白洋淀沉积物重金属潜在生态风险及生物可利用性分析

摘要

沉积物是湖泊水体重金属的主要汇集场所,也是湖泊重金属污染研究及整治的重点.本文分析了白洋淀多个淀区沉积物中16种重金属含量水平及垂向分布特征,解析了其中典型有害重金属潜在生态风险,并基于酸可挥发性硫(AVS)及同步可提取金属(SEM)、间隙水溶解态金属、可转化态金属形态分级等研究,对重金属生物可利用性进行了分析.结果表明:沉积物重金属含量均值高低依次为Fe(29630.50 mg/kg)>Ti(3213.07 mg/kg)>Mn(539.44 mg/kg)>Zn(104.01 mg/kg)>V(76.63 mg/kg)>Cr(52.60 mg/kg)>Cu(43.49 mg/kg)>Ni(35.83 mg/kg)>Pb(26.75 mg/kg)>Co(10.32 mg/kg)>As(8.96 mg/kg)>Mo(2.06 mg/kg)>Sb(1.57 mg/kg)>Tl(0.43 mg/kg)>Cd(0.31 mg/kg)>Hg(0.16mg/kg);其中,10种重金属在各淀区沉积物中呈现出自北往南逐渐降低的趋势,各金属在不同淀区分布差异性主要由污染输入所致.除北部烧车淀区域外,其余区域重金属潜在生态风险总体处于较低水平.重金属污染主要来源于该区域周边河道,但近10年来污染输入及在沉积物中的富集总体趋于稳定并呈逐渐降低的趋势.入淀污染不仅增加了该区域沉积物中重金属总量,也使得其中可转化态重金属比例较高,大多在30%~90%之间,提升了重金属生物可利用潜力.水生植物等内生性有机质的大量富集导致沉积物还原性较强,AVS含量较高,沉积物中AVS和ΣSEM均值分别为(10.59±6.37)和(2.23±1.53)μmol/g(dw).Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等金属由于高含量还原态硫的固定而生物可利用性较低.然而,As和Hg在这样的高有机质和强还原环境下更容易溶解和释放,是潜在生物可利用性相对较高的金属,在间隙水中的浓度分别达到(17.07±0.23)和(2.39±0.94)μg/L,未来研究及整治中应给予更多关注.