潛在生態危害指數法在河道底泥重金屬植物修復評價中的應用研究

阮淑嫻，戴行飛

（1.浙江環耀環境有限公司，杭州 浙江 310000；2.杭州新世紀環保工程有限公司，杭州 浙江 310000）

關健詞：苦草；金魚藻；潛在生態危害系數；底泥重金屬；吸收能力

河道中的重金屬污染物在一般情況下都會沉積至河道底泥中，經由各種途徑進入水體，再通過吸收、絡合、沉淀[1]等一系列物化作用迅速累積到河道底泥中，將其從水相轉化為固相[2]。隨著當今科技的飛速發展和人們生活水平的不斷提升，人們對河湖生態環境的質量越來越重視。河湖底泥重金屬污染治理成為治理水體的重要組成部分。本研究探討不同水生植物對底泥重金屬的修復能力，找到最優勢物種對于河湖底泥污染治理具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本次研究我國河湖環境中較為常見的水生植物苦草和金魚藻。水生植物樣品取自杭州西溪濕地某池塘。水生植物樣品取得后移栽至未經染毒的底泥樣品中，初步培養3 d，移栽密度為25叢/m2。

本次研究底泥樣品取自杭州西溪濕地某池塘。將采集的濕泥置于室內鋪平風干，研磨過100目篩后制成底泥樣品。取少量底泥樣品測定底泥中汞、鎘、鉛、銅四種重金屬的背景值。取底泥樣品分成4組，分別使用Cu（NO3）?3H2O、Cd（NO3）?4H2O、HgCl2、Pb（NO3）2四種試劑對4組底泥樣品分別染毒，染毒的目標值分別為：汞1.5 mg/kg、鎘40 mg/kg、鉛200 mg/kg、銅300 mg/kg。將染毒后的底泥混合液導入生態缸中，加入15 L去離子水，充分攪拌接觸后，覆蓋一層塑料薄膜，靜置3周后，揭膜，靜置于通風處。生態缸尺寸為50 cm×30 cm×25 cm。底泥樣品采用《中華人民共和國農業行業標準》中的王水回流消解后采用原子吸收法進行測定重金屬指標。底泥樣品中的重金屬背景值及染毒濃度測定結果見表1。

表1 底泥重金屬含量背景值和目標染毒濃度

1.2 實驗方法

置備4組生態缸，并進行編號為A、B、C、D，每組設對照組。A組生態缸為染毒HgCl2試劑的底泥混合液，B組生態缸為染毒Pb（NO3）2試劑的底泥混合液，C組生態缸為染毒Cu（NO3）?3H2O試劑的底泥混合液，D組生態缸為染毒Cd（NO3）?4H2O試劑的底泥混合液。每組設3個生態缸，1為移栽了水生植物苦草，2為移栽了水生植物金魚藻，3為未移栽植物的空白對照組。

將4組生態缸置于光線充足的室內窗臺實驗桌上。每隔7天從生態缸中取少量底泥樣品。底泥樣品按照對角線布點法設3個取樣點，每個取樣點取2個平行樣。

2 潛在生態危害指數評價法

潛在生態危害指數法是利用沉積學原理對重金屬污染所造成的生態危害系數進行評價的一套方法。底泥中多種重金屬元素的綜合潛在危害系數計算步驟如下：

（1）計算某一重金屬的污染系數。

（2）單一重金屬元素的潛在危害系數

根據底泥中多種重金屬的綜合危害系數，參照對應的潛在生態危害評價等級進行評價。潛在生態危害評價等級見表2，3所示。

表2 目標元素重金屬毒性系數

表3 潛在生態危害評價等級

3 結果與討論

3.1 實驗結果

在植物培養過程中，每7 d對4組生態缸底泥進行取樣，分析不同時期底泥中汞、鎘、鉛、銅的重金屬元素濃度。根據以上計算公式，代入實驗測的得重金屬濃度值計算，可以得到單一重金屬的綜合潛在生態危害指數，見圖1。

圖1 苦草和金魚藻底泥中綜合潛在生態危害指數

3.2 潛在生態危害指數評價結果與分析

從潛在生態危害評價等級結果可以看出，在整個實驗過程中，苦草、金魚藻兩種水生植物一直處于極強生態風險的環境下。從苦草和金魚藻底泥中綜合潛在生態危害指數對比圖（圖1）可以看出，實驗前期，苦草和金魚藻對不同重金屬的綜合吸收能力較為相近，隨著實驗的進行，苦草對于重金屬的綜合吸收能力開始逐漸顯示出優勢，苦草中底泥的綜合危害系數指數下降趨勢在第3周之后開始變得平緩，并保持穩定的降趨勢。而金魚藻中底泥的綜合危害系種情況的出現主要是由于在染毒過程中底泥中鎘元素的濃度較高，導致鎘元素在危害指數中有較大的占比，而苦草對于鎘元素的耐受性和吸收能力較強。

4 結論

通過采用潛在生態危害指數法對苦草、金魚藻生長底泥中重金屬污染物的濃度進行分析，可以得出：在本實驗提前設置好的重金屬濃度下，苦草對于重金與的綜合吸收能力要略優于金魚藻。苦草和金魚藻在生長前期對于汞、鎘、鉛、銅重金屬吸收能力相近，在后期苦草對于鎘的吸收能力要強于金魚藻。