中國(guó)湖泊底泥的重金屬污染評(píng)價(jià)研究
摘要：本文根據(jù)相關(guān)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，統(tǒng)計(jì)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(duì)幾個(gè)重點(diǎn)湖泊底泥重金屬污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，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(yùn)、養(yǎng)殖等功能，對(duì)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(huì)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(chǎng)所和食物來源，其中的污染物質(zhì)可直接或間接地對(duì)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(jìn)一步影響陸地生物和人類。隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，湖泊底泥的污染已嚴(yán)重妨礙了湖泊功能的正常發(fā)揮，因此，弄清底泥污染機(jī)理對(duì)恢復(fù)湖泊生態(tài)環(huán)境有重要意義。
重金屬污染問題是我國(guó)水環(huán)境研究人員最早關(guān)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(xué)者在研究水相中的重金屬污染狀況時(shí)，同時(shí)也會(huì)對(duì)水體底泥的重金屬污染狀況進(jìn)行同步采樣分析。20世紀(jì)80年代以來，廣大學(xué)者對(duì)我國(guó)不同地理區(qū)域的湖泊底泥重金屬污染狀況進(jìn)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(duì)某一具體區(qū)域的某一具體湖泊而進(jìn)行底泥重金屬污染的實(shí)驗(yàn)研究，到目前為止，對(duì)我國(guó)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(jìn)行比較和分析的相關(guān)資料還比較少。本文通過對(duì)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(duì)我國(guó)湖泊底泥中重金屬污染情況進(jìn)行了比較和分析，并對(duì)重點(diǎn)湖泊底泥重金屬污染程度作出了評(píng)價(jià)。
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1中國(guó)湖泊底泥重金屬含量分析
1．1中國(guó)湖泊底泥重金屬含量
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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(yáng)湖、浙江西湖、湖北東湖、江蘇陽(yáng)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(zhǎng)春南四湖、吉林長(zhǎng)白湖、吉林松花湖、黑龍江鏡泊湖21個(gè)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(guó)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(zhǎng)白湖35．7mg/kg、山東月湖6．7mg/kg、山東月湖0．15mg/kg、江西鄱陽(yáng)湖0．03mg/kg、吉林長(zhǎng)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(yán)重，而月湖、長(zhǎng)白湖、鏡泊湖和鄱陽(yáng)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(duì)所研究湖泊不同采樣點(diǎn)底泥重金屬濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出中國(guó)湖泊底泥重金屬含量范圍列于表2。研究表明，中國(guó)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(dá)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？梢，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(guó)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(duì)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(shí)，可能對(duì)生物體產(chǎn)生毒害或負(fù)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(duì)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(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值也有很大差別。
由湖泊所有采樣點(diǎn)底泥中重金屬濃度來看(統(tǒng)計(jì)濃度最高值和最低值均排除未檢測(cè)或未測(cè)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(gè)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(jì)的樣本中都是最低值，其次為鄱陽(yáng)湖、巢湖和西湖。這種分析結(jié)果與表1得出的結(jié)論基本相同，但有一定差距？傮w上，污染較嚴(yán)重的都是滇池、松花湖和太湖，這與3個(gè)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(guān)。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(zhǎng)白湖和鏡泊湖，以及位于北京大學(xué)校園內(nèi)的未名湖，這主要是因?yàn)檫@些湖泊均遠(yuǎn)離城市工業(yè)區(qū)，未受到人類活動(dòng)的強(qiáng)烈干擾。而從采樣點(diǎn)分析來看，鄱陽(yáng)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(guó)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)，超過標(biāo)準(zhǔn)I級(jí)的有6種重金屬元素，其中Cd超標(biāo)高達(dá)3．7倍，Hg超標(biāo)高達(dá)3．3倍，其余都在1倍以內(nèi)。超過標(biāo)準(zhǔn)II級(jí)的仍然有3種，Cd超標(biāo)仍高達(dá)2．1倍；相對(duì)于全國(guó)土壤標(biāo)準(zhǔn)III級(jí)和農(nóng)用污泥控制標(biāo)準(zhǔn)來說，湖泊底泥中重金屬濃度的平均值還未超標(biāo)。但是就所統(tǒng)計(jì)的重金屬濃度范圍值而言，有很多超出這兩個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。
2湖泊底泥重金屬污染評(píng)價(jià)
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