重慶市黃溪河河道底泥污染特征及生態風險評價

摘要：以重慶市的黃溪河為研究對象，研究其營養鹽、有機質、重金屬等底泥污染物的污染特性，并據此對黃溪河河道底泥進行生態風險評價，為河道疏浚工作、底泥資源化利用及處置提供參考依據。評價結果表明，黃溪河營養鹽污染為重度污染；有機質污染為尚清潔；重金屬污染中主要污染物為Hg，85.2%的采樣點位重金屬處于高潛在生態風險，且重金屬元素的潛在生態風險順序為Hg ＞ Cd ＞Cu ＞ Ni ＞ Pb ＞ As ＞ Zn ＞ Cr。

關鍵詞：黃溪河；河道底泥；污染特征；生態風險評價

黃溪河位于重慶市巴南區魚洞鎮境內，流經魚洞城區匯入長江，其入口鄰近魚洞鎮飲用水源二級保護區，全長8.4 km，流域面積16.05 km2，涉及人口約1.5 萬人。受沿岸生產廢水和生活污水未經處理直接排放入河影響，黃溪河水質污染嚴重，流域沿岸社會經濟發和魚洞鎮飲用水源水質都受到了負面影響，因此對黃溪河進行污染治理刻不容緩。

《重慶市主城區“清水綠岸”治理提升實施方案》與《重慶市巴南區生態環境保護“十四五”規劃和二〇三五年遠景目標》等文件指出，筑牢長江上游重要生態屏障，需要進一步消除黑臭水體，提升城市水環境，重構城市水生態，保護城市水資源，積極推進治理提升工程。在此背景下，采用河道治理最直接最有效的內源清淤措施，對長期沉積且富集著大量的氮磷營養鹽、有機質（OM）和重金屬等物質，以及破壞生態系統、引起黑臭水體的河道底泥進行治理非常必要[1][2]。2019 年，重慶市巴南區啟動了黃溪河“清水綠岸”治理提升項目，本文旨在通過對黃溪河河道底泥污染現狀、特征及生態風險進行分析，期望能為黃溪河內源清淤河道治理提供一定的理論基礎和科學依據。

1 底泥采樣與分析方法

1.1 樣品布點與采集

本次樣品采集要求在黃溪河河道上、中、下游及河道水流變緩容易淤積的位置進行。根據待清淤河段長度設檢測斷面，河道間距75 m設1 個檢測橫斷面，上游箱涵段進出口處各設1 個檢測斷面，支流箱涵段進出口處各設1 個檢測斷面。通過對黃溪河進行前期實地摸排和勘測，布設27 個采樣點位，采樣柱狀樣長度為10～80 cm，且大多數柱狀樣品基本穿透污染層，見到了稀軟的灰色的浮泥層和黑色的污染泥層。本次共采集了46 個樣品，采集時間為2022 年9—10 月。采集的底泥樣品放入自封袋中封口保存，貼好標簽，并記錄采樣時間帶回實驗室。在實驗室中，將底泥進行自然風干后，研磨處理，過10 目篩后保存。

1.2 分析方法

本次評價，總氮（TN）采用半微量凱氏法；總磷（TP）采用堿熔- 鉬銻抗分光光度法；OM 采用重鉻酸鉀容量法；鎘（Cd）、砷（As）采用王水提取- 電感耦合等離子體質譜法；汞（Hg）采用冷原子熒光法；銅（Cu）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎳（Ni）采用火焰原子吸收分光光度法進行檢測分析。

2 底泥污染特征

2.1 營養鹽

黃溪河底泥中含有大量營養鹽，其中TN 含量在749～4220 mg/kg，平均值為1741 mg/kg；TP 含量在1100～4410 mg/kg，平均值為2313 mg/kg。如表1 所示，黃溪河底浮泥層TN 含量平均值為2060 mg/kg，TP 含量平均值為2290 mg/kg；黑泥TN 含量平均值為1528 mg/kg，TP 含量平均值為2400 mg/kg。參考加拿大環境與能源部底泥TP 600 mg/kg、TN 550 mg/kg 安全級的背景值，黃溪河TN 平均值高出安全背景值2.9 倍，TP 平均值高出安全背景值4.2 倍；浮泥層TN平均值高出安全背景值3.4 倍，TP 平均值高出安全背景值3.8 倍；黑泥層TN 平均值高出安全背景值2.5 倍，TP 平均值高出安全背景值4.4 倍。

2.2 有機質

黃溪河底泥OM 含量在1.3%～5.5%，OM含量平均值為3.1%。如表1 所示，黃溪河底泥浮泥層OM 含量平均值為3.5%，黑泥層OM含量平均值為2.9%。參考加拿大環境與能源部底泥OM 含量1.724% 的安全級背景值，黃溪河OM 平均值高出安全背景值1.8 倍。

2.3 重金屬

黃溪河Hg 含量在0.06～1.27 mg/kg，平均值為0.426 mg/kg；Cd 含量在0.1～0.68 mg/kg，平均值為0.38 mg/kg；As 含量在1.0～7.3 mg/kg，平均值為4.1 mg/kg；Cu 含量在28～64 mg/kg，平均值為46 mg/kg；Zn 含量在82～264 mg/kg，平均值為153 mg/kg；Pb 含量在13～58 mg/kg，平均值為31 mg/kg；Ni 含量在21～48 mg/kg，平均值為33 mg/kg；Cr 含量在19～67 mg/kg，平均值為36 mg/kg。如表2 所示，黃溪河浮泥層Hg 含量平均值為0.489 mg/kg，Cd 含量平均值為0.38 mg/kg，As 含量平均值為4.2 mg/kg，Cu 含量平均值為50 mg/kg，Zn 含量平均值為169 mg/kg，Pb 含量平均值為30 mg/kg，Ni 含量平均值為32 mg/kg，Cr 含量平均值為38 mg/kg；黑泥層Hg 含量平均值為0.0.387 mg/kg，Cd 含量平均值為0.36 mg/kg，As 含量平均值為3.9 mg/kg，Cu 含量平均值為47 mg/kg，Zn 含量平均值為143 mg/kg，Pb 含量平均值為32 mg/kg，Ni 含量平均值為34 mg/kg，Cr 含量平均值為35 mg/kg。參考全國水系沉積物背景值，黃溪河Hg平均值高出背景值12.5 倍，Cd 平均值高出背景值3 倍，As 平均值低于背景值，Pb 平均值高出背景值1.3倍，Cu平均值高出背景值2.3倍，Zn 平均值高出背景值2.3 倍，Cr 平均值低于背景值，Ni 平均值高出背景值1.4 倍。

3 底泥生態風險評價

3.1 評價方法

3.1.1 營養鹽污染評價方法

本次生態風險評價采用單項指數法對營養鹽污染進行評價，按式（1）計算單項營養鹽評價指數，能較為直觀地反映出底泥中營養鹽的污染程度。營養鹽污染程度分級標準如表3所示[4][5]。

3.1.2 有機污染評價方法

本次生態風險評價有機污染采用有機指數法進行評價，按式（2）計算。有機質污染程度分級標準如表4 所示[6]。

3.1.3 重金屬污染評價方法

本次生態風險評價重金屬污染程度采用潛在生態危害指數法，單個污染物潛在風險指數按式（3）、式（4）計算，多種金屬潛在生態風險指數按式（5）計算。

潛在生態風險指數RI 計算所需沉積物毒性參數及其生態風險評價標準分如表5、表6所示[7][8]。

3.2 評價結果

3.2.1 營養鹽評價結果

如表7 所示的營養鹽污染評價結果， 27個采樣點位TN 的P TN 值為1.36～17.85，其中重度污染點位15 個占55.6%，中度污染點位10 個占37.0%，輕度污染點位2 個占7.4%；TP 的P TP 值為1.66～6.29，重度污染點位27個占100%。結合評價結果表明，黃溪河營養鹽污染處于重度污染。

3.2.2 有機污染評價結果

27 個采樣點位的有機污染程度分級如表8所示，點位OI 值為0.12～0.90。其中，有機污染點位6 個占22.2%，尚清潔點位14 個占51.9%，較清潔點位7 個占25.9%。綜合評價結果表明，黃溪河底泥泥層有機污染處于尚清潔。

3.2.3 重金屬潛在生態風險評價結果

依據表8 所示的黃溪河底泥重金屬潛在生態風險指數評價結果，黃溪河底泥重金屬污染中Hg 污染最為嚴重， 在27 個采樣點位中很高風險點位18 個，高風險點位5 個占85.2%，中風險點位4 個占14.8%；Cd 也有1 個高風險點位，19 個較高風險點位占74.1%，7 個中風險點位占25.9%；其他重金屬潛在生態風險相對較低，27 個采樣點位均處于低風險。8 種重金屬元素的潛在生態風險順序為Hg ＞ Cd ＞ Cu ＞ Ni ＞ Pb ＞ As ＞ Zn＞ Cr。

從重金屬總體污染程度來看，27 個采樣點位極高風險點位1 個（N5），很高風險點位8 個，高風險點位15 個占88.9%，中風險點位2 個占7.4%。綜合評價結果表明，黃溪河底泥重金屬潛在生態風險處于高風險，主要污染物為Hg。

4 結論

通過黃溪河所采集的底泥樣品中營養鹽、有機質、重金屬含量的檢測分析和生態風險評價得出3 項結論。①各采樣點位底泥TN含量在749～4220 mg/kg；浮泥層TN 含量平均值為2060 mg/kg，黑泥層TN 含量平均值為1528 mg/kg；TP 含量在1100～410 mg/kg，浮泥層TP 含量平均值為2290 mg/kg，黑泥層TP 含量平均值為2400 mg/kg。對比加拿大環境與能源部沉積物質量評價標準，黃溪河底泥泥層營養鹽污染程度為重度污染。②各采樣點位底泥OM 含量為1.3%～5.5%，底泥浮泥層機質含量平均值為3.5%，黑泥層機質含量平均值為2.9%。采用有機指數法進行評價，黃溪河底泥泥層有機污染程度為尚清潔。③各采樣點位底泥8 種重金屬污染潛在生態風險評價中，Hg 是超背景值最高的金屬，超背景值37 倍，生態危害毒性相應系數為40；85.2% 的采樣點位處于高潛在生態風險，重金屬元素的潛在生態風險順序為Hg＞Cd＞Cu＞Ni＞Pb＞As＞Zn＞Cr。因此，黃溪河底泥重金屬潛在生態風險為高風險。

綜上所述，在黃溪河河道底泥治理工作中，需重點關注營底泥泥層養鹽和重金屬Hg 污染的治理。

參考文獻

[1] 賴生平，張涵博，石德智，等.重慶長生河河道底泥污染特征分析及生態風險評價[J].能源與環保，2022，44（4）：39-44.

[2] 李繼洲，吳海旭，姜萬，等.南京城區黑臭河道底泥污染特征及生態風險評價[J].長江流域資源與環境，2015，24（11）：1913-1919.

[3] 史長義，梁萌，馮斌.中國水系沉積物39種元素系列背景值[J].地球科學，2016，41（2）：234-251.

[4] 劉晶，趙建國，姜甜甜，等.永定河懷來段沉積物營養元素分布特征及評價[J]. 河北環境工程學院學報，2020，30（3）：76-81.

[5] 吳光紅，曹珊珊，于雅琴，等.天津典型水環境表層沉積物中營養鹽含量及動態特征[J].環境科學，2009，30（3）：726-732.

[6] 卓海華， 邱光勝，翟婉盈，等.三峽庫區表層沉積物營養鹽時空變化及評價[J].環境科學，2017，38（12）：5020-5031.

[7] HAKANSON L. An Ecological Risk Index for Aquatic Pollution Control.a Sedimentological Approach[J]. Water Research，1980，14（8）：975-1001.

[8] 徐爭啟，倪師軍，庹先國，等.潛在生態危害指數法評價中重金屬毒性系數計算[J].環境科學與技術，2008， 31（2）：112-115.

作者簡介

劉啟憲（1990—），女，漢族，重慶人，工程師，碩士，研究方向為環境監測和生態評估。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-06-18