沱江水系沉积物中重金属的地球化学特征

摘要

论文依托国家环保部2008年下达“汶川特大地震灾后环境安全评估与应对措施”子课题：土壤污染评估及应对措施之四——矿山破坏对农田土壤污染评估与应对措施，以沱江流域水系沉积物为研究对象，采用ICP-MS，AFS等分析方法，分析测定了绵远河、石亭江和沱江水系沉积物中As、Cr、Cd、Ni、Hg、Cu、Pb和Zn的总量，对其进行了逐级提取，分析了重金属不同形态的含量。在此基础上，对沱江流域水系沉积物中重金属的时空分布、赋存形态、来源、迁移及其累积规律进行了研究，并采用基于重金属总量、重金属形态两个体系的不同方法对研究区的重金属污染水平及潜在生态风险进行了评价，探讨了不同评价体系之间的相互联系，得出以下结论：
　　 （1）部分元素平均含量为，绵远河：As 10.g/g，Cd 0.7 g/g，Hg 0.g/g；
　　 石亭江：As 6.g/g，Cd 0.g/g，Hg 0.g/g；沱江：As 11.g/g，Cd 1.g/g，Hg 0.g/g。元素在空间分布上，在两支流交汇之前，沉积物中重金属的含量从上游到下游呈上升趋势，交汇之后元素含量有较明显升高，显示两河汇流叠加对沱江下游水系沉积物有较大的影响。与早期水系沉积物相比，各元素平均含量都有增加。
　　 （2）通过对重金属不同形态含量和分布特征的分析，得出：各重金属的形态都是以残渣态为主，弱酸可提取态含量不大；重金属总弱酸可提取态所占的比重在地域上呈现出一定的变化特征。上游的重金属总弱酸可提取态要比下游高，可见上游沉积物中重金属的活性和迁移性较强，而下游沉积物中重金属的活性和迁移性较差；总可提取态所占的比重随重金属元素种类的不同也有所变化，在本研究所采的沉积物中，Cd、Pb、As和Ni的迁移性较强，活性高；而Cr和Cu、Zn的迁移性相对较差，活性低。
　　 （3）基于重金属总量的潜在生态风险评价表明，Cd 是沱江流域水系沉积物的主要污染因子，在绵远河和石亭江为中等生态危害，沱江的Cd 为强生态危害，其余元素大多为轻微生态危害。各重金属元素潜在生态危害程度由大到小依次为：
　　 绵远河，Cd ＞As ＞Hg ＞Pb ＞Cu ＞Cr ＞Zn；石亭江，Cd ＞Hg ＞Pb ＞Cu ＞As ＞Cr＞Zn；沱江，Cd ＞Hg ＞Pb ＞Cu ＞As ＞Cr ＞Zn。多种重金属的潜在生态风险指数（R 1表明：河流重金属污染属于轻微生态危害，交汇后沱江的危害程度增加，大多为中等和强生态危害。三条河流的危害程度由大到小的顺序为：沱江>石亭江>远河。
　　 （4）基于重金属形态的潜在生态风险评价表明，两种不同的形态学评价方法总体结果是一致的，整个流域上，石亭江的污染程度最大，其次是绵远河，沱江的污染最轻微，这与重金属总量的潜在生态风险评价结果有差别。应用次生相与原生相分布比值法污染评价得出，各元素的污染程度有差异，Cd的污染最严重，对各元素污染程度进行排序，大致如下：Cd ＞As ＞Cu ＞Ni ＞Pb ＞Zn ＞Cr。
　　 运用次生相富集系数法评价得出，Cd的污染最严重。