重金属镍污染土壤的生态风险评价
土壤污染调查与评估方法
土壤污染调查与评估方法构建一个可持续的环境，对于人类的生存和发展至关重要。
而土壤作为生态系统的重要组成部分，其质量的好坏直接关系着生态系统的稳定性和健康，因此，土壤污染的调查与评估变得尤为重要。
本文将介绍土壤污染调查与评估的方法。
一、土壤污染调查方法1.采样方法在进行土壤污染调查时，采样是十分重要的一步。
合理的采样方法能够保证样品的代表性，从而准确获取土壤样品的污染情况。
一般采用随机采样和网格采样两种方法。
随机采样是在研究区内随机选择样点，网格采样则是按照一定的网格规则选择样点位置。
2.样品处理与分析采样回来的土壤样品需要经过处理与分析，以确定土壤中的污染物含量。
常用的样品处理方法包括干燥、研磨和筛分等。
而分析方法则包括物理、化学和生物学等多个方面。
比如物理方法可以通过粒径分析来了解土壤颗粒的组成，化学方法可以测定土壤中重金属和有机物的含量，生物学方法可以通过培养土壤细菌来评估土壤的微生物活性。
二、土壤污染评估方法1.风险评估土壤污染的调查结果需要进行风险评估，以判断土壤对生物、生态以及人类健康的潜在风险。
风险评估一般包括风险识别、风险特征描述和风险评价等步骤。
识别阶段通过收集污染物、敏感物种和接触途径等信息，确定污染的存在与潜在风险。
特征描述阶段通过定量分析评估土壤污染的程度和范围，并对潜在影响进行描述。
评价阶段则通过比较以确定土壤污染对人或环境产生的潜在危害。
2.土壤修复评估在确定土壤污染存在风险后，需要进行土壤修复评估，以确定合适的土壤修复方案。
土壤修复评估一般包括修复对象、修复目标、修复技术和修复措施等内容。
修复对象是指受污染土壤的特征和性质，修复目标用于确定修复后的土壤质量要求，修复技术则是指各种修复手段和方法，修复措施则是具体的操作步骤。
三、土壤污染调查与评估的意义1.保护环境土壤污染调查与评估的意义在于及时发现和解决土壤污染问题，从而保护环境的可持续性。
通过评估土壤污染的程度和范围，可以引导制定合理的土壤修复方案，从而减少对生态系统的不良影响。
宜宾市江安县稻田土壤重金属现状评价
宜宾市江安县稻田土壤重金属现状评价吴到懋;李茂洁;熊春莲;黄刚;王敏;余利军【摘要】为了解宜宾市江安县稻田土壤重金属现状,以土壤中常见且与人类密切相关的8种重金属元素(砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅、锌)为研究对象,对不同方位、不同类型的表层土壤及对应区稻米中重金属元素进行了检测,并参照相关背景值和国家标准评价土壤环境质量及重金属污染程度.以国家土壤二级标准值为参照,该地区镉污染最严重,受污染比例高达77.1％,根据内梅罗综合污染指数评价结果,约1/3样点存在生态安全隐患.以背景值为参照,江安县重金属潜在生态风险指数较低,为134.59,处无风险状态.单项风险系数大小为:汞＞镉＞砷＞铅＞铜＞镍＞铬＞锌,潜在生态风险指数在空间上分布规律为:北部＞中部＞南部,交通干道区＞农业耕种区＞工业集中区＞自然保护区,平地＞河漫滩＞丘陵.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2015(034)004【总页数】8页(P128-135)【关键词】江安县;稻田土壤;重金属;现状评价【作者】吴到懋;李茂洁;熊春莲;黄刚;王敏;余利军【作者单位】四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000;四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000;四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000;四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000;四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000;四川省宜宾市环境监测中心站,四川宜宾644000【正文语种】中文【中图分类】X825· 环境评价·近年来，伴随我国城市化的快速发展，土壤污染问题日益凸显，土壤环境遭受工农业生产、降尘及酸雨等多方面约90%污染物的威胁[1]。
污染物中的重金属以其难于被生物降解、迁移性小、不可逆转的特性[2]，不断在土壤中富集，由此引起的土壤污染问题不断加剧。
据环保部和国土资源部2014年联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》，全国耕地土壤超标点位占19.4%，由此推算，约3.5亿亩耕地被污染。
《土壤重金属风险评价筛选值 珠江三角洲》
3 术语和定义 3.1 珠江三角洲 Pearl River Delta 珠江三角洲地区行政辖区包括广州、深圳、珠海、东莞、中山、江门、佛山和惠州市的惠城区、惠 2 阳、 惠东、 博罗， 肇庆的端州区、 鼎湖区、 高要、 四会、 土地面积41 698 km（占广东省土地面积的23.4%） ， 范围为东经111°59.7′- 115°25.3′、北纬21°17.6′- 23°55.9′东至惠东，西至恩平，南至珠江 口海岸，北至从化。
3.2 土壤 soil 土壤是具有矿物质、有机质、水分、空气和生命有机体的地球表层物质。本标准中主要指农业耕地 土壤以及城市、工业、交通用地土壤。 3.3 土壤环境背景值 Background values of soil environment 土壤环境背景值是指经长期自然演变且未受人类活动明显影响的土壤本身的化学元素含量。 真正的 土壤自然背景值已很难取得。 区域土壤环境背景值是通过在尽可能不受或少受污染影响的土壤上进行大 量土壤调查经统计取得， 它有可能含有微量或极少量污染物。 可以认为它是在当前条件下人为来源污染 物含量最少的土壤，对人体和生态是安全的（少数异常区高背景土壤除外）。 3.4 土壤污染风险筛选值 Risk Screening Values for Soil Contamination 采用通用的区域风险评估法制订， 以污染物的每日允许摄入剂量为计算该值的出发点， 根据划分的 各类用地方式，确定风险受体、暴露途径，进行各个暴露途径的计算，得出保护人体健康的各类用地方 式的土壤污染筛选值。 该值主要作用为： 当土壤环境污染物含量低于该筛选值时， 一般不会有污染危害， 而高于该值的土壤，对人体健康安全存在较高的风险，需做进一步的场地安全风险调研。 4 土壤污染风险筛选值 本标准规定的珠江三角洲地区土壤污染风险筛选值见表 1. 表 1 土壤污染风险筛选值 珠江三角洲地区
建设用地土壤污染状况调查及风险评估
建设用地土壤污染状况调查及风险评估摘要：土壤资源是社会发展的重要基础，随着城市建设进程的加快，土地资源供需矛盾日益突出，特别是各种生产建设所造成的土壤污染程度的不同，极大地影响了土壤资源的可持续发展。
以建设用地为对象，对土壤污染现状进行调查分析，分析污染的原因和影响，并采取措施优化。
但目前，建设用地土壤污染状况调查存在诸多不足，如现场调查不足、取样点设置不当、检测因素统一、检测工艺不规范等，无法保证调查结果的可靠性，是亟待解决的重要问题。
本文从建设用地土壤污染调查的重要性出发，简要分析了调查现状中存在的问题，并针对问题提出了对策，进一步提高了调查结果的可靠性，为后续的污染防治提供了可靠的支持。
关键词：建设用地；土壤污染状况调查；风险评估前言随着我国经济的快速发展，城市规模不断扩大，城市产业结构也在不断调整。
在调整过程中，原有的工业用地、住宅用地和公共建设用地不断进行拆除重建，在拆除过程中，将用于服务用地和住宅用地，导致污染的出现和扩大，如果不及时进行调查、管理和修复，将对社会环境和人体健康造成不可弥补的危害。
对建筑工地进行环境调查和风险评估具有重要意义。
1.建设用地土壤污染调查内容1.1现场基本情况调查现场土壤污染调查通常采用系统调查方法，现场基本情况调查是其中最重要的内容之一。
项目组在进行建设用地现场调查时，需要完成资料收集、实地调查、人员访谈等相关工作，深入了解建设用地的历史变迁、内部条件、周边环境和地块规划等情况。
要通过建设用地所在地历史数据的收集、不同时期土地利用和土地功能变化的清晰度，摸清土地历史数据信息，在历史数据的收集和研究中，尽可能查阅相关数据，收集足够的数据支持调查成果，特别是历史影像资料，特别关注土壤及周边地区存在重污染工业企业的情况，以及对工业企业生产经营情况的研究，重点关注企业使用的原辅料、生产工艺，布局和废物的产生和处置。
在野外调查中，需要对现场及其周围的自然环境，包括地形地貌、气候条件、水文条件等进行全面的调查分析。
秦淮河底泥重金属污染评价
收稿日期2623 修改日期22作者简介吴晓霞(—),女,广西南宁人,南京晓庄学院生物化工与环境工程学院讲师,研究方向水环境监测2009年11月第6期南京晓庄学院学报JOURNAL OF NANJ I NG X I A OZ HUANG U N I V ERS ITY Nov .2009No .6秦淮河底泥重金属污染评价吴晓霞,黄 芳,陈昌云(南京晓庄学院生物化工与环境工程学院,江苏南京211171)摘 要:通过对秦淮河底泥中6种重金属元素:铜(Cu )、铅(Pb )、锌(Zn )、铬(Cr )、镉(C d )、镍(N i )的含量分析,并运用地累积指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态风险进行评价.结果表明各种重金属的污染程度依次为:Pb >Cu >C r >Zn >,Pb 达到强污染;Cu 为中-强度污染,Zn 、C r 为中度污染,Cd 、N i 未构成污染.总体上秦淮河底泥重金属污染表现为中度生态危害程度,其贡献因子为Pb 和Cd 两种元素.关键词:秦淮河;底泥;重金属污染;地累积指数法;潜在生态风险中图分类号:X524 文献标识码:A 文章编号:100927902(2009)0620036204 秦淮河古称淮水,据说是秦始皇时凿通方山引淮水,由东向西横贯市区,注入长江,故名秦淮河.秦淮河是南京地区的主要河道,全长110公里,主要支流有16条,流域面积为2630km 2.南京人把她视为母亲河,是重要的农业灌溉水源、水运通道和疏浚要渠.改革开放以来,随着沿岸企业和居住人口的剧增,在人类活动的影响下,秦淮河直接接纳的生活污水和工业废水也成倍增加,致使河水遭受严重的污染,水中有机污染物含量、微生物分解含氮有机物的产物、溶解氧以及氮、磷元素含量,都远远超出国标的第五类水质标准[1].本世纪初,南京市政府斥资30多亿对内秦淮河进行综合整治,使得内秦淮河水质有了明显改善,还兴建了很多水上娱乐项目,修建绿化带,打造了南京市的著名景点之一———十里秦淮.然而,严重的污染已经破坏了秦淮河的生态环境,有的污染物已经从水相转移到固相并逐年累积,在一定的条件下又重新释放出来,成为二次污染源.重金属就是这样的污染物,一旦进入水环境,不易降解且毒性大,绝大部分迁移至底泥中,具有极强的累积作用,能通过食物链进入人体内,危害人类健康.大量研究表明,受到重金属污染的水体,其底泥的重金属含量比水相高得多,且表现出明显的分布规律.底泥中的污染物记录着水体环境变化的丰富信息,反映了流域排污对水体环境的影响[2],人们可通过对底泥的研究来分析自然环境变化及人类活动对环境的影响.因此对秦淮河底泥的重金属污染研究可以更全面地了解秦淮河水质状况,具有重要意义.本文采用地累积指数法和Hakanson 潜在生态风险指数法对秦淮河底泥的重金属污染进行评价,以更全面地了解秦淮河水污染的历史和现状,为秦淮河水环境的治理提供借鉴.1 样品的采集和分析[3,4]1.1 样品采集秦淮河的源头有两处,东部源头出自句容县宝华山,南部源头出自溧水县东庭山,两源在江宁县的方山埭交汇,流至南京城通济门外又分为内、外秦淮两支,内秦淮是指明城墙以内流经南京市区的各水道,自东水关入城,经城南夫子庙,出西水关;外秦淮经通济门绕中华门、集庆门,在西水关与内秦淮合流,过草场门、定淮门,循石头城北流,至三汊河注入长江.通过对秦淮河的实地考察,选取秦淮河三汉河大桥、清凉门大桥、集庆门大桥、中华门外、贡院、七桥瓮桥6个采样点,依次标记为126(见图1).于2009年4月在各采样点用手提式抓斗采集表层沉积物,装入聚乙烯塑料袋中带回实验室分析.—63—:200900:20091010:1977:.图1 秦淮河底泥采样点分布图1.2 样品分析将采集的样品于阴凉处风干,用玻璃棒压碎,剔除杂物及石块后,经玛瑙研钵研碎,混匀后全部过 100目尼龙筛,贮存备用.样品经过HC l-HNO3-HF-HC l O4消解后,用T AS-986原子吸收分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)测定底泥中重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、N i的含量,同时做空白实验.所用器皿均用稀HNO3处理,二次去离子水洗净后烘干.2 结果与评价2.1 秦淮河底泥中重金属的含量及分布表1列出了各采样点Cu、Pb、Zn、Cr、Cd、N i等6种元素的分析结果.从表1可看出,秦淮河底泥中的重金属分布具有明显的空间差异性:绕城的河段底泥中重金属的含量较高,如七桥瓮、三汊河,均在市郊,其重金属的含量远超过南京市土壤背景值;而流经市区的内秦淮河底泥中重金属的含量较低,如贡院,其测定值除Cd外均符合土壤环境质量二级标准.表1 秦淮河底泥中重金属的实测值及南京地区土壤重金属背景值(m g/Kg)元素实测值三汊河清凉门集庆门中华门外贡院七桥瓮桥平均值②背景值①标准值③Cu197.17172.20183.70203.7479.89275.44206.533.20100 Pb418.09383.74304.23352.52120.65497.44391.228.00300 Zn314.95277.92283.44286.81162.70375.32307.785.10250 Cr362.63314.57343.45358.54182.67396.31355.166.70300 Cd 1.280.900.951.080.651.431.1280.530.50 N i72.8058.5762.1086.6045.1594.3574.8842.3050 注:①背景值为1978年中科院南京土壤研究所资料(由53—58个样本统计)②此处平均值为除贡院外的其他5个采样点的平均值.③此处为土壤环境质量标准(G B15618—1995)的二级标准值. 这是由于南京市政府于2002年启动了秦淮河环境综合整治工程,对内秦淮河进行截污、清淤和疏浚,改善了水体和底泥的质量;而外秦淮河沿岸的众多工业企业虽然进行了合理搬迁,但原先排入水体的重金属仍然留存于底泥中.因此从测定的结果看来,秦淮河的环境整治是颇有成效的.为了更如实的反应秦淮河底泥重金属污染的状况,此处仅采用外秦淮河的测定数据来进行评价(即不包括在贡院采样点的数据).在各采样点的监测结果中,各种重金属元素的平均含量差异也颇大:最高的Pb元素是背景值的14倍,C u元素为6.2倍,较低的Ni元素为1.8倍, Cd元素为2.1倍.2.2 重金属污染评价目前常用的水体沉积物重金属污染评价方法有污染指数法、地累积指数(I)法、污染负荷指数(P L I)法、回归过量分析(ERA)法、H akans on潜在生态风险质素法等.本文采用地累积指数法和潜在生态风险指数法进行评价.2.2.1 地累积指数法评价地累积指数法[5]是德国学者Muller和Suess于1979年提出的.地累积指数(I ndex of Geoaccu m ula2 tion)的计算式如下:Igeo=l og2ciK Bn(1)式中:C i是底泥中元素i的实际浓度(m g/Kg);B n为当地岩石中该元素的地球化学背景值(本研究中取南京当地土壤该元素的背景值);K为考虑各地岩石差异可能会引起的背景值的变动而取的系数(一般取值为1.5).Forstner等人提出了地累积指数I与重金属污染程度对应关系[6]如表所示,表3给出了秦淮河底泥中重金属地累积指数—3—geo geo2.7表2 地累积指数与污染程度分级I g eo<00-11-22-33-44-5>5级数0123456污染程度无无2中中中2强强强2极强极强表3 秦淮河底泥中重金属地累积指数元素Cu Pb Zn C r Cd Ni I g eo2.13.21.31.80.50.24 通过计算可以看出,各重金属的污染程度依次为:Pb >Cu >C r >Zn .对照表2、表3可知:秦淮河底泥中重金属Pb 已达到强污染;Cu 达到中-强度污染,Zn 、C r 为中度污染,Cd 、N i 均未构成污染.2.2.2 潜在生态风险指数(R I )评价[7]该评价方法是由瑞典科学家Hakanson1980年提出的关于沉积学的方案,已应用于世界各地多条河流的生态危害影响评价.该方法的计算公式为:R I =∑n i -1E i =∑ni=1T i ×C iC i0(2)式中,R I ———底泥中多种重金属潜在生态风险指数;E i ———为第i 种重金属的潜在生态危害指数(The Potential Ecol ogical R isk Fac t or );T i ———为第i 种重金属的毒性响应系数(Toxic R esponse Fac t or ),此值被用来反映重金属的毒性水平及水体对重金属污染的敏感程度.Hakanson 指出了几种重金属的毒性响应系数值:Cd =30、Cu =Pb =N i =5、Cr =2;Zn =1.C i 为底泥中重金属浓度的实测值,C i0为参比值,此处以南京土壤重金属背景值B n 作参比值(见表1).生态风险指数R I 、E i 值与生态危害程度分级见表4.将各重金属含量实测值代入(2)式,计算得秦淮河底泥中重金属元素的潜在生态危害系数和指数,见表5.表4 生态危害指数、系数与危害程度分级E i E i <4040≤E i <8080≤E i <160160≤E i <320E r i ≥320R IR I <150150≤R I <300300≤R I <600R I ≥600生态危害程度轻微中等强很强极强表5 秦淮河底泥重金属潜在生态危害系数和指数CuPb Z n Cr Cd N i R IT i5512305C i (mg/Kg)206.5391.2307.7355.11.12874.88C i 0(mg /Kg )33.2028.0085.1066.700.5342.30E i31.169.93.6210.663.88.85187.87 由表5可以看出,Pb 和Cd 两种重金属污染属于中等生态危害,其余4种元素的E i 值均小于40,属于低生态危害.6种金属的潜在生态风险顺序是:Pb >Cd >Cu >C r >Ni >Zn .总体上秦淮河底泥中重金属污染表现为中度生态危害程度,其贡献因子为Pb 和Cd 两种元素.2.2.3 底泥中重金属污染成因分析秦淮河最早作为南京的护城河,后来随着水运的发展,沿河地区逐步变为码头、仓储用地和与水运有关的工业区.再后来随着城市的扩大、人口的剧增,沿河开发了许多居民区,使得秦淮河沿岸地区用地混乱,沿岸的生活污水、工业废水没有得到有效控制,直接排入河内,造成水体严重污染在中和桥、七桥瓮一带曾经有许多工厂,南京钛白化工厂、南京新成添加剂厂、晨光机械厂、旭光仪器厂等,这些企业排放的废水、废渣数量繁多,污染严重.这表明了城市在发展过程中环境保护措施和管理滞后,导致生态环境破坏,给人类社会带来了极大危害.3 结论(1)秦淮河底泥中的重金属污染物的空间分布有显著差异,内秦淮底泥中重金属含量低,而外秦淮河重金属污染严重,各种重金属的污染程度依次为:Pb >Cu >C r >Zn >Cd >N i,Pb 达到强污染;Cu 达到中-强度污染,Zn 、Cr 为中度污染,Cd 、Ni 未构成污染.()6种金属的潜在生态风险顺序是>>>>N >Z 和两种重金属污染属于—3—.2:Pb Cd Cu Cr i n .Pb Cd 8中等生态危害,其余4种元素属于低生态危害.(3)总体上,秦淮河底泥中重金属污染表现为中度生态危害程度,其贡献因子为Pb和Cd两种元素.参考文献:[1]王永刚.用生态法保护好“南京之肾”[N].江南时报,2005年05月26日(第二版).[2]陈静生.水环境化学[M].北京:高等教育出版社,1987.1752176.[3]奚旦立,孙裕生,刘秀英.环境监测(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2004.1352137.[4]HJ/T166-2004,土壤环境监测技术规范[S].[5]M uller G.Index of geoacculul a tion in s edi ments of the RhineR iver[J].Geoj oural,1979,2:108[6]Forstner U,Ahl f W,Ca l m ano w.Sedi ment qua lity objec tivesand c rite ri a devel oment in Gemany[J].Wa t e r Sci Technol, 1993,28(8):307[7]Lars Hakans on.An ecol ogica l risk index f or aqua tic poll u ti oncontrol2A sedi ment olgica l app roach app r oach[J].W ater R e2 search,1980,14(1):975.(责任编辑:陈昌云)Eva lua t i on on the P ollu ti on of Heavy M eta l i n Sed i m en ts of Q i n hua i R i verWU Xiao2xia,HUANG Fang,CH E N Chang2yun(Chem istry Depart ment,Nanjing X i aozhuangUnive rsity,N anjing211171,J iangsu)Abstrac t:I n this pa pe r,the content of six kinds of heavy m etals,coppe r(Cu),lead(Pb),zinc(Zn),chr om ium (C r),cadm iu m(Cd)and nicke l(N i),in sedi m ents of the Q inhuai R iver wa s analyzed.The degree of pollution was evaluated by the I ndex of G eo2accum ulati on and the I ndex of the Potential Ecol ogica l R ick.The degree of heav2 y m etals pollution was identified in the study as f oll ows:Pb>Cu>C r>Zn;pollution by Pb r anked severe and that by Cu,m edium2severe;and that by Zn and C r,m edium,while Cd and N i were not conta m inated.G ene r ally,the Q inhuai R iver is at a m ediu m potentia l ecological risk.Among the analyzed heavy me tals,Pb and Cd exhibited the highest pollution degr ee.Key wor ds:the Q inhuai River;sedi ment;heavy metal polluti on;index of geo2accumulation;potential ec ological risk—3—9。
丹江口水库表层沉积物重金属污染特征及风险评价
罗哲1 #许仕荣“，卢少勇2
(1.湖南大学土木工程学院，中国长沙410082&2.中国环境科学研究院，中国北京100012)
摘要丹江口水库是南水北调中线工程的重要水源地，为系统了解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ库区沉积物中重金属污染现状及潜在
的环境风险，采集了丹江口水库22个样点的表层沉积物，分析其中钒(V)、^(,)、锰(Mn)、镍(N)、铜(Cu)、锌
丹江口水库为南水北调中线工程的取水水源,直接供水至黄淮平原大部分水资源短缺地区(多年水质 监测结果表明丹江口水库总体水质较好，河段大部分项目均能达到地面I类水标准，综合评价为"类水，但 其入库干、支流如神定河、泗河、滔河等河流水质监测常年显示为#~劣$类水［7］(同时其流域范围内矿产 资源丰富，砂金矿、粘土矿、磁铁矿为优势矿种，铝土矿、赤铁矿、汞矿、铜矿、锑矿、钒矿、铀矿等金属矿均有开 采矿点⑷，入库支流承接沿岸工业和生活污废水的排放导致入库面临营养化及重金属污染风险+9］，对水库 水质产生威胁(本研究拟通过丹江口水库表层沉积物的采样分析,探讨其重金属分布规律及可能来源,评估 重金属环境风险,以期为南水北调工程水源污染控制管理提供依据及决策支持 。
3
1・3实验仪器与试剂
电感耦合等离子体质谱仪！ ICP-MS, Agilent-7700x,
美国)；马弗炉(KSL-1400X-A1,中国)；冷冻干燥机
(Scientz-18N,中国)；混合重金属标准储备溶液
(Agilent,美国)；硝酸、氢氟酸、过氧化氢(AR级，上海
国药集团，中国)。
1.4样品分析与质量控制
取样点名称 DJ-1 DJ-2 DJ-3 DJ-4 DJ-5 DJ-6 DJ-7 DJ-8 DJ-9 DJ-10 DJ-11
工业园区周边植物对重金属的积累特性及健康风险评价
文章编号：1002-0659（2024）01-0009-10戴慧娴1,2，雷雷佳1,2，徐 瑞1,2，汪溪远1,2（1.新疆大学 资源与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830017；2.新疆绿洲生态教育部重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830017）试验研究工业园区周边植物对重金属的积累特性及健康风险评价摘要：采集新疆维吾尔自治区某工业园区及周边不同区域优势植物的地上和地下部分，分析统计植物样品地上和地下部分中的砷（As）、铬（Cr）、镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）8种重金属含量，通过计算植物对重金属的富集系数和转运系数，综合评估植物对土壤的修复应用潜力。
结合健康风险评价模型对调查区域人群在不同暴露途径下的健康风险进行评价。
结果表明，调查区域优势植物以草本植物为主，芦苇富集、转运Cr 的能力较强，花花柴富集Cd、Zn 的能力较强，盐穗木富集Cd 的能力较强。
琵琶柴属于根部囤积型植物，梭梭、小麦、花花柴、碱蓬、柽柳均属于规避型植物，这两类植物可种植在工业园周边和农田区域，降低重金属对人类的危害。
人的途径（即手-口）是土壤重金属可能产生致癌健康风险的主要途径。
重金属对儿童和成人产生的致癌风险指数TCR 在10-4～10-6范围内，调查区域总体无致癌风险。
4个调查区域致癌风险指数TCR 数值大小顺序为企业周边区域＞农田区域＞过渡带区域＞自然荒漠区域。
关键词：重金属；积累；健康风险评价中图分类号：S718.52+1.2文献标识码：A收稿日期：2023-05-13主要作者简介：戴慧娴（1998-），女，在读硕士生，主要从事植物逆境胁迫方面研究。
E-mail：183****************随着我国工业的快速发展，在取得经济效益的同时也带来了环境问题[1]。
工业生产过程中排放的大量废弃物加剧了当地环境污染，如重金属污染物在周边土壤、植物中长期积累富集和迁移，不仅对当地生态环境产生潜在风险，还对周边居民的健康构成威胁[2-3]。
南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量、空间分布和生态风险评估
D O I :10.3969/j.i s s n .1001-5337.2023.3.088 *收稿日期:2022-03-27基金项目:国家自然科学基金(41301532);山东省鲁南地质工程勘察院开放基金(L N Y 2020-Z 05);山东省自然科学基金(Z R 2018M D 007).第一作者:刘鑫鑫,女,1999-,硕士研究生;研究方向:水环境污染;E -m a i l :L i u x i n x i n 0323c 929@163.c o m.通信作者:王世亮,男,1979-,博士,教授;研究方向:水环境过程和水环境管理;E -m a i l :s w a n g@q f n u .e d u .c n .南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量、空间分布和生态风险评估*刘鑫鑫①②③, 贾传兴①, 甘延东①, 王世亮①②③(①曲阜师范大学生命科学学院,273165,曲阜市;②山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队);③自然资源部采煤沉陷区综合治理工程技术创新中心,272100,山东省兖州市)摘要:为探究南四湖和入湖河口沉积物中重金属的污染程度,2020年5月采集了17个表层沉积物样品,分析了沉积物中金属元素镉(C d )㊁铬(C r )㊁铜(C u )㊁铅(P b )㊁锌(Z n )㊁汞(H g )㊁镍(N i )㊁钴(C o )和钒(V )的分布特征.采用地累积指数法㊁富集因子法㊁可能效应浓度商数法对重金属进行了生态风险评估.结果表明,南四湖和入湖河口沉积物中有机质和C a 含量较高,F e ㊁A l 和碳酸盐含量较低,pH 呈碱性,以粉粒为主;C d ㊁C r ㊁C u ㊁P b 和Z n 的含量远高于全球沉积物地球化学背景值,说明南四湖和入湖河口受到了这几种重金属的污染;C d 和N i (变异系数>50%)空间分布不均匀,可能存在人为污染;本研究大部分重金属在南四湖和入湖河口沉积物中为中等富集和无富集,可能会对当地的生物产生轻度的毒理效应.关键词:南四湖;沉积物;重金属;空间分布;生态风险评估中图分类号:X 522 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2023)03-0088-090 引 言重金属来源广,具有持久性㊁难降解性等特点[1,2],因此可以在环境中大量富集并沿食物链进入生物体内,从而对环境和人体健康产生严重威胁[3].长期的农业废水㊁工业生产和金属冶炼废水等将大量重金属带入湖泊[4].重金属进入湖泊后经过一系列复杂的反应和转变后最终在沉积物中沉淀[5].另外,水体沉积物的粒度和矿物组成等自然因素也会影响重金属的含量[6-9].未受人为因素污染的沉积物重金属会与F e 和A l等常量金属元素一样,富集在细颗粒沉积物中[7].因此,沉积物被广泛认为是湖泊重金属的重要载体,也是湖泊重金属污染物的源和汇[10-12].沉积物受到扰动后,重金属通过发生氧化还原㊁离子交换㊁吸附解析等生化过程重新释放到水体中,产生水体的二次污染危害水生生物和水体生态系统[13-15].沉积物中重金属的含量是判断水体环境质量的一个重要指标[16,17].因此,对湖泊沉积物中重金属的含量和空间分布进行研究,能有效地揭示人类活动对湖泊环境的影响.南四湖(34ʎ27'~35ʎ20'N ,116ʎ34'~117ʎ21'E )[18]是山东省西南部最大的淡水湖泊,也是中国南水北调东线工程最大的调蓄湖泊,由南阳湖㊁独山湖㊁昭阳湖和微山湖4个湖泊组成[19],湖面面积共1266k m 2,湖长126k m ,平均深度1.46m ,总流域面积32675k m 2.位于湖腰的二级坝枢纽工程将它分为上㊁下级湖泊两部分.上级湖泊为北段湖区(昭阳湖㊁独山湖和南阳湖),下级湖泊为二级坝南段湖区(微山湖)[20].南四湖内重金属的来源包括自然累积和人为累积.南四湖流域作为山东省能源与经济中心,随着冶金㊁煤炭㊁造纸和化工等周边重污染企业的快速发展,大量未经处理的工业废水和生活污水直接排入湖中.因此,南四湖沉积物中重金属的含量不断升高,使污染负荷增加,生态环境恶化[21,22].目前对南四湖水体污染状况的关注主要侧重于单个重金属污染状况的研究,而针对湖泊及周围入湖河口沉积物中多个重金属含量㊁空间分布和生态第49卷 第3期2023年7月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t yV o l .49 N o .3J u l y 2023 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.风险评估的报道较少.南四湖作为重要的输水通道和水源储蓄湖泊,对其沉积物中重金属生态风险的研究具有重要意义.本文对南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量和空间分布进行了分析,并采用地累积指数㊁富集因子和可能效应浓度商数对其进行了生态风险评估,以期为南四湖水体沉积物重金属污染控制和水环境综合治理提供科学依据.1 材料与方法1.1 样品采集与处理采样时间为2020年5月,在南四湖和入湖河口共设置17个采样点,其中,R 1~R 12采样点位于入湖河口,L 1~L 5采样点位于南四湖湖泊内(图1),各采样点均用G P S 定位.在每个采样点,使用抓斗式底泥采样器从5个地点收集表层沉积物样品(0~15c m ),混合在一起形成复合样品,以提高该采样点的代表性.完成采集后立即将样品置于深色聚乙烯袋中带回实验室,进行冷冻干燥处理后研磨,过0.15mm 的尼龙筛,然后保存于4ħ的棕色玻璃瓶中用于样品分析.图1 南四湖和入湖河口采样点分布1.2 样品分析本研究对南四湖和入湖河口沉积物的理化性质和重金属含量进行测定.样品的p H 值用p H 计在固液比为1ʒ2.5的悬浮液中进行测定;沉积物的有机质(OM )用重铬酸钾稀释热比色法分析测定;稀H C l 溶解碳酸盐后,用压力法测定碳酸盐的含量;用L S -230激光衍射粒度分析仪分析沉积物样品的粒度得出粘粒(<4μm )㊁粉粒(4~63μm )和沙粒(63~2000μm )的百分比;沉积物样品经H C l O 4-H N O 3-H F 法消解后,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(I C P -O E S )测定消解溶液中C r 和V 的含量;用电感耦合等离子体质谱(I C P -M S )测定C d ㊁C u ㊁P b ㊁Z n ㊁N i 和C o 的含量;用冷原子吸收光谱法测定H g 的含量.通过对中国地质科学院地球物理研究所标准物质G S S 1和G S S 3中元素的重复分析,验证了该方法的准确性.结果表明,所有元素的分析误差均在-8.5%~11.4%之间.具体分析误差如下所示:C d ㊁C r ㊁C u ㊁P b ㊁Z n ㊁N i㊁C o ㊁A l ㊁F e 和V 的分析误差为-8.5%~8.3%㊁-6.4%~7.9%㊁-6.4%~7.9%㊁-0.4%~8.8%㊁-0.7%~2.5%㊁-6.6%~7.2%㊁-4.1%~11.4%㊁-4.1%~11.4%㊁-4.1%~11.4%㊁-2.8%~1.9%.98第3期 刘鑫鑫,等:南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量㊁空间分布和生态风险评估Copyright ©博看网. All Rights Reserved.1.3 评价方法图2 南四湖和入湖河口沉积物的理化性质表1 地累积指数法的污染程度分级标准I g e o级别污染程度ɤ0Ⅰ未污染0~1Ⅱ轻度污染1~2Ⅲ偏中度污染2~3Ⅳ中度污染3~4Ⅴ偏重度污染4~5Ⅵ重度污染>5Ⅶ极度污染表2 富集因子法的污染程度分级表E FI g e o 级别污染程度<20无污染2~51轻度污染5~202偏重度污染20~403重度污染>404极度污染表3 可能效应浓度商数法的污染程度分级表m P E C Q 污染程度ɤ0.1无污染0.1~1.0轻度污染>1.0重度污染(1)地累积指数法地累积指数(ge o a c c u m u l a t i o n i n d e x )由德国地质学家M ül l e r 于1969年提出,被广泛应用于重金属污染程度的评价.该指数综合考虑区域重金属的背景值㊁人为污染和自然成岩过程中所导致的背景值的变化等因素,可以直观地反映重金属的污染程度[23-24],其计算公式为I g e o =l o g 2C i /(K ˑB i ),其中C i 为重金属i 在土壤中的实测浓度(m g /k g ),B i 为沉积岩的地球化学背景值[25],K 为常数,一般取值为1.5.根据I g e o 可将沉积物中重金属的污染程度从无污染到极度污染划分为7个等级[26](表1).(2)富集因子法为了量化重金属污染中人为因素的影响,C h e s t e r 和R t o n e r 于1973年提出了富集因子(e n r i c h m e n t f a c t o r ,E F )法[27],其后被广泛应用于沉积物中重金属的污染评价[24,27,28].计算公式为λE F =(C i ,s /C r ,s )/(C i ,b /C r ,b ),其中C i ,s /C r ,s 为样品中金属元素与参考元素(A l )含量的比值,C i ,b /C r ,b 为背景物质中金属元素与参考元素(A l )含量[29]的比值.根据E F 值可将沉积物中重金属的潜在生态风险分为5个等级[30](表2).(3)可能效应浓度商数法可能效应浓度商数(pr o b a b l ee f f e c tc o n c e n t r a t i o n q u o t i e n t ,P E C Q )是由I n ge r s o l l 等于2001提出,现已被用于评估污染浓度可能对水生生物产生的不利影响[24,31].计算公式为Q i ,P E C =C i ,s /C P E ,s ,其中Q i ,P E C 为重金属i 的P E C Q 值,C i ,s 为样品中给定的重金属i 的含量,C P E ,s 为样品中给定重金属的可能效应浓度值.平均可能效应浓度商数(m P E C Q ),即Q m P E C =1n ðni =1Q i ,P E C ,其中n 为重金属的总数.根据值可将沉积物中重金属的潜在生态风险分为3个等级[32](表3).2 结果与讨论2.1 沉积物理化性质由表4可知,南四湖和入湖河口的沉积物有机质(OM )的含量为4.98%~14.32%,入湖河口中R 5~R 9点的有机质含量较高,主要位于南阳湖和独山湖的入湖河口.南阳湖和独山湖的L 1㊁L 2采样点有机质含量较高,其中最高的是独山湖(图2),这与南阳湖㊁独山湖入湖河流携带悬浮颗粒物进入湖体有关,这些颗粒物携带了沿岸大量工业生活污水和废水,使湖内和入湖河口有机质的含量大大提高.此外,独山湖㊁南阳湖沉积物中的重金属通过入湖河流携带的悬浮颗粒物汇入,这些河流在上级湖泊汇合,在自然条件下流向下级湖泊[33].因此,上级湖泊沉积物的有机质含量要高于下级湖泊.土壤类型主要以粉粒为主,其次为沙粒和粘粒.沉积物的p H 值呈碱性特征.沉积物中A l 和F e 的最大值均低于全球沉积物地球化学背景值[34],表明沉积物未受到A l 和F e 的污染.碳酸盐含量的变异系数较高为94.69%,表明沉积物中碳酸盐空间分布极度不均09 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2023年Copyright ©博看网. All Rights Reserved.匀.沉积物中C a 的含量较高,其变异系数大于50%,表明该沉积物中C a 含量空间分布不均匀.R 2~R 7采样点中C a 的含量高于其他采样点(图2),这可能是由于R 2~R 7采样点位于南四湖的东侧,以低山丘陵为主,含有大量的石灰岩造成的[35].综上所述,南四湖和入湖河口沉积物的理化性质表现为有机质含量较高,pH 呈碱性,粉粒含量较高,F e ㊁A l 和碳酸盐含量较低,C a 的含量较高.表4 南四湖和入湖河口沉积物㊁大陆上地壳㊁沉积岩的地球化学背景值和全球沉积物中矿物质的理化性质A l (%)F e (%)C a (%)pH 有机质(%)粘粒(%)粉粒(%)沙粒(%)碳酸盐(%)平均值6.043.467.987.859.0919.5151.5328.960.39标准偏差0.990.384.210.282.783.692.654.100.37变异系数16.4311.0152.793.6230.5818.945.1414.1594.69最大值7.494.3014.988.2114.3225.3655.4836.491.21最小值4.462.822.007.014.9812.2446.8022.680.04中间值6.393.427.077.879.0619.6852.1928.460.21大陆上地壳的地球化学背景值31177.743.091.352.572.87沉积岩的地球化学背景值46008.804.801.600.592.45全球沉积物地球化学背景值38007.204.101.400.572.002.2 沉积物中重金属的含量南四湖和入湖河口沉积物样品中9种重金属元素的平均浓度由大到小排列为Z n >C r >V>C u >P b >N i >C o >C d >H g(表5).C d ㊁C r ㊁C u ㊁P b 和Z n 的含量远高于全球沉积物地球化学背景值[34],分别是全球沉积物平均含量的1.8㊁1.3㊁1.8㊁2.3㊁1.7倍,说明南四湖和入湖河口沉积物受C d ㊁C r ㊁C u ㊁P b 和Z n 污染严重.H g㊁N i ㊁C o 和V 的含量均低于全球沉积物地球化学背景值,说明南四湖和入湖河口未受到这些重金属的污染.其中,H g 的含量与刘良等[10]㊁王龙凤等[36]㊁张智慧等[37]的检测结果存在较大的差异,主要原因可能是采样时段㊁采样地点和外界污染源的不同造成的.本研究基于不同的地球化学背景值,对研究区域重金属污染状况进行评价,尽管不同地球化学背景值具有一定差异,但可以更好的阐述研究区沉积物重金属的含量水平和污染状况.结合图3(a )㊁(b )可知,南四湖和入湖河口沉积物中Z n 和C r 的含量最高,Z n 的最大值在R 2点(235.36m g /k g ),是全球沉积物地球化学背景值的2.5倍,C r 的最大值在L 2点(135.62m g /k g ),是全球沉积物地球化学背景值的1.9倍.富集现象主要存在于上级湖,这可能是入湖河流携带了大量来自周边的生活污水和工业废水,且上级湖水产养殖业发达,造成Z n 和C r 的污染较重.C d 和N i 的变异系数均大于50%,说明C d 和N i 在南四湖和入湖河口空间分布差异均较显著.表5 南四湖和入湖河口沉积物㊁大陆上地壳㊁沉积岩和全球沉积物中重金属的含量m g /k gC dC rC uP bZ nH gN iC oV平均值0.3192.3159.0743.85165.850.0925.3510.9763.02标准偏差0.1920.0012.659.0134.040.0413.224.3720.12变异系数62.3421.6721.4120.5620.5244.0152.1639.8231.93最大值0.68135.6278.6553.95235.360.1765.4020.1489.20最小值0.0858.9238.0924.51110.510.0311.304.1220.50中间值0.2492.5459.4845.95165.350.0923.5010.2566.70大陆上地壳的地球化学背景值0.1035.0014.3017.0052.000.0618.6011.6053.00沉积岩的地球化学背景值0.2290.0039.0023.00120.000.1868.0019.00130.00全球沉积物地球化学背景值0.1772.0033.0019.0095.000.1952.0014.00105.00可能效应浓度值4.98111.00149.00128.00459.001.0648.60 从图3(c )可以看出,南四湖和入湖河口中R 2㊁R 5㊁R 6㊁R 7㊁L 1和L 2采样点重金属的含量较高,其中R 2采样点所在的河流主要流经枣庄市区,R 5㊁R 6㊁R 7采样点临近济宁㊁菏泽市,L 1和L 2采样点主要位于上级湖泊.济宁㊁枣庄㊁菏泽市的制药㊁化肥㊁纺织㊁采石㊁电力㊁黑色金属冶炼㊁化工原料和化工产品等行业发展迅速,排放了大量含有重金属的污染物到南四湖中.据报道,济宁㊁枣庄和菏泽市每年分别向南四湖排放19第3期 刘鑫鑫,等:南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量㊁空间分布和生态风险评估Copyright ©博看网. All Rights Reserved.9.34ˑ105㊁7.41ˑ105和1.98ˑ105t 未经处理的工业废水[38].长期监测结果显示,流入南四湖的主要河流都受到重金属不同程度的污染[39].此外,水产养殖的快速发展也促使C r ㊁C u ㊁P b 等重金属在南四湖和入湖河口沉积物中富集.P b 和Z n 元素通常被认为是交通污染的识别金属[40,41].柴油船是南四湖的主要机动车之一,机动车尾气的排放和柴油浸出到水体中可能导致水体被重金属污染.因此,交通运输可能是南四湖和入湖河口沉积物中重金属的潜在来源.南四湖周边地区煤炭资源十分丰富.在济宁㊁邹城㊁嘉祥等南四湖附近有大型煤电厂,采煤废弃物也可能是南四湖和入湖河口沉积物重金属污染的重要污染源.此外,南四湖水体从上级湖泊向下级湖泊流动,上级湖泊经自身沉降作用后流入到下级湖泊,使下级湖泊中沉积物处于相应的低污染水平.因此,上级湖泊沉积物中重金属含量要高于下级湖泊.图3 南四湖和入湖河口采样点中重金属的含量2.3 重金属的潜在生态风险评价由上述分析可以得出,南四湖和入湖河口沉积物已经受到多种重金属的污染,计算可得其地累积指数㊁富集因子㊁可能效应浓度商数如表6~表8所示.表6 南四湖和入湖河口地累积指数的统计参数C dC r C u P b Z n H g N i C o V 平均值-5.980.050.100.160.04-13.420.040.120.03标准差2.900.000.010.010.002.880.010.020.00变异系数-48.514.845.666.174.21-21.4614.7518.929.52最大值-1.690.050.110.170.04-9.530.060.150.03最小值-11.040.040.090.130.04-19.710.030.070.02中间值-6.240.050.100.160.04-12.810.040.120.0329 曲阜师范大学学报(自然科学版) 2023年Copyright ©博看网. All Rights Reserved.表7 南四湖和入湖河口富集因子的统计参数C dC rC uP bZ nH gN iC oV平均值3.833.455.413.374.171.931.831.281.60标准差2.860.841.430.830.970.731.120.610.64变异系数74.6424.3826.4324.4623.1538.0160.9047.8240.40最大值10.974.818.074.755.793.145.222.582.71最小值0.012.073.271.772.240.550.630.370.40中间值3.553.425.073.434.151.941.531.201.50表8 南四湖和入湖河口可能效应浓度商数的统计参数C dC rC uP bZ nH gN iC o平均值0.060.830.400.340.360.090.520.06标准差0.040.180.080.070.070.040.270.04变异系数62.3421.6721.4120.5620.5244.0152.1662.34最大值0.141.220.530.420.510.161.350.14最小值0.020.530.260.190.240.020.230.02中间值0.050.830.400.360.360.090.480.05 由表6可知,南四湖和入湖河口沉积物重金属的地累积指数的平均值由大到小排序为P b >C o >C u >C r >N i >Z n >V>C d >H g .沉积物中的C d 和H g 的地累积指数值小于0,表明了该地未受到这两种重金属的污染;而C r ㊁C u ㊁P b ㊁Z n ㊁N i ㊁C o 和V 的地累积指数值均大于0,表明该地受到这几种重金属的污染,但这几种重金属元素的地累积指数最大值均小于1,说明南四湖和入湖河口受到轻度的C r ㊁C u ㊁P b ㊁Z n ㊁N i ㊁C o 和V 污染.从图4(a )可以看出,P b 在南四湖和入湖河口各采样点的地累积指数基本相同;C o 地累积指数在R 7点最高(0.15);C u 地累积指数在R 7点和L 2点最高(0.11).R 7点位于东河河口,其主要流入L 2所在的独山湖,这与上级湖注入河流重金属污染较下级湖严重一致.(a )地累积指数 (b)富集因子 (c )总重金属的平均可能效应浓度商数 (d)各重金属的平均可能效应浓度商数图4 南四湖和入湖河口各采样点的生态风险评价指标比较39第3期 刘鑫鑫,等:南四湖和入湖河口沉积物中重金属的含量㊁空间分布和生态风险评估Copyright ©博看网. All Rights Reserved.49曲阜师范大学学报(自然科学版)2023年由表7可知,南四湖和入湖河口沉积物重金属富集因子平均值的排序为C u>C d>Z n>C r>P b>H g>N i>V>C o.具有明显富集的重金属为C u(5.41),表明C u受人为污染影响较大,C u富集因子最大值出现在R7点(8.07);Z n㊁C d㊁C r㊁P b和H g为中等富集,即存在轻度人为污染,Z n富集因子最大值出现在R6点(5.79),C d富集因子最大值出现在R9点(10.97);N i㊁C o㊁V为无富集,即不存在人为污染.南四湖和入湖河口沉积物中含有多种重金属,因此采用平均可能效应浓度商数来评价沉积物中多种污染物的综合毒性.由表8可知,南四湖和入湖河口沉积物重金属可能效应浓度商数平均值的排序为C r>N i >C u>Z n>P b>H g>C d=C o;如图4(c)所示,在所有采样点平均可能效应浓度商数的值为0.23~0.55,属于轻度污染,即南四湖和入湖河口沉积物重金属对生活在其中的底栖生物会造成轻度的毒理效应.采用地累积指数法㊁富集因子法和可能效应浓度商数法对南四湖和入湖河口沉积物中的重金属进行分析和评估,对比了3种污染评价方法的分析结果.地累积指数的评价结果表明,南四湖和入湖河口沉积物重金属存在轻度污染,地累积指数平均值较高的重金属是P b㊁C o和C u.富集因子的结果表明,南四湖和入湖河口沉积物重金属存在轻度富集和无富集,富集因子平均值较高的是C u㊁C d和Z n.可能效应浓度商数的结果表明,南四湖和入湖河口沉积物重金属会对生物造成轻度毒理效应.3种评价结果之间存在差异的原因可能与不同评价方法的侧重点不同有关.总体而言,C u的地累积指数与富集因子的值均较高,表明在南四湖和入湖河口沉积物中C u存在一定的污染.对底栖生物产生轻度毒理效应.此外,南四湖和入湖河口沉积物是由黄河洪水的冲击形成的[35],考虑到本研究方法中的决定因素,发现富集因子和可能效应浓度商数较适合评估流域尺度下沉积物重金属的污染状况和生物毒理效应.3结论(1)南四湖和入湖河口沉积物的理化性质表现为有机质含量较高,p H呈碱性,以粉粒为主,F e㊁A l和碳酸盐含量较低,C a的含量较高.(2)H g㊁N i㊁C o和V的含量均低于全球沉积物地球化学背景值,C d㊁C r㊁C u㊁P b和Z n的含量远高于全球沉积物地球化学背景值,分别是全球沉积物平均含量的1.8㊁1.3㊁1.8㊁2.3㊁1.7倍,Z n和C r的含量最高.C d和N i的变异系数均大于50%,属于高度变异,说明C d和N i在南四湖和入湖河口空间分布不均匀,可能存在人为污染.(3)工业废水㊁水产养殖㊁交通运输㊁采煤废弃物的排放可能是南四湖和入湖河口沉积物重金属的主要来源.R2㊁R5㊁R6㊁R7采样点因临近枣庄㊁济宁和菏泽市,大量的生物污水和工业废水的排放导致重金属的含量较高.上级湖泊经污水处理后,流向下级湖泊的水体污染物减少,因此上级湖泊沉积物中重金属的含量明显高于下级湖泊.(4)生态风险评价结果显示,南四湖和入湖河口沉积物中C u存在明显的富集,其余为中度富集和无富集.沉积物中的重金属可能对当地的生物产生轻度的毒理效应.参考文献:[1]陈明,蔡青云,徐慧,等.水体沉积物重金属污染风险评价研究进展[J].生态环境学报,2015,24(6):1069-1074.[2]李凤果,陈明,师艳丽,等.赣江上游沉积物重金属空间分布及污染特征[J].生态学杂志,2020,39(3):920-927.[3]C HA B U K D HA R A M,N E MA A K.H e a v y m e t a l s a s s e s s m e n t i nu r b a n s o i l a r o u n d i n d u s t r i a l c l u s t e r s i nG h a z i a b a d,I n d i a:p r o b a b i l i s t i ch e a l t h r i s ka p p r o a c h[J].E c o t o xE n v i r o nS a f e,2013,87:57-64.[4]陈明,李凤果,陶美霞,等.赣南典型矿区河流上覆水与表层沉积物重金属分布特征及风险评价[J].环境化学,2019,38(7):1461-1469.[5]尹宇莹,彭高卓,谢意南,等.洞庭湖表层沉积物中营养元素㊁重金属的污染特征与评价分析[J].环境化学,2021,40(8): 2399-2409.[6]L I NS,H S I E HI,HU A N GK M,e t a l.I n f l u e n c e o f t h eY a n g t z eR i v e r a n d g r a i n s i z e o n t h e s p a t i a l v a r i a t i o n s o f h e a v y m e t-Copyright©博看网. 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T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h eo r g a n i cm a t t e r a n dC ac o n t e n t sw e r eh i g h e r i nt h es e d i m e n t so fN a n s iL a k e a n d i t sm a i n i n f l o w i n g r i v e r e s t u a r i e s.T h e s e d i m e n t sw e r em a i n l y a l k a l i n e a n d p o w d e r,a n d t h e c o n t e n t s o f F e,A l a n d c a r b o n a t e sw e r e l o w e r.T h e c o n t e n t s o f C d,C r,C u,P b a n dZ nw e r em u c hh i g h e r t h a n t h e g l o b a l g e o c h e m i c a l b a c k g r o u n dv a l u e s,i n d i c a t i n g t h a t t h eN a n s i L a k e a n d i t sm a i n i n f l o w i n g r i v e r e s t u a r i e sw e r e p o l l u t e db y t h e s e h e a v y m e t a l s.T h e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f C d a n dN i(c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n>50%)w a s n o t u n i f o r m,s u g g e s t i n g t h a t t h e r em i g h t b e a n t h r o p o g e n i c p o l l u t i o n.M o s t o f t h e h e a v y m e t a l s i n t h i s s t u d-y w e r em o d e r a t e l y e n r i c h e d o r n o n-e n r i c h e d i n t h e s e d i m e n t s o fN a n s i L a k e a n d i t sm a i n i n f l o w i n g r i v e r e s-t u a r i e s s e d i m e n t s i n t o t h e l a k e,w h i c hm a y h a v em i l d t o x i c o l o g i c a l e f f e c t s o n t h e l o c a l o r g a n i s m s.K e y w o r d s:N a n s i L a k e;s e d i m e n t;h e a v y m e t a l s;s p a t i a l d i s t r i b u t i o n;e c o l o g i c a l r i s ka s s e s s m e n tCopyright©博看网. 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重金属镍污染土壤的生态风险评价
刘艳
【摘要】：镍具有良好的性能，可制不锈钢，抗腐蚀合金，陶瓷制品，电池等等，在石油、汽车、食品加工、
模具、印刷、纺织、医疗等工业领域中都得到了很广泛地应用。在我国四川、甘肃、新疆、云南等地均有
镍矿分布。镍是生物必需的微量元素之一，也是具有潜在毒性的元素，土壤中微量的镍可以刺激植物生长，
过量的镍能阻滞植物生长发育，导致植物生长不良，对植物造成危害，直至死亡。镍可以在植物体内积蓄，
当积蓄超出正常含量的植物进入食物链时，就会影响动物乃至人类的健康。镍粉尘通过呼吸道进入人体后
可出现肺出血浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼吸障碍以及呼吸系统癌症。而裸露矿渣、尾
矿不同程度的侵蚀，将进一步污染水体、土壤和空气，破坏生态平衡，形成镍污染严重的生态环境，造成
不可挽回的局面。 本试验从土壤中重金属镍对植物的毒害和植物对其的抗性比较入手，观测镍对植物幼苗
生长状态的影响，借鉴国外土壤重会属毒性生态风险评价方法，初步研究了植物对土壤中重金属镍含量的
响应，为我国镍污染区以及其他重金属污染区的水土保持植物措施配置和工程绿化技术的植物种选取选用
等提供理论参考依据，有助于更好的提高植物措施成效和工程绿化效果。 研究结果表明： (1)从九种植物
在不同镍浓度下的生长状态变化得出：潮土中水稻和架豆镍中毒浓度在75mg／kg左右；芹菜、小白菜、
大麦、芥菜镍中毒浓度在150mg／kg左右；菠菜、青椒和番茄镍中毒浓度在300mg／kg左右。红壤中芹
菜、小白菜、架豆和番茄镍中毒浓度在12.5mg／kg左右；菠菜镍中毒浓度应在25mg／kg左右；水稻、大
麦、芥菜和青椒镍中毒浓度在50mg／kg左右。 (2)潮土和红壤不同浓度镍处理后均影响了西芹，小白菜，
水稻，菠菜，大麦，芥菜，架豆，番茄，青椒九种植物种子的萌发率。土壤中低浓度(潮土150mg／kg，红
壤12.5mg／kg)的镍对不同植物的种子萌发率影响较小，萌发率均在80％以上，随着土壤中镍浓度的增加，
种子萌发率逐渐降低；种子萌发后，根的生长也不同程度的受到了抑制，外观表现为幼苗生长的延缓或停
滞，土壤中镍浓度越大，作用越明显，抑制效应越强。九种植物对重会属镍毒害作用均表现出一定的耐性。
通过九种植物萌发率和生长状况的比较，大麦种子萌发最好，耐性更强，后期生长随镍浓度的增加表现出
不同的生长状况，连续性好，能很好的反应出镍对植物的毒害效应，因此大麦作为检测重金属镍毒害毒性
效应的进一步试验—根伸长试验的指示植物是适宜的。 (3)重金属镍对不同土壤不同植物的抑制浓度(EC1
0、EC50、EC90)各不相同，种间差异较大。EC50变化差异远小于EC10变化差异，红壤的EC10值在6.45-
52.8mg／kg之间，EC50值在11-71.8mg／kg之间；潮土的EC10值在8.97-362mg／kg之间，EC50值在6
9-362mg／kg之间。重金属镍对不同土壤不同植物的半抑制浓度EC50与从形态变化推断出的植物镍中毒
浓度非常接近，表明EC50能很好的预测镍污染土壤中导致植物镍中毒的镍浓度。 (4)除水稻外，红壤上生
长的所有植物生长状态都不是很好，说明土壤性质本身就对植物生长有一定的影响。而且，除水稻外，红
壤上生长的所有植物的EC10和EC50均小于潮土，即山东潮土上生长的植物镍中毒浓度高于湖南红壤，说
明山东潮土对重金属镍的毒害缓释作用强于湖南红壤，重金属镍对植物生长的生态毒性效应受土壤的某些
理化性质影响。潮土上生长的架豆是最敏感的植物种类，EC50为69mg／kg。番茄是抗性最强的植物种类，
EC50为362mg／kg。红壤上生长的小白菜和番茄是最敏感的植物种类，EC50分别为11mg／kg和11.2mg
／kg，水稻是抗性最强的植物种类，EC50为71.8mg／kg。 (5)潮土、水稻土、红壤等3种土壤根伸长抑制
率与镍浓度均呈显著线性相关关系，根伸长抑制率与镍浓度呈对数相关，相关系数在0.97以上。大麦在3
种土壤中对镍毒性的敏感程度不同，不同的土壤处理方法大麦受害毒性阈值浓度差异也不同。镍毒性是酸
性红壤土最强，石灰性潮土最弱。同一浓度下，两种土壤处理方法镍毒性均是湖南＞浙江＞山东，即同一
浓度下，随着pH的增大，大麦根伸长抑制率减小，镍毒性减小。 通过此研究，除了可以了解和借鉴国外
土壤重金属毒性和生态风险评价研究的方法外，其结果也为我国镍污染区以及其他重金属污染区土壤研究
和植被恢复中选用植物种提供理论方法依据。
【关键词】：镍土壤植物毒性风险评估
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：X825
【目录】：
摘要3-5
ABSTRACT5-9
引言9-10
1 文献综述10-18
1.1 土壤重金属污染10-12
1.1.1 污染类型10
1.1.2 污染方式10-11
1.1.3 污染的化学机理11
1.1.4 重金属对植物的影响和危害11-12
1.2 土壤中镍污染12-14
1.2.1 自然土壤中镍的特性12-13
1.2.2 镍对植物的影响13-14
1.2.3 植物镍吸收14
1.3 重金属污染土壤的生物修复14-18
1.3.1 植物修复法15
1.3.2 微生物修复法15-18
2 研究方案18-21
2.1 研究内容18
2.2 研究目标18
2.3 技术路线及研究方法18-21
3 植物对土壤重金属镍的毒害和抗性比较研究21-31
3.1 试验材料21-22
3.1.1 供试材料21
3.1.2 仪器试剂21-22
3.1.2.1 仪器21
3.1.2.2 试剂配置21-22
3.1.3 土壤基本性状22
3.2 试验方法