河流沉积物中重金属Cd、Pb时空变化及来源分配研究.pdf
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1、专题与综述-149-河流沉积物中重金属Cd、Pb时空变化及来源分配研究徐 晨1,李圣杰2(1.肥西自来水有限公司,合肥 230601;2.中水淮河规划设计研究有限公司,合肥 230601)摘要:为探明河流沉积物中重金属Cd和Pb的时空变化和污染来源,本研究选取望虞河西岸四条河流的不同季节表层沉积物样品,测定其中重金属含量和Pb同位素比率,综合运用受体模型(PMF)分析和地理信息系统(GIS)插值等方法来确定望虞河西岸的重金属污染来源分配。结果表明:河网区表层沉积物中重金属Cd和Pb含量普遍高于江苏省土壤环境背景值,Cd最高值是背景值的130倍。重金属含量具有季节性变化,Cd在夏季时含量明显升高
2、,而Pb在冬季时含量最高。多种源解析方法显示Pb的主要污染来源是机械冶炼和燃煤,占比81%,而Cd的主要污染来源是有机肥及磷肥,占比约85%。关键词:重金属;来源分配;PMF分析中图分类号:TS5 文献标志码:A DOI:10.20025/ki.CN10-1679.2023-19-51An Integrated Research to Access Heavy Metal Content and Source Apportionment From the River SedimentsXu Chen1,Li Shengjie2(1.Feixi Water Supply Co.,Ltd.,Hef
3、ei 230601,China;2.China Water Huaihe Planning Design and Research Co.,Ltd.,Hefei 230601,China)Abstract:To explore the distribution and sources of heavy metals from the river sediments,the concentrations of Pb and Cd and stable Pb isotopes were analyzed in surface riverbed sediments from the four riv
4、ers in different seasons.The results showed that the content of Pb and Cd in surface sediments was high,which was signifi cantly higher than the environmental background values.There was a signifi cant Cd concentration increase during summer and the concentration of Pb during winter is highest.GIS M
5、apping suggested that Pb pollution originated from point sources,whereas Cd could be traced back to non-point sources.Further identifi ed coal combustion and mechanical smelting activities as potential anthropogenic Pb sources.Positive Matrix Factorization(PMF)indicated that Cd was mainly inherited
6、from agricultural sources.Key words:heavy metals;source apportionment;positive matrix factorization引言重金属毒性大、来源广、不能被微生物降解,是对生物潜在风险极大的富集性污染物1。环境中排放的重金属进入水体后迅速与水中悬浮颗粒物吸附结合,最终储存在水体沉积物中2,3。因此河流沉积物的污染来源对水域重金属污染具有指示作用。先前的文章多采用单一、定性的方法识别重金属的污染来源类型,无法获得重金属的具体来源。本文通过测定不同季节河流沉积物的重金属Cd、Pb含量,了解重金属含量的时空分布。综合运用受体模
7、型(PMF)分析和地理信息系统(GIS)插值等源解析方法来确定河流重金属污染来源分配,以便相互验证并获得更准确可靠的结果。1材料与方法1.1研究区域概况研究区域主要位于江苏省无锡市,主要有福山塘、张家港、锡北运河、九里河、伯渎港等自西向东排水入望虞河的5条河流4,5。该地区的各类社会经济活动,如机械、塑料、有色金属、印刷、食品等重大工业项目,增加了河流污染风险,见图1。图1研究区域工业分布与采样点分布示意 第一作者简介:徐晨(1994-),女,硕士,助理工程师,研究方向:河流重金属污染。专题与综述-150-1.2样品采集与分析分别于2017年11月、2018年3月和2018年6月采集望虞河西岸
8、典型主干河道伯渎港(BD)及其三条支流张塘河(ZT)、古市桥港(GS)和徐塘桥河(XT)共23个监测断面的表层沉积物样品。利用彼得逊抓斗式采样器采集15 cm底泥装入聚乙烯塑料罐中。经冷冻干燥,研磨过筛后测定沉积物重金属含量。沉积物样品(0.5 g)在20 mL比例为1:1:2的HNO3+HClO4+HF混合溶液中硝化10 h6,然后使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS,Agilent 7 500a,美国)分析样品中重金属Cd和Pb的浓度。1.3PMF模型PMF模型是综合了数据中的误差估计来解决一个受限制加权最小二乘线性模型的矩阵分解法7。PMF所需的两个输入文件:样品的浓度值和样品的不确定
9、度。均可以通过公式计算得出。因此,PMF模型能够精准得出不同污染源的贡献值。2结果与讨论2.1重金属含量时间变化望虞河西岸河网区沉积物中重金属Cd和Pb含量,沉积物中的重金属含量范围为Cd 0.0925.15 mgkg-1、Pb 16.32304 mgkg-1,普遍高于江苏省土壤环境背景值8。其中,Cd最大值是背景值的130倍,Pb最大值是背景值的5倍,这反映了采样点区域人为和地质条件的贡献,见表1。表1望虞河西岸表层沉积物中重金属含量均值单位:mgkg-1采样点CdPb伯渎港6.774.1张塘河10.137古市桥港6.924.7徐塘桥河7.351.5江苏省土壤背景值0.12626.2望虞河3
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