洋河水库、石臼湖、东钱湖和宜兴三氿沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)分布特征

摘要

沉积物既是水体污染物的储备库，又是水体主要的潜在污染源。水体沉积物中的酸可挥发性硫化物(AVS)易与重金属反应生成难溶的金属硫化物，从而控制沉积物中重金属的生物有效性，因此水体沉积物中重金属的生物有效性的研究成为当前热点问题之一。
　　 本文以北方洋河水库和南方的石臼湖、东钱湖和宜兴三氿四种不同类型水体沉积物作为研究对象，分别测定并分析了其沉积物中AVS、同步提取金属(SEM)和有机质等指标，运用AVS和SEM来判定沉积物中重金属的生物有效性，并初步探讨了AVS和SEM在平面和垂直方向上的分布特征及影响因素，主要得出以下研究结果：
　　 1．洋河水库表层沉积物中AVS浓度分布大体上表现为：春季，入库河流下游和水库中心区域沉积物中AVS浓度较高；秋季，该水库中心区域沉积物中AVS浓度较高。通过对春、秋两季表层沉积物中AVS浓度、有机质含量和氧化还原环境进行分析后发现，沉积物中有机质含量和其所在的氧化还原环境是影响AVS浓度分布的主要因素。
　　 2．洋河水库表层沉积物中SEM浓度波动秋季要大于春季。通过对采样点SEM浓度进行分析，发现采样点河．4和河.5SEM浓度较高；五种重金属中锌元素对SEM的贡献最大，镉元素对SEM的贡献最小。
　　 3．通过对比洋河水库库区2个采样点AVS与SEM随深度的变化后发现：位于河流入库口处采样点（库．1）AVS的浓度随着深度的增加先增大然后迅速降低；水库中心最深的采样点(库.3)AVS的浓度是表层最高，随着深度的增加而逐渐降低。通过对两个采样点表层沉积物所在的氧化还原环境进行分析，得出：氧化还原环境的不同是造成两个采样点垂直方向上AVS浓度分布迥异的主要原因。两个采样点SEM浓度有随着深度的增加而逐渐降低的趋势。
　　 4．洋河水库10个采样点中，只有河．2采样点5＞SEM-AVS＞0，其他的9个采样点SEM-AVS则全部小于0。应用SEM/AVS进行评价，只有采样点河．2秋季时刚刚达到了对生物产生危害的阀值2.34；而其他的9个采样点在春秋两季SEM/AVS都远小于对生物产生危害的阀值。通过(SEM-AVS)/foc可以发现：10个监测点表层沉积物样品春秋两季(SEM-AVS)/foc都远远小于150μmol/g(OC)沉积物中重金属对底栖生物产生急性或慢性毒害的阀值。评价结果表明：该水库及入库河流绝大部分区域沉积物中的重金属生物有效性低。
　　 5．测定石臼湖、东钱湖和宜兴三氿表层沉积物中AVS和SEM，对数据分析后发现：石臼湖AVS平均浓度最高，东钱湖次之，宜兴三氿最低。通过对石臼湖、东钱湖和宜兴三氿表层沉积物中有机质含量和水深进行分析，发现：沉积物中有机质的含量是影响AVS浓度分布的主要因素。宜兴三氿沉积物中SEM平均浓度最高，石臼湖次之，东钱湖最低。通过对比石臼湖、东钱湖和宜兴三氿周边环境污染程度，发现重金属污染是影响SEM浓度分布的主要因素。
　　 6．测定石臼湖、东钱湖和宜兴三氿沉积物柱状样品，发现：三个湖泊AVS浓度变化趋势都是表层浓度较低，随着深度的增加逐渐升高，浓度达到最大后又逐渐降低。其中石臼湖AVS浓度峰出现相对其他湖泊要早。通过对比石臼湖、东钱湖和宜兴三氿垂直方向上有机质的含量变化，垂直方向上有机质含量的变化是影响AVS浓度变化的主要因素。石臼湖、东钱湖和宜兴三氿SEM浓度较低，变化趋势不明显，只有宜兴三氿在25cm处SEM浓度才大大升高。
　　 7．石臼湖7个采样点表层沉积物中SEM-AVS＜0，其中的重金属不会对生物产生危害；东钱湖和宜兴三氿所有采样点5＞SEM-AVS＞0，其中的重金属可能会对水生生物产生危害。
　　 8．通过对比南北四种水体可以发现：沉积物中有机质含量和其所处的氧化还原环境是影响水体表层沉积物中AVS浓度分布的主要因素。表层沉积物中SEM浓度宜兴三氿要高于石臼湖、东钱湖和洋河水库，说明宜兴三氿沉积物中重金属污染程度要重于石臼湖、东钱湖和洋河水库。洋河水库和石臼湖垂直方向上SEM浓度较低并且变化趋势不明显，其重金属污染负荷较轻，东钱湖表层小于深层，重金属污染得到较好的控制，宜兴三氿表层浓度较低，深层较高，重金属污染较重。