中國湖泊底泥的重金屬污染評價研究
摘要:本文根據(jù)相關研究,搜集了中圍不同區(qū)域湖泊底泥重金屬含量及其某些湖泊底泥巾重金屬含量背景值,對數(shù)據(jù)進行處理和分析,統(tǒng)計了巾圍湖泊底泥中重金屬含量的范圍,分析了不同湖泊底泥重金屬的濃度情況,對幾個重點湖泊底泥重金屬污染程度進行了評價,提出了防治湖泊底泥重金屬污染的措施。
湖泊是重要的多功能地表水資源,具有灌溉、防洪、航運、養(yǎng)殖等功能,對調(diào)節(jié)氣候、維持生態(tài)平衡有著重要的生態(tài)功能。底泥作為湖泊生態(tài)環(huán)境的重要組成部分,在湖泊水體環(huán)境中具有特殊的重要性。一方面,底泥可以吸附水體中的污染物,降低水質(zhì)污染程度,一旦條件發(fā)生變化,污染物會重新釋放出來,影響上覆水體的水質(zhì);另一方面,底泥又是底棲生物的主要生活場所和食物來源,其中的污染物質(zhì)可直接或間接地對水生生物產(chǎn)生致毒致害作用,并通過生物富集、食物鏈放大等過程進一步影響陸地生物和人類。隨著工業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展,湖泊底泥的污染已嚴重妨礙了湖泊功能的正常發(fā)揮,因此,弄清底泥污染機理對恢復湖泊生態(tài)環(huán)境有重要意義。
重金屬污染問題是我國水環(huán)境研究人員最早關注的重要問題之一,由于底泥在水環(huán)境中的重要作用,多數(shù)學者在研究水相中的重金屬污染狀況時,同時也會對水體底泥的重金屬污染狀況進行同步采樣分析。20世紀80年代以來,廣大學者對我國不同地理區(qū)域的湖泊底泥重金屬污染狀況進行了較廣泛的研究,研究所涉及的重金屬元素包括Fe、Mn、Hg、Cd、Zn、Cu、Cr、As、Ni、Se、Co、Ni等,積累了豐富的數(shù)據(jù)。但是,以前的研究主要是針對某一具體區(qū)域的某一具體湖泊而進行底泥重金屬污染的實驗研究,到目前為止,對我國不同區(qū)域的眾多湖泊底泥的重金屬含量及污染情況從整體上進行比較和分析的相關資料還比較少。本文通過對不同區(qū)域湖泊重金屬元素(主要為Cu、Cd、Pb、Zn、HAs、Ni、Cr8種重金屬)含量及背景值數(shù)據(jù)的搜集和處理加工,對我國湖泊底泥中重金屬污染情況進行了比較和分析,并對重點湖泊底泥重金屬污染程度作出了評價。
1中國湖泊底泥重金屬含量分析
1.1中國湖泊底泥重金屬含量
本研究主要搜集了貴州紅楓湖、云南洱海、滇池的內(nèi)草海~u#t-草海、江西鄱陽湖、浙江西湖、湖北東湖、江蘇陽澄湖、江蘇太湖、江蘇梅梁湖、上海淀山湖、安徽巢湖、南京玄武湖、山東榮城月湖、山東南四湖、河北白洋淀、北京未明湖、北京昆明湖、長春南四湖、吉林長白湖、吉林松花湖、黑龍江鏡泊湖21個湖泊的資料。圖1為所研究湖泊的區(qū)域分布圖。這些湖泊主要分布在東部和南部沿海地區(qū)。表1是中國主要湖泊底泥中重金屬含量的平均值,從平均值分析,可以看出,滇池中Cu、Zn、Pb、Cd和Ni的濃度在這些湖泊中是最高的,分別為:920,2208,647,164.8和466mg/kg,底泥中Cr的最高濃度出現(xiàn)在洱海,為130mg/kg,Hg的最高濃度出現(xiàn)在松花江,為2.10mg/kg,As的最高濃度出現(xiàn)在太湖,為21.4mg/kg。Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Hg、Ni和As的最低濃度分別出現(xiàn)在北京未名湖12.0mg/kg、山東月湖l7.3mg/kg、吉林長白湖35.7mg/kg、山東月湖6.7mg/kg、山東月湖0.15mg/kg、江西鄱陽湖0.03mg/kg、吉林長白湖20.0mg/kg、黑龍江鏡泊湖7_3mg/kg。由此可以看出,滇池、太湖、松花湖底泥重金屬含量較高,污染較嚴重,而月湖、長白湖、鏡泊湖和鄱陽湖底泥某種重金屬含量較低,尤其是月湖,3種重金屬元素濃度均為最低值。對所研究湖泊不同采樣點底泥重金屬濃度數(shù)據(jù)進行處理,得出中國湖泊底泥重金屬含量范圍列于表2。研究表明,中國湖泊底泥中重金屬含量變化較大,一方面是不同重金屬元素的濃度有很大差異,底泥中濃度最大值為重金屬Zn,其最高濃度2208mg/kg;濃度最低的Hg,其最小濃度為0.01mg/kg,兩者差值高達2000mg/kg之多。另一方面,同一種重金屬在不同湖泊底泥中的差值也很大:差值最大的重金屬為Zn,其濃度最大值與最小值相差2206.4mg/kg;相差倍數(shù)最多的是Hg的濃度,最大值是最小值的4609倍。可見,由于湖泊所在區(qū)域不同決定了湖泊及其周圍的自然生態(tài)環(huán)境也不相同,因此所受到重金屬污染的程度有較大差異。從表2中還可以看出,中國湖泊底泥中平均濃度最高的重金屬是Zn(160.64mg/kg),其次為:Cr(67,55mg/kg)>Ni(53.02mg/kg)>Cu(48.03mg/kg)>Pb(38.03mg/kg)>As(13.55mg/kg)>Cd(O.94mg/kg),最小為Hg(0.64mg/kg),但這并不代表各種重金屬對水體造成的污染程度。各種重金屬元素在生物體內(nèi)需求量和毒性是不同的,一些重金屬是生命正常生理代謝所必不可少的,稱之為生命必需微量元素,如Cu、Zn,生命必需微量重金屬元素超過一定劑量時,可能對生物體產(chǎn)生毒害或負面影響。其他一些重金屬元素,如Cr、Cd、Hg、Pb、As等是生命非必需重金屬元素,環(huán)境中的這些重金屬元素往往對生物和人體具有很大的毒害作用。因此衡量各種重金屬在底泥中是否超標的標準值也有很大差別。
由湖泊所有采樣點底泥中重金屬濃度來看(統(tǒng)計濃度最高值和最低值均排除未檢測或未測出值的樣本),這8種重金屬元素濃度最高值的湖泊主要集中在滇池、松花湖和太湖這3個湖泊,Cu、Cd、Pb、Zn4種重金屬的最高濃度值都出現(xiàn)在滇池的內(nèi)草海,松花湖和太湖分別占據(jù)兩種重金屬濃度最高值;底泥中重金屬濃度最低值主要分布在月湖,月湖底泥中5種重金屬在所統(tǒng)計的樣本中都是最低值,其次為鄱陽湖、巢湖和西湖。這種分析結果與表1得出的結論基本相同,但有一定差距。總體上,污染較嚴重的都是滇池、松花湖和太湖,這與3個湖泊所在的地理區(qū)位周圍多分布中小型無環(huán)保措施的工礦企業(yè)有關。重金屬含量均較低的主要為山東月湖,其中5種重金屬元素Cu、Cd、Pb、Zn、Cr均為最低濃度,月湖底泥沉積物處于自然沉積狀態(tài),沒有出現(xiàn)污染現(xiàn)象IJ引,而從平均值來看,還有長白湖和鏡泊湖,以及位于北京大學校園內(nèi)的未名湖,這主要是因為這些湖泊均遠離城市工業(yè)區(qū),未受到人類活動的強烈干擾。而從采樣點分析來看,鄱陽湖、巢湖和西湖底泥均屬某一種重金屬濃度較低,局部底泥重金屬濃度很高,而且其底泥中不同重金屬污染程度也有很大差異。
重金屬含量的平均值以全國土壤質(zhì)量標準為參照(表3)。由圖2可以看出,除As、Cr外,其他6種重金屬元素都已超標,超過標準I級的有6種重金屬元素,其中Cd超標高達3.7倍,Hg超標高達3.3倍,其余都在1倍以內(nèi)。超過標準II級的仍然有3種,Cd超標仍高達2.1倍;相對于全國土壤標準III級和農(nóng)用污泥控制標準來說,湖泊底泥中重金屬濃度的平均值還未超標。但是就所統(tǒng)計的重金屬濃度范圍值而言,有很多超出這兩個衡量標準。
2湖泊底泥重金屬污染評價
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