太湖北部湖灣沉積物毒害污染物分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)——以重金屬和多環(huán)芳烴為例.pdf

1、改革開放以來(lái)，隨著太湖流域工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展和人口數(shù)量的增加，流域內(nèi)用水量及工業(yè)廢水排放量逐年增大，同時(shí)流域水土流失，農(nóng)藥及化肥進(jìn)入湖區(qū)，致使太湖水質(zhì)污染嚴(yán)重，尤其是處于太湖西北部地區(qū)的竺山灣、梅梁灣和貢湖灣。污染物的排入使得沉積物的淤積和污染更加嚴(yán)重，當(dāng)水動(dòng)力條件改變（浪、湖流、航運(yùn)及生物擾動(dòng)）時(shí)，沉積物中的污染物再次向上覆水體釋放，對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生“二次污染”。因此，在外源污染得到有效控制后，研究太湖流域內(nèi)的內(nèi)源污染顯得更加重要。本文針對(duì)太湖

2、北部湖灣的水質(zhì)及水域功能（飲用水水源地）特點(diǎn)，以湖心區(qū)為對(duì)照，選取竺山灣、梅梁灣、貢湖灣和湖心區(qū)為研究區(qū)域，并擬定沉積物中重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和16種多環(huán)芳烴為主要研究對(duì)象，分析太湖沉積物中持久性有毒污染物的污染特征，評(píng)價(jià)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并通過持久性有毒污染物的垂直分布、沉積通量分布規(guī)律，來(lái)源解析、探明其歷史排污情況；進(jìn)一步分析沉積物-水界面處各重金屬元素?cái)U(kuò)散通量，估算太湖沉積物中重金屬的內(nèi)源釋放。主要得出以下結(jié)論：

3、r>　　（1）太湖北部湖灣及湖心區(qū)部分重金屬存在一定程度的富集，存在輕微的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分別為0.34、89.33、36.53、49.29、15.20和87.86 mg?kg-1，分別超出太湖沉積物背景值的1.3、1.1、1.9、1.5、0.9和1.5倍。從空間分布來(lái)看，表層沉積物中重金屬平均含量由大到小排序?yàn)椋后蒙綖?梅梁灣>貢湖灣>湖心區(qū)。1980年以前，沉積物中各重金屬的含量和沉積通量

4、隨時(shí)間的變化較小，而在1980年以后均呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，分別在2004年和2000年達(dá)到最大值。富集系數(shù)表明元素Ni、Cu存在不同程度的富集，而Cd、Cr、Pb和Zn均未發(fā)生富集，結(jié)合主成分分析推測(cè)Cd、Cr、Cu、Ni和Zn這5種元素可能來(lái)源于工業(yè)廢水和生活污水的排放，Pb來(lái)源于交通污染源。6種重金屬元素的生態(tài)危害程度由大到小排序?yàn)椋篊d> Ni>Cu>Pb>Cr>Zn，均無(wú)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。重金屬綜合生態(tài)危害指數(shù)（RI）值顯示，太湖

5、整體上處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其中竺山灣（ZS1）達(dá)到中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。1980年以前，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)間變化較小，而自1980年以后呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，2000年達(dá)到最大值，之后又逐漸遞減，尤其以Cd貢獻(xiàn)最大，達(dá)到較強(qiáng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
　　（2）太湖北部湖灣（竺山灣、梅梁灣、貢湖灣）及湖心區(qū)的沉積物-水界面，重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn均呈現(xiàn)出由沉積物孔隙水向上覆水釋放的特征，存在潛在釋放風(fēng)險(xiǎn)。太湖北部湖灣及湖心區(qū)沉積物-水界面以

6、上（0~20cm）的上覆水中重金屬As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn平均含量分別為5.11、3.19、13.86、14.25、12.12和62.66 ug?L-1，符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。重金屬元素在各湖灣隨深度的變化，其孔隙水中濃度有一定的波動(dòng)趨勢(shì)。太湖沉積物-水界面擴(kuò)散通量表明，重金屬Cd、Ni和Zn在竺山灣存在由上覆水向沉積物孔隙水釋放的特征，表現(xiàn)為“匯”的作用，且Zn的擴(kuò)散通量最高，達(dá)到

7、11.65 ug?m-2?d-1；重金屬As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在梅梁灣、貢湖灣和湖心區(qū)均均存在明顯的內(nèi)源釋放特征，存在一定的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。表層沉積物間隙水IWCTU值顯示，Cd、Cu和Pb可能會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生毒性；NI指數(shù)的平均值為3.06，說明太湖表層沉積物孔隙水中重金屬存在較強(qiáng)的污染。
　?。?）太湖北部湖灣及湖心區(qū)沉積物中多環(huán)芳烴處于輕度污染水平，處于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。表層沉積物中16種多環(huán)芳烴總量范圍為356.11~8

8、80.61 ng·g-1，平均值為548.67 ng·g-1，處于輕度污染水平，其中以中環(huán)和高環(huán)為主，苯并［b］熒蒽、苯并［k］熒蒽、菲、熒蒽和芘這5種組分含量占∑PAHs的68％。從空間分布來(lái)看，表層沉積物中多環(huán)芳烴平均含量由大到小排序?yàn)椋后蒙綖?貢湖灣>梅梁灣>湖心區(qū)。1980年以前，沉積物中多環(huán)芳烴的含量和沉積通量隨時(shí)間的變化較小，而1980年以后呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在2000年達(dá)到峰值。太湖表層沉積物中多環(huán)芳烴的污染來(lái)源主要