于橋水庫(kù)上游子流域水體重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).pdf

1、于橋水庫(kù)作為天津工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水和人民生活飲用水的水源地，成為了引灤入津工程重要的調(diào)蓄水庫(kù)。但近幾年，由于流域及庫(kù)區(qū)周邊區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，加劇了庫(kù)區(qū)的點(diǎn)源、面源污染，重金屬污染源通過(guò)降水-徑流過(guò)程、水土流失以及引灤來(lái)水等途徑進(jìn)入庫(kù)區(qū)，大大的增加了庫(kù)區(qū)污染負(fù)荷，造成水庫(kù)水質(zhì)嚴(yán)重惡化。因此，重金屬污染源的潛在性危害給天津市唯一的大型水源地于橋水庫(kù)的水質(zhì)問(wèn)題造成了嚴(yán)重的危害。作為重金屬的容納介質(zhì)—水體和土壤，由于吸收了向環(huán)境中排入的大量重金屬

2、元素，使得重金屬污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，如不及時(shí)施加控制并改善，會(huì)給人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的威脅和傷害。同時(shí)，土地利用/覆被變化(LUCC)也引起了國(guó)際上的普遍關(guān)注。本文的研究側(cè)重于子流域內(nèi)進(jìn)行區(qū)域性的研究，針對(duì)水體和土壤兩種環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行分析對(duì)比，對(duì)于橋水庫(kù)的保護(hù)有重要的意義。
　　本研究對(duì)水體中沉積物、上覆水、懸浮物以及土壤中重金屬含量特征這四項(xiàng)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，采用多元相關(guān)性分析法分析沉積物中重金屬污染來(lái)源，再運(yùn)用潛在生態(tài)危害

3、指數(shù)法和地質(zhì)累積指數(shù)法對(duì)于橋水庫(kù)上游三條支流重金屬的污染程度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，最終得到沉積物中的重金屬污染狀況。
　　1、上覆水和懸浮顆粒物的統(tǒng)計(jì)特征
　　于橋水庫(kù)三條子流域內(nèi)上覆水水質(zhì)比較好，其中6種重金屬(Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn)含量均低于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，上覆水沒(méi)有受到污染，不會(huì)造成慢性毒性效應(yīng);淋河流域內(nèi)Pb和Zn兩種重金屬的平均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Cd、As、Cu和Cr等4種重金屬的

4、平均值超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（水田）。沙河流域內(nèi)只有重金屬Zn的平均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其余五種重金屬均值都超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量。三條河流中黎河和淋河的污染程度相對(duì)較輕，而沙河受污染程度相對(duì)較重。三條支流各子流域懸浮物重金屬?gòu)纳嫌蔚较掠纬尸F(xiàn)下降的趨勢(shì)，下游的富集程度低于上游。
　　2、沉積物重金屬統(tǒng)計(jì)特征:
　　對(duì)33個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，33個(gè)采樣點(diǎn)中Cd含量變化范圍為0.04-1.29mg·kg-1，有18個(gè)超過(guò)

5、土壤背景值，占總數(shù)的54.5％，平均值為0.29mg·kg-1，超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)2.0mg·kg-1。As含量變化范圍為15.62-116.9mg·kg-1，全部超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，已達(dá)100％，平均值為30.39 mg·kg-1，其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)15 mg·kg-1。Pb含量變化范圍為9.27-139.1mg·kg-1，有10個(gè)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的30％，平均值為33.49mg·kg-1，低于土壤

6、環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg·kg-1。Cu含量變化范圍為16.14-118.84mg·kg-1，有27個(gè)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的82％，平均值為58.20mg·kg-1，其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)35mg-kg-1。Cr含量變化范圍為43.10-254.63 mg·kg-1，33個(gè)采樣點(diǎn)中有14個(gè)采樣點(diǎn)Cr超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的42％，平均值為90.16mg·kg-1，其超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)90mg·kg-1。Z

7、n含量變化范圍為52.03-184.33 mg·kg-1，有12個(gè)超過(guò)土壤背景值，占總數(shù)的36％，平均值為94.8mg·kg-1，低于土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)100mg·kg-1。Ni含量變化范圍為24.85-96.62mg·kg-1，有26個(gè)采樣點(diǎn)超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，占總數(shù)的79％，平均值為56.10mg·kg-1，超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)40mg·kg-1。三條支流采樣點(diǎn)中重金屬Pb和Zn的均值未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，重金屬C

8、d、As、Cu、Cr和Ni均值超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
　　三條河流中，7種重金屬的變異系數(shù)大小順序是沙河＞黎河＞淋河，7種重金屬的變異系數(shù)大小順序是Cd＞Pb＞Cu＞As＞Cr＞Ni＞Zn，變化范圍在33％～91％之間，沉積物整體空間變異性較弱，離散性強(qiáng)，說(shuō)明河流沉積物中重金屬含量已經(jīng)受到人類(lèi)活動(dòng)的影響。
　　3、土壤重金屬統(tǒng)計(jì)特征:
　　研究區(qū)土壤Cd、As、Pb、Cu、Cr和Zn這幾種重金屬元素的平均值除重金屬

9、元素Cd，其余的平均值均已超過(guò)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，未超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是除Cu以外的重金屬元素的極大值均已超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。除Cd外，其余均超過(guò)河北省土壤背景值，As、Pb、Cu、Cr和Zn的平均含量分別是背景值的2.14、3.30、2.44、2.30和1.40倍，Cd、As、Pb、Cr和Zn則為高度變異。說(shuō)明土壤重金屬空間分布不均勻，離散性較強(qiáng)，重金屬有一定的累積，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。
　　4、沉積物重金屬來(lái)源分析:
　　利用Pea

10、rson相關(guān)性分析方法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)內(nèi)土地利用類(lèi)型面積比例與重金屬兩者之間進(jìn)行分析，表明河流沉積物中Cd的來(lái)源主要是人為來(lái)源，As、Pb的來(lái)源復(fù)雜，以天然來(lái)源為主，有人類(lèi)活動(dòng)干擾，Zn主要為天然來(lái)源，Cu的來(lái)源是天然來(lái)源和人類(lèi)活動(dòng)共同作用的結(jié)果，Ni和Cr的來(lái)源主要是人為源，因此可判定七種重金屬污染不屬于面源污染，屬于點(diǎn)源污染。
　　對(duì)沉積物中33個(gè)重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用相關(guān)性判斷各個(gè)重金屬之間的相關(guān)性，利用聚類(lèi)分析和主成分分析判斷其

11、來(lái)源，結(jié)果近似一致。7種重金屬可以辨識(shí)3個(gè)主成分，第一類(lèi)(Pb和Zn)污染程度較弱，受自然背景值影響;第二主成分Cd、As和Pb屬于人類(lèi)活動(dòng)的工礦業(yè)采冶造成，污染程度較強(qiáng);第三主成分As、Cu主要是自然來(lái)源和人為活動(dòng)所造成。
　　5、水體沉積物重金屬評(píng)價(jià)結(jié)果:地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，Cd有14個(gè)樣號(hào)處于污染狀態(tài)，其中24號(hào)樣點(diǎn)處于中強(qiáng)污染狀態(tài);As有13處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài)，其中10、21、27、32號(hào)樣點(diǎn)處于中等的污染狀態(tài);P

12、b有7處處于污染狀態(tài)，其中10號(hào)樣點(diǎn)處于中等污染狀態(tài);Cu有19處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài)，其中21號(hào)和27號(hào)樣點(diǎn)處于中污染狀態(tài);Cr有9處監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于污染狀態(tài);Zn有3處處于輕污染狀態(tài);Ni有14處處于輕污染狀態(tài)。說(shuō)明沉積物部分樣點(diǎn)已然受到重金屬Cd、As、Pb、Cu、Cr、Zn、Ni的影響。
　　潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，33個(gè)采樣點(diǎn)中七種單項(xiàng)重金屬污染因子的平均數(shù)除重金屬Cd處于中等風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其余重金屬都處于輕微風(fēng)險(xiǎn)程度，于橋