鴨綠江（丹東段）表層沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘要：主要探索鴨綠江（丹東段）表層沉積物中的重金屬分布和來源，并綜合分析樣本中的重金屬含量及全面評價(jià)污染狀況。這種整體性的分析方法能夠揭示重金屬在環(huán)境系統(tǒng)中的分布和影響，有助于深入理解重金屬污染對周邊土壤的潛在影響以及重金屬在流域尺度上的環(huán)境行為和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。本次研究不僅關(guān)注單一污染物的局部影響，還考慮多種樣本與多種重金屬，具有一定的創(chuàng)新性。

關(guān)鍵詞：鴨綠江；沉積物；重金屬；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

中圖分類號：X50 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0358

Assessment of Potential Ecological Risks of Heavy Metals in Surface Sediments of the Yalu River（Dandong Section）

SUN Yuguo1， LIU Peng2

（1. Liaoning Dandong Ecological Environmental Monitoring Center;

2. Dandong Guangshui Wastewater Treatment Co.， Ltd.， Dandong 118000， China）

Abstract： The main focus of this study is to explore the distribution and sources of heavy metals in surface sediments of the Yalu River （Dandong section）， and to comprehensively analyze the heavy metal content in the samples and evaluate the pollution status. This holistic analysis method can reveal the distribution and impact of heavy metals in the environmental system， which helps to deepen the understanding of the potential impact of heavy metal pollution on surrounding soil， as well as the environmental behavior and ecological risk assessment of heavy metals at the watershed scale. This study not only focuses on the local impact of a single pollutant， but also considers multiple samples and heavy metals， which is innovative.

Keywords： Yalu River; sediment; heavy metal; ecological risk assessment

目前，河床沉積物常常會發(fā)生吸附-解吸、溶解-沉淀等一系列生物化學(xué)反應(yīng)，對周邊環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生影響。在當(dāng)前外部污染源得到有效控制的情況下，河床沉積物的影響會逐漸凸顯出來，成為生態(tài)環(huán)境中不可忽視的污染源。重金屬進(jìn)入土壤后，影響土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的生長數(shù)量；重金屬對土壤酶活性也有較為明顯的影響，降低土壤酶活性，同時(shí)影響土壤呼吸代謝、土壤氨化和硝化作用。因此，針對鴨綠江（丹東段）表層沉積物重金屬污染的問題，急需采取相應(yīng)的治理措施。

1 研究區(qū)概況

在進(jìn)行鴨綠江（丹東段）表層沉積物重金屬含量分析中，本次研究共設(shè)計(jì)9個(gè)點(diǎn)位，分別為遼寧省東港市前陽鎮(zhèn)大臺子、遼寧省東港市廈子溝、遼寧省丹東市振興區(qū)海龍村、遼寧省丹東市振興區(qū)文安、遼寧省丹東市振興區(qū)江橋、遼寧省寬甸滿族自治縣古樓子鄉(xiāng)荒溝村、遼寧省寬甸滿族自治縣振江鎮(zhèn)水豐湖入湖口、遼寧省寬甸滿族自治縣大西岔鎮(zhèn)水豐水庫及遼寧省寬甸滿族自治縣長甸鎮(zhèn)水豐湖出湖口。其中，海龍村和大臺子是在鴨綠江西水道布設(shè)的監(jiān)測斷面，海龍村位于柳林河入江口處，大臺子位于石佛河入江口處，二者的點(diǎn)位設(shè)置對于研究河口及周邊區(qū)域的重金屬污染情況具有重要價(jià)值。廈子溝、文安、江橋、荒溝有助于評估該區(qū)域獨(dú)特的環(huán)境因素及周邊可能的人類活動(dòng)對沉積物重金屬的作用。水豐湖入湖口可體現(xiàn)上游來水?dāng)y帶的重金屬在進(jìn)入水庫前的狀況，有利于研究水庫上下游重金屬污染的關(guān)聯(lián)。水豐水庫可分析重金屬在水庫相對靜止環(huán)境中的沉積和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，對于評估水庫內(nèi)部的污染情況具有重要作用[1]。水豐湖出湖口能反映經(jīng)過水豐湖水體調(diào)節(jié)和沉積作用后，重金屬向下游輸送的情況，對研究下游污染有重要意義。

2 樣品采集

本次研究在4月（平水期）、7月（豐水期）、12月（枯水期）采集采樣點(diǎn)處的樣品，運(yùn)用1/16彼得遜采泥器采集各點(diǎn)位的表層沉積物（0～10 cm），每個(gè)采樣采集3～5個(gè)重復(fù)樣品2 kg，將各點(diǎn)位沉積物表層未擾動(dòng)的部分裝入聚乙烯瓶、編號、記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，低溫冷藏帶回實(shí)驗(yàn)室凍存，剔除石塊、植物根系等雜物，自然風(fēng)干后，研磨過0.150 mm孔徑篩裝入自封袋備用[2]。

3 樣品檢測

本次研究主要分析Cu、Pb、Ni、Cr、Zn、Cd、Hg、As的含量。選取0.5 g樣品土壤，將其通過王水與鹽酸溶樣提取后，利用預(yù)還原劑（硫脲-抗壞血酸）、激發(fā)源（高強(qiáng)度空心陰極燈）、氫化物發(fā)生劑（硼氫化鉀）并運(yùn)用原子熒光光譜法測定As與Hg含量。選取0.1 g樣品土壤，通過氫氟酸、鹽酸、硝酸以及高氯酸溶樣提取后，運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定Cu、Pb、Zn、Cd、Ni的含量。稱取4 g樣品，（105 ℃下烘干），采用射線熒光光譜法檢測Cr含量。

檢測方法包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光光譜法。電感耦合等離子體質(zhì)譜法將硝酸、鹽酸和氫氟酸按照一定比例混合得到混酸，消解處理樣品，取上清液后使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測上清液，檢測后利用標(biāo)準(zhǔn)曲線或內(nèi)標(biāo)法定量計(jì)算檢測結(jié)果，得出樣品中各金屬元素的準(zhǔn)確濃度。原子熒光光譜法是介于原子發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法之間的光譜分析技術(shù)。其基于物質(zhì)基態(tài)原子吸收輻射光后被激發(fā)至高能態(tài)，然后在去激發(fā)過程中以光輻射的形式發(fā)射出特征波長的熒光來分析元素。在原子熒光光譜分析中，多數(shù)情況下利用共振熒光來定量分析元素。8種重金屬元素分析方法與檢出限如表1所示。

4 樣品重金屬含量

各檢測點(diǎn)樣品重金屬含量分析如表2所示。從表2可以看出，不同元素在各個(gè)地點(diǎn)的含量存在明顯的差異，在As含量中，各個(gè)采樣點(diǎn)的差異較大，數(shù)據(jù)較為分散，離散程度較為適中，整體含量與背景值較為接近；Hg含量相對較低，各個(gè)檢測點(diǎn)的Hg含量差異不大；在Cu含量、Pb含量、Ni含量中，數(shù)據(jù)的波動(dòng)相對較大；在Zn含量、Cr含量中，數(shù)據(jù)離散程度相對較小；Cd含量變異系數(shù)較高，數(shù)據(jù)離散程度較大。從采集點(diǎn)的角度分析可以看到，大臺子采集點(diǎn)的As、Ni、Cr含量，海龍村的As、Cr含量，廈子溝采集點(diǎn)的As、Cr含量，文安采集點(diǎn)的Cr含量，江橋采集點(diǎn)的As、Ni、Cr含量，荒溝采集點(diǎn)的Ni、Cr含量，水豐湖入湖口及出湖口的As、Ni、Cr含量相對高于背景值。水豐水庫的各類重金屬含量相對較低[3]。此外，通過表2可以看到，各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)值并無顯著的異常值或突變，這表明鴨綠江（丹東段）的重金屬含量變化是漸進(jìn)的，而并非突發(fā)事件引起的。

5 沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

在沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，主要運(yùn)用了單因子污染指數(shù)（Pi）進(jìn)行分析，其中，Pi≤1表示未受污染，Pi＞1表示受到污染。

沉積物單因子污染指數(shù)如表3所示。由數(shù)據(jù)知，As、Hg、Cu、Pb、Zn在9個(gè)點(diǎn)位的單因子污染指數(shù)小于1，未受污染。Cd在大臺子、海龍村、廈子溝、水豐湖入湖口的單因子污染指數(shù)大于1，表明受到污染。Cr在9個(gè)點(diǎn)位的單因子污染指數(shù)較高，且大于1，表明受到污染。大臺子的Cd、Ni單因子污染指數(shù)大于1，海龍村的Cd單因子污染指數(shù)大于1，廈子溝的Cd單因子污染指數(shù)大于1，水豐湖入湖口的Cd單因子污染指數(shù)大于1，水豐湖出湖口的Ni單因子污染指數(shù)大于1。

通過分析可以得知，在土壤中，As、Hg、Cu、Pb、Zn污染較輕，而Cd在大臺子、海龍村、廈子溝、水豐湖入湖口可能受污染，Cr在部分區(qū)域也有污染跡象。這些污染可能來自工業(yè)排放或農(nóng)業(yè)活動(dòng)，同時(shí)針對相關(guān)性較弱的重金屬對，可能有不同的污染源。需要重點(diǎn)關(guān)注特定的工業(yè)過程和自然來源，以便采取針對性的污染防治措施。

6 結(jié)論

本次研究能夠?yàn)楸Ｗo(hù)鴨綠江丹東流域重金屬防治提供科學(xué)依據(jù)和行動(dòng)方向，不斷滿足鴨綠江丹東流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)展需求，提升鴨綠江丹東流域生態(tài)保護(hù)力度。良好的鴨綠江丹東流域重金屬防治，需要綜合分析沉積物中的重金屬含量，加強(qiáng)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集、處理與綜合探討，進(jìn)而能夠更好地了解鴨綠江丹東流域的實(shí)際重金屬情況，從而為制定出更加科學(xué)、有效的防治措施、促進(jìn)鴨綠江丹東流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

參考文獻(xiàn)

1 李紅軍，程 巖，杜益曉，等.鴨綠江口生源要素的垂直分布及對環(huán)境變化的響應(yīng)[J].環(huán)境化學(xué)，2022（12）：4068-4076.

2 田 文，顧延生，丁俊傑.江漢平原仙桃地區(qū)濕地沉積物重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].安全與環(huán)境工程，2023（4）：243-252.

3 王依滴，歐陽威，劉連華，等.黃河干流沉積物重金屬的賦存形態(tài)特征及污染評價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2023（12）：6720-6727.

作者簡介：孫毓國（1978—），男，遼寧丹東人，工程師。研究方向：環(huán)境監(jiān)測。