICP-MS方法分析。

3 結果及評價

3.1 分析結果

經監測及數據統計，2015年北大河嘉峪關段底泥中12種重金屬含量見表1。

表1 2015年北大河嘉峪關段底泥重金屬元素含量檢測結果

3.2 評價方法的選擇

目前常用的地表水底泥重金屬污染評價方法很多，比如污染指數法、地累積指數法（Igeo）、污染負荷指數法（PLI）、內梅羅指數等，本文采用地累積指數法[2]和污染負荷指數法分別進行評價。

3.2.1 地累積指數法評價

地累積指數（Igeo）是德國科學家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，不僅考慮了自然地質過程造成的背景值的影響，而且也充分注意了人為活動對重金屬污染的影響，因此，該指數不僅反映了重金屬分布的自然變化特征，而且可以判別人為活動對環境的影響，是區分人為活動影響的重要參數。

其計算公式為：

式中：Cn指元素n在沉積物中的含量（質量比）；

K為考慮各地巖石差異可能會引起的背景值變動而取的系數（一般取1.5）；

Bn為當地巖石中該元素的地球化學背景值，本文采用 《中國土壤環境背景值》[3]中該元素的背景值，具體背景值詳見表2。

表2 中國土壤元素環境背景值（mg/kg）

地累積指數一共分為7個級別，分別為0級至6級，表示污染程度由無至極強，具體見表3。

表3 地累積指數與污染程度分級

將底泥中各金屬元素的監測數據分別代入地累積指數計算公式，可得到北大河嘉峪關段兩個監測點位的地累積指數（Igeo），計算結果見表4。

表4 北大河嘉峪關段重金屬地累積指數與污染程度

通過計算結果可以看出，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn的地累積指數均未達到構成污染的級別。

3.2.2 污染負荷指數法評價

污染負荷指數法是Tomlinson等人從事重金屬污染水平的分級研究中提出來的一種評價方法，該指數由評價區域所包含的多種重金屬成分共同構成，它能直觀地反映各個重金屬對污染的貢獻程度，以及重金屬在時間、空間上的變化趨勢。

該方法的計算公式為：首先根據某一點的實測重金屬含量，進行最高污染系數（CF）的計算：

式中：CFi為元素i的最高污染系數；

Ci為元素i的實測含量；

C0i為元素i的評價標準，即背景值。

某一點的污染負荷指數（PLI）為：

式中：PLI為某一點的污染負荷指數；

n為評價元素的個數。

某一區域（流域）的污染負荷指數（PLIzone）為：

式中：PLIzone為流域污染負荷指數；

n為評價點的個數（采樣點的個數）。

污染負荷指數一般分為4個等級，具體見表5。

表5 污染負荷指數與污染程度之間的關系

本文采用各重金屬實測含量 （具體見表1），和中國土壤環境背景值（具體見表2）進行評價計算，具體結果見表6。

表6 北大河嘉峪關段重金屬污染負荷指數與污染程度

通過計算結果可以看出，，Pb、Hg、As、Se、V、Tl、Sb和Zn8種重金屬的點位污染負荷指數和流域污染負荷指數均小于1，污染程度為無污染。

4 結論

通過對北大河嘉峪關段底泥中重金屬含量及污染程度的研究發現，采用地累積指數法和污染負荷指數法評價結果一致，北大河嘉峪關段受人為活動影響較小，未形成重金屬污染，環境質量狀況較好。

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