玄武湖沉積物中重金屬的垂直分布[1]

1、 第19卷第5期2010年5月長江流域資源與環(huán)境Resources and Environment in the Yangtze BasinVol. 19 No. 5May 2010文章編號 :100428227 (2010) 0520547207玄武湖沉積物中重金屬的垂直分布王沛芳1 ,3 , 鄒麗敏2 ,3 3 , 王 超1 ,3 , 林志評3(1. 河海大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 , 淺水湖泊資源開發(fā)與綜合治理教育部重點實驗室 ,

2、 江蘇 南京 210098 ;2. 同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院長江水環(huán)境教育部重點實驗室 , 上海 200092 ;3. 河海大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 , 江蘇 南京 210098)摘 要 : 選取中國典型城市內(nèi)湖 — — — 南京玄武湖為研究對象 ,采用目前運用較為廣泛的歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試分析委員會(now the Standards ,Measurements and Testing Programme) 推薦的 BCR 連續(xù)提取法對沉

3、積物中 Pb、 Cd、 Ni、 Zn、 Cr和 Mo 6 種重金屬形態(tài)在垂向上的分布進行測定 ,并對其潛在遷移風(fēng)險進行討論。結(jié)果表明 :玄武湖沉積物中 6 種重金屬總量由大到小的順序為 :Zn > Cr > Mo > Ni > Pb > Cd ,含量分別為 148180～244112、 112155～135178、 55119～77130、 41142～49181、 8157～20105 和 1129～11

4、73 mg/ kg ,除 Pb 外均高于南京土壤環(huán)境背景值。在 50 cm 的柱狀沉積物樣品中 ,Pb 與 Cd 主要以可氧化態(tài)和殘渣態(tài)存在 ,Mo 、 Ni、 Zn 和 Cr 主要以殘渣態(tài)為主要的存在形態(tài)。6種重金屬的總量與不同形態(tài)在垂向上的分布因金屬種類不同有所差異。玄武湖沉積物中含有豐富的有機質(zhì)(810 %～1110 %) ,且 p H 值為偏酸性至近中性 (5182～7113) ,沉積物中的重金屬具有較高的潛在遷移風(fēng)險 ,在城市

5、湖泊污染治理中應(yīng)予以足夠的重視。關(guān)鍵詞 : BCR ; 形態(tài) ; 重金屬 ; 城市湖泊 ; 沉積物文獻標(biāo)識碼 : A收稿日期 :2009205215 ;修回日期 :2009207220基金項目 :國家重大基礎(chǔ) “973” 研究課題(2008CB418203) ;國家科技專向(2008ZX071012008) ;教育部新世紀人才計劃(NCET20720254)作者簡介 :王沛芳(1973～ ) ,女 ,河北省保定人 ,教授 ,博士 ,

6、主要從事水環(huán)境保護和生態(tài)修復(fù)方面的研究. E 2mail :pfwang2005 @hhu. edu. cn3 通訊作者 E2mail :zou. limin @163. com重金屬污染不同于其他類型污染 ,具有隱蔽性、長期性、 不可逆轉(zhuǎn)性等特點[1 ] 。進入環(huán)境中的重金屬難被生物降解 ,且會通過生物富集和放大作用對生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成直接和間接威脅。因此 ,由重金屬引起的環(huán)境污染問題日益受到關(guān)注[2 ] 。進入水體的重金屬可通過絮凝或沉淀

7、作用進入沉積物。具有源、 匯雙重作用的沉積物在重金屬的污染研究中至關(guān)重要。一般來講 ,沉積物重金屬總量可作為評價水環(huán)境污染程度的一個重要指標(biāo) ,但它不能真正反應(yīng)其潛在的生態(tài)危害性[3 ] ,因為沉積物中的重金屬具有不同的賦存形態(tài) ,形態(tài)不同其環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)不同 ,甚至來源也不同[4] 。因此重金屬的形態(tài)分析可以提供更多的有關(guān)重金屬的潛在遷移性、 生物有效性及其生態(tài)毒性等方面的有效信息[5] 。中國湖泊沉積物中重金屬的形態(tài)研究主要集中

8、在大型的自然湖泊沉積物表層[6 ,7 ] ,應(yīng)用方法多為Tessier 提出的五步連續(xù)提取法[8 ] ,而 BCR 連續(xù)提取法應(yīng)用較少 ,只在太湖表層沉積物研究中有所應(yīng)用[9 ,10 ] 。 BCR 方法是歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試委員會針對因采用提取劑、 操作方法的不同 ,導(dǎo)致重金屬形態(tài)的連續(xù)提取技術(shù)雖很多 ,但實驗數(shù)據(jù)及結(jié)論相差較大、 難以比較[11]的現(xiàn)狀 ,在綜合已有的重金屬形態(tài)提取方法的基礎(chǔ)上 ,提出的新方法[12 ] 。研究表明 ,該方法

9、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好 ,提取精度較高 ,不同研究結(jié)果具有較好的可比性。城市湖泊與大型的自然湖泊不同 ,它通常作為景觀以及休閑場所 ,并且吸納城市的生活污水、 工業(yè)廢水及地表徑流[13 ] ,污染較大型自然湖泊更為嚴重 ,與當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康有著更重要和更緊密的聯(lián)系[14] 。然而 ,對城市湖泊沉積物重金屬形態(tài)的研究較為薄弱 ,所以 ,筆者采集了中國典型城市湖泊 — — — 南京玄武湖的沉積物 ,采用目前運用較為廣泛 BCR 連續(xù)提取法測定了

10、 Cr 、 Cd、 Mo 、Ni、 Pb 和 Zn 6 種重金屬在垂直方向上的總量及形態(tài)分布 ,為城市湖泊的重金屬污染治理提供潛在生態(tài)風(fēng)險的相關(guān)信息 ,也為流域性的湖泊和河道的重Y = - 0. 28 X + 63. 71( R2 = 0. 75 , P Cr > Mo > Ni > Pb > Cd ,含量分別為 148180～244112、 112155～135178、 55119～77130 、 41142

11、～49181、 8157～20105 和 1129～1173 mg/ kg。Cd 總量在玄武湖沉積物 50 cm 剖面內(nèi)變化不明顯 ;Pb 和 Ni 總量的變化趨勢相似 ,表層較高 ,15 cm 處達到最低 ,15～50 cm Pb 和 Ni 總量數(shù)值趨于穩(wěn)定狀態(tài) ,變化不大。其中 , Pb 含量主要與玄武湖瀕臨火車站、 長途汽車站并處于交通要道有密切聯(lián)系。汽油中的 Pb 隨尾氣、 車胎中的 Pb 隨磨損進入街道揚塵 ,進而隨干濕沉降進

12、入湖泊 ,很快沉降到底部 ;Cr 和 Mo 總量在玄武湖沉積物垂直剖面內(nèi)變化規(guī)律相似 ,在 0～10 cm 含量無明顯差別 ,15 cm 處達到最低 ,30 cm 處達到最高。其中 Cr 的主要來源應(yīng)為污水處理廠水中殘留及化肥和農(nóng)藥流失[19 ] 。隨著種植業(yè)日益擴展及污水處理廠處理水量的增加 ,Cr 含量在 0～15 cm 呈逐漸增加趨勢 ;Zn總量受到種植業(yè)施加的化肥農(nóng)藥的流失的嚴重影響 ,表層 Zn 總量最高 ,隨深度的增加含量逐

13、漸降低 ,所以在玄武湖的種植過程中要努力控制化肥農(nóng)藥的流失。將玄武湖沉積物重金屬總量與南京市土壤環(huán)境背景值[20 ] ( Mo : 216、 Cd : 0119、 Cr : 5910、 Zn : 7618、Ni :3510 mg/ kg) 對比發(fā)現(xiàn) ,Mo 、 Cd 的樣品含量超出背景值 21123～29173 倍、 6179～9111 倍 ,Cr 、 Zn、Ni 超出背景值 1191～2130 倍、 1194～2161 倍和1118～

14、1142 倍 ,可見玄武湖沉積物的 Mo 、 Cd 處于重度污染狀況 ,Cr 、 Zn 和 Ni 的污染程度較輕。圖 2 玄武湖沉積物中重金屬總量垂直變化Fig. 2 Vertical Variation of Total Contents of HeavyMetals in the Sediment Profiles of Xuanwu Lake2. 3 沉積物中重金屬形態(tài)的垂直分布沉積物中重金屬元素形態(tài)的測定采用 BCR