高邮湖表层沉积物污染分析及重金属生态风险评价.pdf
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1、环境污染与治理-109-高邮湖表层沉积物污染分析及重金属生态风险评价贾 军,毕 凡(江苏省苏力环境科技有限责任公司,江苏 南京,210036)摘要:本文以高邮湖为例,选取湖区10个表层沉积物监测点位,研究测定2022年4个季度表层沉积物中总氮、总磷、粒度以及重金属(Hg、Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Ni)的含量,并采用综合污染指数法评价总氮和总磷,采用潜在生态风险指数法评价重金属的潜在风险。结果表明:总氮、总磷的单项污染指数(STN、STP)范围分别为1.032.83和0.691.34,平均值分别为2.01和1.06,分别达到了重度污染和中度污染水平。总氮含量的空间分布差异特征较为明显
2、,主要富集区在湖体东部和东北部,总磷污染空间分布未呈现明显的地理特征。全湖各个点位除Cd处于中度风险外,其他重金属均处于低风险状态。重金属的综合生态风险RI值为108.5,略高于低风险阈值,处于中度风险水平。关键词:表层沉积物;氮和磷;重金属;潜在生态风险中图分类号:TS5 文献标志码:A DOI:10.20025/ki.CN10-1679.2023-15-36Pollution Analysis of Surface Sediments and Ecological Risk Assessment of Heavy Metals in Gaoyou LakeJia Jun,Bi Fan(Ji
3、angsu Suli Environmental Science and Technology Co.,Ltd.,Nanjing 210036,China)Abstract:Taking Gaoyou Lake as an example,ten surface sediment monitoring sites in the lake area were selected to study the total nitrogen,total phosphorus,grain size,and heavy metal(Hg,Cu,Zn,Pb,Cr,Cd,As,Ni)contents of sur
4、face sediments in four quarters of 2022.The comprehensive pollution index method was used to evaluate total nitrogen and total phosphorus,and the potential ecological risk index method was used to evaluate the potential risk of heavy metals.The results show that the single pollution index of total n
5、itrogen ranges from 1.03 to 2.83,with an average of 2.01.The degree of total nitrogen is severe;total phosphorus ranges from 0.69 to 1.34,with an average of 1.06.The degree of total phosphorus is medium.The spatial distribution difference of total nitrogen content is obvious.The main enrichment area
6、s are in the eastern and northeastern parts of the lake,and the spatial distribution of total phosphorus pollution doesnt show obvious geographical characteristics.All the heavy metals in the lake are in low risk except for Cd,which is in moderate risk.The integrated ecological risk index(RI)of heav
7、y metals was 108.5,slightly exceeding the low-risk threshold and reaching a moderate risk level.Key words:surface sediment;nitrogen and phosphorus;heavy metals;potential ecological risk引 言湖泊沉积物主要受外源输入和水生生物残留等因素影响形成,其含有大量污染物和营养盐,例如重金属、氨、磷等1,同时还存在难以被降解的有机物。因此,湖泊沉积物是导致湖泊中营养盐积累的关键因素之一,当水中的溶解氧浓度较低(DO1 mg
8、/L)时,沉积物中的氨营养盐会被释放,导致水体再次受到污染,从而加剧水体富营养化问题。此外,沉积物粒度是衡量沉积介质能量和沉积盆地能量的一种代用指标,可以真实地反映污染物在湖泊生态系统中的迁移、转化过程2。高邮湖湖底普遍存在表层沉积物,主要来自于湖西入湖河流所挟带进入湖区的泥沙及水产养殖、岸边水土流失等带来的污染及降尘等3。以高邮湖作为研究对象,本文选取10个表层沉积物监测点位,研究测定了2022年4个季度表层沉积物中总氮、总磷、粒度以及重金属(Hg、Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、As、Ni)含量,分析时空分布对表层沉积物污染的影响。通过对湖泊表层沉积物中各项污染物进行监测和评价,明确其污染水
9、平,分析其污染物来源,对强化湖泊管理具有重要意义。1材料与方法1.1样品的采集与处理本次调查在高邮湖设置10个表层沉积物采样点,以一年4个季度为周期,每个季度采集1次,共计采样4次。湖泊样点数目 第一作者简介:贾军(1987-),男,硕士,工程师,研究方向:环境监测。环境污染与治理-110-以及位置的选取是结合高邮湖水域面积、形态、入湖河流等自然属性和水环境常规监测点分布定出。使用Shipek抓斗采集表层沉积物样品,并将采集到的表层沉积物样品迅速置于1 L广口瓶中密封,返回实验室后立即进行样品前处理。1.2研究方法检测指标包括表层沉积物总氮、总磷、有机质以及重金属含量,还包括沉积物粒度空间分布
10、和粒径大小等方面。本研究沉积物待测样品采用过硫酸盐氧化法测定总氮和总磷;采用HNO3-HF-HClO4法进行消解,重金属元素铬、铜、镍、铅和锌采用ICP-AES原子发射光谱仪测定;镉采用石墨炉原子吸收分光光度法测定;汞采用H2SO4-HNO3-K2CrO7法消解,砷采用H2SO4-HNO3消解,均采用HG-AFS原子荧光光谱仪测定。2结果与分析2.1氮、磷污染 2.1.1 总氮和总磷的季节污染图1高邮湖各点位表层 沉积物总氮(上)、总磷(下)含量的季节变化通过对2022年的4次调查进行分析,各采样点各季度表层沉积物总氮含量介于1 034.72 833.7 mg/kg,全湖平均值为2 005.6
11、 mg/kg,参考全国河流湖泊水库底泥污染状况调查评价,均值高于2 000 mg/kg的为四级断面。从各点位的季度变化情况来看(图1),夏季高邮湖总氮含量较高,各点位均值为2 187.6 mg/kg;冬季总氮含量较低,各点位均值为1 894.0 mg/kg。各采样点各季度表层沉积物总磷含量介于290.5563.1 mg/kg,参考全国河流湖泊水库底泥污染状况调查评价,各点位总磷的监测结果都为低于730 mg/kg的一级断面,全湖表层沉积物总磷平均值为445.7 mg/kg,为一级断面。从各点位的季度变化情况来看(图1),冬季高邮湖总磷含量较高,各点位均值为472.2 mg/kg;秋季总磷含量较
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