基于GIS云蒙湖饮用水水源地重金属污染特征及生态风险评价

摘要

本研究选取了山东省临沂市唯一的饮用水水源地云蒙湖作为研究对象,对其表层湖水以及沉积物中的重金属进行特征分析,并评价其污染存在的潜在风险.于2020年8月在湖区表层水样和沉积物中进行了样品采集,运用GIS方法直观呈现水源地主要6类重金属铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镉(Cd)、铅(Pb)的污染程度,并采用地积累指数法(Igeo)、Hakanson潜在生态风险指数法(RI)、水环境健康风险评价模型和主成分分析法(PCA)这4种分析和评价方法,对云蒙湖的重金属污染现状和存在的潜在风险进行评价与分析.实验结果表明,云蒙湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均值分别为62.91、9.66、56.79、93.14、0.09、11.07 mg·kg-1.沉积物中Cu、Zn、Cr超标严重,平均含量分别是背景值的2.51、1.26和1.03倍.地积累指数评估结果表明,6种重金属的平均地积累指数值由高到低依次为Cu>Zn>Ni>Cd>Cr>Pb.利用潜在生态风险指数法分析发现,整个湖区的RI的平均值为7.83,属于低度生态风险水平.通过引用水环境健康风险评价模型,对比国际辐射防护委员会所推荐的最大可接受水平而言,云蒙湖表层水中的致癌物质和非致癌物质的年均风险值远低于该区最大水平.运用主成分分析法对实验结果进行降维处理发现,东汶河附近是整个云蒙湖的污染重灾区.因此判断云蒙湖水重金属污染的主要污染区域为东汶河流域,污染最严重的重金属为Cu,但污染所引起的健康风险甚微,不会对人体造成明显的伤害.