五大连池药泉湖沉积物中重金属污染特征与生态风险评价_五大连池药泉
摘 要:对黑龙江省五大连池药泉湖6个采样点沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg、Cd7个指标的空间分布进行监测调查,并采用瑞典科学家Hakanson潜在生态危害指数法对监测结果进行污染程度评价。结果表明:药泉湖沉积物中Cd和As的含量较高,尤其是Cd的潜在生态危害极强,6个采样点的潜在生态危害均很强,污染最严重处为林业局入水口。
关键词:药泉湖 沉积物 重金属 潜在生态风险指数法
中图分类号:X13 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0155-02
重金属是一类具有较大毒性的污染物,能与生物大分子基团和遗传物质相互作用,导致生物器官畸变、突变、癌变效应,一直备受环境工作者的高度重视[1～2]。大量研究表明,进入水体的重金属污染物绝大部分易于由水相转入悬浮物,随着悬浮物的沉降进入底层,在环境条件变化时沉积物又向水相释放重金属,造成二次污染[3]。因此,水体沉积物能明显地反映湖泊受重金属污染状况。
药泉湖是五大连池风景名胜区七大景区的核心部分之一,不仅是药泉山景区至关重要的生态景点,还是药泉山矿泉水带的重要补给水源,目前已经出现一系列富营养现象,严重影响其景观功能和水产养殖功能,并威胁着地下矿泉水带的安全。
本文依托黑龙江省财政基本科研业务费专项“五大连池药泉湖水质的研究”,对黑龙江省五大连池药泉湖6个采样点沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg、Cd 6个指标进行监测调查,并采用潜在生态危害指数法对监测结果进行污染程度评价,对于了解目前五大连池药泉湖的重金属污染状况和环境保护具有重要的价值。
1 材料与方法
1.1 样品采集
在现场调研和资料分析的基础上,根据药泉湖的形态特征以及监测断面的设置原则设置了6个采样点,分别是S1地震台泉眼入水口、S2林业局入水口、S3石龙入水口、S4深水湖心、S5瀑布出水口和S6水厂涵洞入水口。2010年10月采用抓斗式采样器采集表层0～5cm表层沉积物1kg～2kg,装入密实聚乙烯封口塑料袋,运回实验室放于通风阴凉处,让其自然风干,剔除石头及动植物残体等杂质,使其通过20目尼龙网筛,筛下的样品用四分法缩分至所需量,用研钵磨碎,过120目尼龙网筛,装入棕色广口瓶中,贴上棕色广口瓶中,贴上标签备用。
1.2 分析方法
沉积物样品采用HNO3-HCLO4-HF消化处理后,采用直接吸入火焰原子吸收法测定Cu、Zn、Cr,采用石墨炉原子吸收法测定Cd、Pb,采用氢化物-非色散原子荧光法测定As,采用冷原子荧光法测定Hg。
1.3 潜在生态风险评价
本文选用瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法进行评价。根据这一方法,某一区域沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数Eir及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI可分别表示为: Eir=Tri.CsiCni;RI=∑Eir。
其中Csi为表层沉积物重金属i浓度的实测值;Cni为元素的评价标准,底泥中重金属潜在生态危害程度的划分标准如表1所示,为了在更大程度上反映可能的潜在危害程度,Hakanson提出以现代工业化以前正常颗粒金属的最高背景值为参比值如表2所示。
2 结果与讨论
2.1 药泉湖沉积物中重金属含量
药泉湖6个采样点沉积物中7种重金属元素的含量见表3。
从表3可以看出:重金属Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg、Cd的平均浓度分别为36.078mg/kg、120.155mg/kg、95.554mg/kg、164.107mg/kg、37.933mg/kg、0.139mg/kg、13.930mg/kg。由于测得药泉湖6个采样点底泥pH值在5.59～6.57间,平均值为6.15,故土壤重金属背景值采用的是《土壤环境质量标准》(GBl5618-1995)中标准值的二级标准(6.5<pH值),通过药泉湖6个采样点重金属含量与背景值相比发现,所有底泥样品中Cd和As的含量均超过背景值,其中Cd的平均含量为标准46.43倍,As的平均含量为标准的1.26倍;Cu除了石龙出水口采样点超过背景值为标准的1.19倍,其余均低于背景值;Zn、Pb、Cr、Hg在各个取样点均低于背景值。这表明在所测定的6种底泥重金属中污染最为严重的是Cd和As,其次是Cu,Zn、Pb、Cr、Hg最小。
2.2 药泉湖沉积物中重金属潜在生态风险指数评价
根据药泉湖沉积物中重金属含量分析结果,采用潜在生态危害指数法评价药泉湖沉积物中重金属的潜在生态风险,计算得到各采样点重金属污染的潜在生态危害系数(Eir)和危害指数(RI),如表4所示。
评价结果表明:以单个重金属的潜在生态危害系数来看,6个采样点的Cd的Eir在669.24～1023.90之间,平均Eir为835.80,均大于320,潜在生态危害极强,Cu、Zn、Pb、Cr、As、Hg的Eir在各个采样点均小于40,潜在生态危害轻微;从潜在生态危害指数RI来看,所有采样点的潜在生态危害均很强,RI值在731.40～1114.15之间,这主要由6个采样点底泥中Cd的含量均远超过背景值,而且Cd的毒性响应系数最高造成的。药泉湖中重金属元素的潜在生态危害指数的空间分布规律为林业局入水口＞石龙出水口＞深水湖心＞瀑布出水口＞水厂涵洞入水口＞地震台泉眼入水口。
3 结语
药泉湖沉积物重金属中Cd和As的含量均超过背景值。从潜在生态污染程度分析, Cd的潜在生态危害极强,由于Cd一般可作为施用农药和化肥等农业活动的标识元素,也可能由工业“三废”排放所导致,必须给与高度重视。6个采样点的潜在生态危害均很强,污染最严重处为林业局入水口,该处流经老黑山农田区,因此要注意农业面源对药泉湖的污染。
参考文献
[1] BarbosaJS,CabralT M,Ferreira D N,eta1．Genotoxicity assessment in aquatic environment Impacted by the presence of heavy metals[J]．Eco—toxicology and Environmental Safety,2010,73(3):320～325．
[2] Meetu G,Neera B S．Heavy metal induced DNA changes in aquatic macrophytes:Random amplified polymorphic DNA analysis and identi-fication of sequence characterized amplified region marker[J]．Journal of Environmental Sciences,2009,21(5):686～690．
[3] 郑志侠,潘成荣,丁凡.湖表层沉积物中重金属的分布及污染评价[J].农业环境科学学报,2011,30(1):161.
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