烏梁素海鹽度變化對沉積物重金屬有效性的影響

呂杰，李暢游，賈克力，張生，史小紅，趙勝男，孫標

烏梁素海鹽度變化對沉積物重金屬有效性的影響

呂杰，李暢游*，賈克力，張生，史小紅，趙勝男，孫標

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學水利與土木建筑工程學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018

烏梁素海內(nèi)源污染源底泥釋放的重金屬對其水生態(tài)環(huán)境影響較大，為探索沉積物重金屬在不同鹽度條件下的釋放規(guī)律以及沉積物中重金屬總量、形態(tài)含量、遷移性大小及自身性質、沉積物理化性質對沉積物中重金屬釋放的影響，于2010-2016年每年8月采集18個水體樣品，現(xiàn)場測定水體鹽度，并在2016年8月采集10個表層沉積物樣品測定沉積物重金屬總量，采用BCR逐級提取法對沉積物中重金屬Cu、Pb、Zn和Cr 的4種形態(tài)進行提取，并進行靜態(tài)釋放試驗以分析其在不同鹽度濃度條件下的釋放特征，監(jiān)測和實驗結果表明，烏梁素海水體鹽度在2010-2016年8月期間逐年增大，呈現(xiàn)出由淡水湖向微咸水湖轉變的趨勢。重金屬的總量、形態(tài)含量及其遷移性大小影響沉積物中重金屬的釋放量，沉積物中 Cu、Pb、Zn和Cr的形態(tài)含量均以殘渣態(tài)為主，其中Pb的殘渣態(tài)含量最多，總量和釋放量均最少，重金屬酸可提取態(tài)含量較少，重金屬遷移性的大小為Zn＞Cu＞Pb＞Cr，而Zn的釋放量大小與其在沉積物中的遷移活性及總量呈正相關關系。同時沉積物有機質含量、pH及含水率也均可影響沉積物重金屬的釋放，其中Pb的金屬性最弱，溶解度相應較低，釋放量最少。隨著鹽度的增加，沉積物中Zn、Cu和Pb釋放量增加，Cr的釋放量則先增大后減小，雖然4種重金屬釋放量雖然均較小，但其釋放量增幅變化很大，存在較大的湖泊水生態(tài)環(huán)境風險。

沉積物；重金屬；鹽度；釋放

湖泊沉積物是污染物的重要載體，既是水體重金屬污染物的源也是水體重金屬污染物的匯（金相燦，1992；Rognerud et al.，2001）。當水環(huán)境化學條件改變，沉積物中的重金屬又會重新釋放到水體中，對水體造成“二次”污染（李鵬等，2010；李魚等，2003），而表層沉積物中重金屬的釋放及與上覆水體的耦合不僅會危害水生生物，而且會通過生物鏈最終富集到人體中，危害人體健康（范成新等，2002；盧少勇等，2010；尹洪斌等，2008）。

目前，已有眾多學者對烏梁素海沉積物重金屬污染做過大量研究。主要集中在以下3個方面：第一，對烏梁素海沉積物重金屬總量（姜忠峰等，2012；劉俊廷等，2010）進行評價分析；第二，對烏梁素海沉積物重金屬形態(tài)（王爽等，2012；趙勝男等，2013）進行評價分析；第三，大氣沉降（尹琳琳等，2014）對烏梁素海重金屬的影響分析。其研究結果均表明，烏梁素海受到不同重金屬不同程度的污染。天然水體的電導率變化范圍為 50～500 μs?cm-1，而烏梁素海全湖沉積物的電導率變化范圍為 103.6～3960 μs?cm-1，由此可見，湖泊已嚴重遭受鹽化污染（馬紅，2016）。當水體鹽度發(fā)生變化時，湖泊沉積物中重金屬含量是否會發(fā)生變化？如果發(fā)生變化，變化規(guī)律又是什么？

鑒于此，本研究采用靜態(tài)釋放實驗（王繼綱等，2007）模擬水環(huán)境離子強度變化條件，利用沉積物中重金屬的總量、形態(tài)及其自身的性質和沉積物的理化性質來研究水體不同的鹽度條件變化下烏梁素海沉積物中重金屬的釋放特征。本研究對烏梁素海水體及沉積物重金屬污染控制及治理具有一定的借鑒意義，可為寒旱區(qū)湖泊沉積物中重金屬污染的修復與環(huán)境管理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

烏梁素海位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特前旗境內(nèi)，地理坐標為 40°36′～41°03′N，108°43′～108°57′E，位于寒旱區(qū)。湖泊呈南北長、東西窄的狹長形態(tài)，現(xiàn)有面積約 305.97 km2，其中蘆葦區(qū)約177.46 km2，明水區(qū)約128.51 km2。湖面平均高程約1018.5 m，湖泊容量 2.5×108～3×108m3，湖水深度多集中在1.6～2.7 m，平均水深為1.9 m。烏梁素海是內(nèi)蒙古高原干旱區(qū)最典型的淺水草型湖泊，也是河套地區(qū)灌溉退水系統(tǒng)的樞紐。農(nóng)田退水、工業(yè)廢水和生活污水是烏梁素海的主要補給水源，每年匯入烏梁素海的各種營養(yǎng)鹽加速了湖泊的沼澤化，導致其成為世界上沼澤化最快的湖泊之一（張曉晶等，2010）。

1.2 樣品采集與處理

將烏梁素海在空間上以2 km×2 km正方形網(wǎng)格剖分，利用網(wǎng)格的交點，呈梅花形布設水體采樣點，共18個，具體布點見圖1。取樣時間為2010—2016年每年 8月，利用 GPS定位監(jiān)測點位置，蘆葦（Phragmites australis）區(qū)與采樣點水深均在2 m以上，現(xiàn)場采集水面以下0.5 m處水樣，同時利用自行研制的柱狀采泥器，采集2016年8月10個表層5 cm沉積物樣品，編號，裝入密閉聚乙烯樣品袋中，帶回實驗室。將帶回的沉積物樣品在自然條件下風干后壓散，剔除植物根系、石塊等雜質，經(jīng)瑪瑙研缽研磨后過 100目尼龍篩后低溫保存，用于重金屬總量、形態(tài)分析及重金屬釋放實驗研究。

1.3 不同鹽度條件下重金屬的釋放實驗

綜合多年的水質觀測數(shù)據(jù)（李興等，2011）可知，I12監(jiān)測點水質較差，沉積物重金屬含量相對較高（王爽等，2012），且該監(jiān)測點位于總排干北側，周圍有水生植物，靠近污染物入湖口，具有重要的研究意義。湖泊多年水體鹽度集中在1.5 g?L-1左右，最大值接近3.0 g?L-1，故設置如下水體鹽度梯度進行實驗。

準確稱取18份I12監(jiān)測點沉積物樣品（干樣）各(1.0000±0.0005) g，分別置于50 mL三角瓶中，每 3個樣品為 1組平行樣，共 6組，依次加入用NaCl調(diào)配的鹽度為 0.5、1.5、2.5、3.5、4.5、5.0 g?L-1的溶液20 mL，在SHZ-82型恒溫水浴振蕩器上振蕩 24 h（25 ℃，200 r?min-1），再在 TDZ4-WS 臺式低速離心機上離心20 min（4000 r?min-1），過濾，取上清液，并加硝酸酸化至 pH=2，測定上清液中Pb、Cu、Zn、Cr的濃度。

1.4 樣品分析方法

水體鹽度使用Thermo便攜式多參數(shù)測量儀現(xiàn)場測定，沉積物pH值按泥水比1∶2.5測定，燒失量（LOI）于沉積物樣品在馬弗爐 550 ℃灼燒 2 h后測定，含水率的測定參照《海洋環(huán)境檢測》（1998）。沉積物中重金屬各形態(tài)含量分析采用歐共體物質標準局提出的BCR逐級提取法（Usero et al.，1998），重金屬總量分析先用HNO3-HClO4-HF酸解后進行微波消解。Zn使用日立火焰原子吸收分光光度計（iCE 3000 SERIES）測定；Cu、Pb、Cr用石墨爐原子吸收分光光度計（iCE 3000 SERIES）測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013和Origin 8.6軟件進行統(tǒng)計分析、作圖等。重金屬的釋放量（李鵬等，2010）采用以下公式進行計算：

式中，C是溶液中重金屬質量濃度（mg?L-1），V是溶液的體積（L），m是沉積物樣品的質量（g），Q 是沉積物中重金屬的釋放量（mg?kg-1），即單位質量沉積物釋放重金屬的量。

為了保證精確度并減小隨機誤差，實驗用的所有玻璃器皿均以2 mol?L-1HNO3充分浸泡24 h以上，分析過程中使用的實驗用水均為超純水。所有樣品4種形態(tài)含量之和與直接測定的總量進行對比，回收率為95%～110%，重復樣品的偏差小于10%，符合測定要求。

2 結果與分析

2.1 沉積物中重金屬總量分布及分析

烏梁素海沉積物重金屬含量如表1所示，沉積物中Cu、Pb、Zn、Cr的含量分別為16.37～29.75、11.55～20.69、52.56～87.46、46.67～100.20 mg?kg-1，其平均含量分別為 22.66、16.25、68.13、64.28 mg?kg-1。沉積物樣品中 Cu、Pb、Zn、Cr的變異系數(shù)分別為 23.21%、18.83%、19.49%、27.66%，采樣點之間的變異系數(shù)相對較小，反映了各采樣點的重金屬元素含量比較集中。沉積物pH值的變化范圍為7.0～7.7，均值為7.5，呈中性-弱堿性，而沉積物的pH會直接影響沉積物中重金屬的形態(tài)分布、環(huán)境效應（張曉晶等，2011），進而影響沉積物中重金屬的釋放量。含水率為 0.1%～1.98%，平均值為1.41%。有機質含量較低，在2.79%～8.57%之間，平均值為5.05%。

表1 沉積物中重金屬含量及理化性質Table 1 The heavy metal contents of sediments and physical-chemical

以《土壤環(huán)境質量標準》（GB15618—1995）一級標準作為評價標準，沉積物樣品中 Cu、Pb、Zn含量均未超標，Cr僅有1個點超標，超過50%的采樣點Cu、Zn、Cr含量均超過背景值，其平均值分別為背景值的1.17、1.21、1.13倍，Pb只有2個點超過背景值。

2.2 沉積物中重金屬形態(tài)及分析

采用 BCR逐級提取法測定沉積物中重金屬形態(tài)含量，即酸可提取態(tài)（B1）（可交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)）、Fe-Mn氧化物結合態(tài)（B2）、有機物和硫化物結合態(tài)（B3）和殘渣態(tài)（B4）。圖2所示為沉積物中Cu、Pb、Cr、Zn的形態(tài)分布百分比。由圖2 可知，Cu、Pb、Cr、Zn 均主要以穩(wěn)定的殘渣態(tài)（B4）存在，其含量分別占其各形態(tài)含量總和的66.51%、70.81%、75.99%、68.59%。Cu、Pb在有機物和硫化物結合態(tài)（B3）中所占比例較高，自然界中二價金屬離子Cu與有機質的結合能力較高（Hamilton et al.，1984），懸浮物對Pb具有吸附沉降作用，利于Pb的富集沉降。在Fe-Mn氧化物結合態(tài)（B2）中，Zn、Cu所占比例較高，分別為 10.40%、6.26%，Pb、Cr分別僅占2.61%、0.37%。Cu、Pb、Cr、Zn在酸可提取態(tài)（B1）中所占比例分別為 1.84%、1.06%、0.09%、1.87%，Zn和Cu在酸可提取態(tài)（B1）中所占比例相對較高，若環(huán)境條件發(fā)生變化，易釋放到水體中，對水環(huán)境造成危害。

在重金屬的各個形態(tài)中，除殘渣態(tài)（B4）以外，其他3種形態(tài)均具有一定的生物有效性，以酸可提取態(tài)（B1）的生物有效性最大（Manno et al.，2006）。本研究以重金屬的酸可提取態(tài)（B1）所占比例作為判斷重金屬有效性的重要依據(jù)，結果表明，B1所占比例由高到低為Zn＞Cu＞Pb＞Cr，因此認為烏梁素海沉積物中重金屬遷移性的大小為Zn＞Cu＞Pb＞Cr。

2.3 水柱的鹽度變化

烏梁素海2010—2016年8月份水體鹽度變化特征如圖3所示，2010—2016年8月份水體鹽度變化呈波動趨勢，變化幅度并不大，幾乎均呈右偏態(tài)，只有 2014年和2015年呈左偏態(tài)。2010年、2011年和2013年中水體鹽度的最小值不低于0.60 g?L-1，最大值在 2.50 g?L-1左右，均值在 1.42 g?L-1左右，2012年湖泊水體鹽度最大值是3.00 g?L-1，最小值為1.10 g?L-1，均值是 1.70 g?L-1；2014—2016 年湖泊水體鹽度分布較分散，最大值、最小值與均值呈遞增趨勢，最大值與最小值之間的波動較大，其中2016年最大值為 2.99 g?L-1，最小值為 1.10 g?L-1，均值為1.70 g?L-1。雖然2016年與2012年鹽度最大值、最小值與均值相當，分布形態(tài)整體較為相近，但2016年湖泊水體分布較分散，湖泊水體鹽度變化整體趨勢越來越明顯。通常將礦化度（含鹽度）小于 1.0 g?L-1的湖泊稱為淡水湖，礦化度（含鹽度）在1.0～35.0 g?L-1之間的湖泊稱為咸水湖（李翀等，2006）。烏梁素海2010—2016年湖泊水體鹽度均值均超過1.00 g?L-1，湖泊水體鹽度呈增大趨勢，由淡水湖轉變成微咸水湖。

圖2 沉積物中重金屬地球化學形態(tài)分布圖Fig. 2 Concentrations of heavy metals in various geochemical fractions in the sediments

圖3 2010年—2016年8月份水體鹽度變化特征Fig. 3 Characteristics of salinity change in 2010—2016 year in August

2.4 鹽度與重金屬有效性的關系

由圖4可知，沉積物中Cu、Zn、Pb的釋放量分別為 0.012～0.034、0.414～0.985、0.00004～0.00026 mg?kg-1，Cu、Pb和 Zn的釋放特征相似。NaCl質量濃度在 0.5～2.5 g?L-1時，Cu、Pb和 Zn的釋放量緩慢增加，NaCl質量濃度在 2.5～5.0 g?L-1時，Cu、Pb和Zn的釋放量迅速增加；而Cr的釋放量變化范圍為 0.034～0.064～0.049 mg?kg-1，NaCl質量濃度在0.5～3.5 g?L-1時，沉積物重金屬釋放量增加，在3.5～5.0 g?L-1時，釋放量減少，NaCl質量濃度在3.5 g?L-1時，Cr的釋放量出現(xiàn) 1個峰值。沉積物中 4種重金屬的釋放量由大到小為Zn＞Cr＞Cu＞Pb。

從圖5可知，沉積物中Cu、Zn、Pb釋放量的增幅均隨鹽度梯度增加呈逐漸遞增趨勢，而 Cr釋放量的增幅以NaCl質量濃度0.5～3.5 g?L-1為界，呈先增加后減少的趨勢。Cu、Zn、Pb的增幅均已超過 100%，Pb的增幅最為明顯，高達 630%，為其他3種重金屬增幅的6倍。Cr的增幅在NaCl質量濃度 0.5～3.5 g?L-1時，達到最大（87.57%），在 0.5～5.0 g?L-1時則下降至 43.43%。

3 討論

3.1 沉積物重金屬形態(tài)及理化性質對釋放的影響

圖4 不同NaCl質量濃度條件下沉積物重金屬釋放Fig. 4 Heavy metal release from sediments under different NaCl concentrations

圖5 不同鹽度濃度條件下重金屬釋放量增幅Fig. 5 The increase of release quantities of heavy metals in different NaCl concentrations

沉積物中重金屬的釋放量主要與其形態(tài)具有一定的關系。本研究區(qū)沉積物中Cu、Pb、Zn和Pb的釋放量均較小。圖2表明，I12監(jiān)測點Cu、Pb、Cr、Zn均主要以穩(wěn)定的殘渣態(tài)（B4）存在，殘渣態(tài)含量表現(xiàn)為 Pb（81.1%）＞Cr（75.14%）＞Cu（69.88%）＞Zn（69.31%），殘渣態(tài)是沉積物中最穩(wěn)定的一種形態(tài)，可以長期穩(wěn)定存在于沉積物中（Wiese et al.，1997），因而可能造成Pb的釋放量最小。烏梁素海沉積物中重金屬遷移能力的大小為Zn＞Cu＞Pb＞Cr， 而 重 金 屬 釋 放 量 的 大 小 為Zn＞Cr＞Cu＞Pb。Zn的釋放量最大，這與其在沉積物中的含量和遷移能力大小一致。Cr在沉積物中的遷移能力較Pb小，但其釋放量大于Pb，說明影響Cr釋放量的因素不僅是其在沉積物中的遷移能力，其在沉積物中的含量、活性，沉積物粒度，礦物組成等對其也有一定的影響。而 Pb的釋放量最少，除了其形態(tài)的影響之外，其在沉積物中的總量也是最少的，在一定程度上影響Pb的釋放量。

此外，沉積物的理化性質對重金屬釋放量也有一定的影響。腐殖質對環(huán)境中幾乎所有的金屬離子都有螯合作用，監(jiān)測點有機質含量為4.98%，其主要成分是腐殖質，占到70%～80%（毛海芳等，2011），而金屬離子與有機質結合，屬于較強的離子鍵結合態(tài)，不易釋放。監(jiān)測點沉積物pH為7.7，呈中性偏堿性，在正常情況下并不利于碳酸鹽結合態(tài)的重金屬釋放。含水率為1.61%，表明沉積物較緊密，對沉積物的再懸浮程度影響較?。ㄓ嵘鞯?，2010），因而沉積物重金屬釋放也較少。

金屬自身的性質在一定程度上影響釋放量。4種重金屬的金屬性強弱為Cr＞Cu＞Zn＞Pb，金屬性越強，Cl-與其形成的金屬氯化物溶解度越高。Pb的金屬性最弱，與其形成的金屬氯化物溶解度最低，這也是Pb的釋放量最少的原因之一。I12點附近分布著大面積的水生植物，一定程度上可以吸收少量的重金屬元素，因此4種重金屬釋放量均較小。

結合全湖的理化指標含量可知，沉積物理化指標含量和重金屬總量大小與I12點類似，而全湖沉積物中Zn、Cu、Pb、Cr的形態(tài)含量均以殘渣態(tài)為主，說明全湖的沉積物重金屬釋放情況與I12點類似。

3.2 離子濃度對沉積物重金屬釋放的影響

鹽離子濃度對重金屬釋放的影響主要體現(xiàn)在離子強度。離子濃度的增加將會與重金屬離子競爭吸附點位，溶液中離子強度的增加將降低溶液的活化系數(shù)，從而促進重金屬的釋放（汪艷雯，2010）。本研究用NaCl溶液做背景溶液，Na+屬于堿金屬離子，水體中的堿金屬陽離子與吸附在固體顆粒上的金屬陽離子發(fā)生置換作用，從而使沉積物中重金屬釋放量增加（李魚，2003），因此，沉積物中Cu、Pb、Zn和Cr的釋放量隨著鹽度的增大而增加。隨著NaCl質量濃度的不斷增大，沉積物中Cr的釋放量先增加后減少，其原因是在重金屬釋放的過程中，隨著重金屬的釋放，沉積物中存在的其他與重金屬發(fā)生共沉淀的陰離子、有機微粒等可溶性物質都很可能會隨之溶出，當該過程進行到一定程度時，釋放于水相中的重金屬離子就會與溶出物質發(fā)生包括絡合、吸附凝聚、共沉淀等物理化學變化，或者以膠體氫氧化物的形式重新沉淀，從而使水溶態(tài)重金屬濃度又開始降低直至建立平衡，重金屬濃度不再發(fā)生變化（黃廷林，1995）。由此可以推斷，隨著NaCl質量濃度的不斷增大，沉積物中Cu、Pb、Zn的釋放量變化也會出現(xiàn)與Cr相同的釋放特征，這與王德鵬等（2015）對白銀市東大溝沉積物重金屬釋放的研究結果一致。由圖 4可知，Cr最先出現(xiàn)拐點，主要原因不僅有鹽離子的作用，且I12監(jiān)測點位于湖泊北部，硫化物含量較高（張京，2013），可能有硫化鉻這類高價硫化物的水解作用，而ZnS、CuS和PbS在水中溶解度較低（肖盛蘭等，1994），其水解能力較弱，因此，Cr的釋放量最先達到最大值。

雖然外界環(huán)境改變時，沉積物重金屬釋放量相對較小，但其釋放量的增幅變化較大，即當鹽度發(fā)生較大變化時，釋放幅度會大幅增加。圖4及圖5表明，無論哪種鹽度條件，Pb的釋放量均是最少的，與其他3種重金屬的釋放量相差兩個數(shù)量級，但其釋放量增幅是最大的。在 NaCl質量濃度為0.5～1.5 g?L-1時，重金屬釋放量表現(xiàn)為 Pb（160%）＞Cr（31.33%）＞Cu（30.17%）＞Zn（12.17%）；在NaCl質量濃度為0.5～2.5 g?L-1時，重金屬釋放量表現(xiàn)為Pb（225%）＞Cr（65.50%）＞Cu（64.73%）＞Zn（21.30%）。隨著鹽度濃度的增加，Cl-濃度增大，在高氯條件下，25 ℃時，鉛氯絡合反應加強，溶液中Pb2+主要以[PbCl4]2-絡合物形式存在（劉輝等，2006），溶液中金屬 Pb的氯化物濃度大小為[PbCl4]2-＞ [PbCl3]-＞PbCl2，而其他金屬在 NaCl溶液中均以二價化合物存在，故Pb的釋放增幅是最大的。

由圖3可知，7年來烏梁素海湖泊水體鹽度變化較大，由淡水湖轉變成了微咸水湖。達里諾爾湖、岱海以及呼倫湖，均是著名的旅游景區(qū)，其湖泊水體鹽度分別為1.79、3.50、2.08 g?L-1，均由淡水湖轉變成微咸水湖。湖泊水體鹽度較高，沉積物重金屬很可能釋放到水體中，造成湖泊水體“二次”污染。因此，今后需加大對這些湖泊沉積物重金屬的研究，不僅研究其釋放量的變化，同時應該考慮釋放量增幅的變化。對于重金屬污染后的沉積物，可向沉積物中加入黏土類鈍化物以吸附重金屬，抑制重金屬釋放（陳良杰等，2011）。另外從污染源頭治理，嚴格控制入湖口水體的排放標準，從而控制湖泊水體的鹽度，預防沉積物重金屬釋放。

4 結論

本文通過對烏梁素海水體鹽度、沉積物樣品重金屬形態(tài)、沉積物理化性質及水體鹽度的變化對沉積物重金屬元素釋放量的影響研究，得到以下幾點結論：

（1）烏梁素海水體鹽度呈增大趨勢，2010—2013年湖泊水體鹽度分布集中，均值在 1.42 g?L-1左右，2013—2016年湖泊水體鹽度分布較分散，湖泊水體鹽度持續(xù)增大，均值達1.70 g?L-1，湖泊由淡水湖轉變成微咸水湖。

（2）重金屬的總量、形態(tài)含量及遷移性大小影響沉積物中重金屬的釋放。沉積物中重金屬釋放量的大小與沉積物中重金屬總量的大小一致，湖泊沉積物中Cu、Pb、Zn和Cr的形態(tài)含量均以殘渣態(tài)為主，而 Pb的殘渣態(tài)含量最多，其在沉積物中的總量最少，因而釋放量最少；沉積物中4種重金屬的酸可提取態(tài)含量較少，重金屬遷移性的大小為Zn＞Cu＞Pb＞Cr，Zn 的釋放量大小與其在沉積物中的遷移活性及總量大小一致。

（3）沉積物的理化性質及重金屬自身性質在一定程度上也影響釋放量。沉積物的有機質含量影響有機結合態(tài)含量；水體呈中性偏堿性，不利于碳酸鹽結合態(tài)重金屬釋放，亦不利于酸可提取態(tài)重金屬釋放；含水率較低，沉積物較緊密，不利于重金屬釋放；金屬性越強，Cl-與其形成的金屬氯化物溶解度越高，Pb的金屬性最弱，溶解度相應較低，釋放量最少。

（4）隨著鹽度的增加，沉積物中重金屬Zn、Cu和Pb釋放量增加，沉積物中Cr的釋放量則先增大后減小。沉積物中4種重金屬釋放量雖然均較小，但其釋放量增幅變化很大，對積物重金屬存在較大的釋放風險。今后進行重金屬釋放研究時，不僅要考慮釋放量的變化，還要考慮釋放量增幅的變化。

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Abstract: Heavy metals released from the sediment of endogenous source in Ulansuhai have a great impact on its aquatic environment. To get a better understanding on the release mechanism and effect factors, lake water was sampled yearly at 18 selected sampling points in the lake in August from 2010 to 2016. The top layer sediments were sampled at 10 sampling points in August 2016. The contents of the heavy metals were analyzed and four species of Cu, Pb, Zn, and Cr were extracted by the BCR step method. A static reaction was carried out to determine the release characteristics of the heavy metals from the sediments under different salinity conditions. The results showed that the salinity of Ulansuhai water was increasing from 2010 to 2016, which showed a trend from the freshwater lake to the brackish water lake. The release amount of the heavy metals form the sediments were affected by the total content, species content, and migration ability of the heavy metals. The species contents of Cu, Pb, Zn, and Cr were mainly in residual, in which the residual state of Pb was the most, as a result of this, its total and release amounts were the least.The contents of the heavy metals in the sediments were less extractable. The mobility of the heavy metals was Zn＞Cu＞Pb＞Cr. The release amount of Zn was positively related to its migration activity and total amount in the sediments. The release amounts of the heavy metals form the sediments were also affected by the organic matter content, pH, and water content of the sediments, in which Pb has the weakest metallicity with lower solubility and minimum release amount. With the increase of the salinity in the sediments,the release amounts of Zn, Cu, and Pb increased, while the release amount of Cr represented decreased when the salinity increased to a certain extent. Although the release rates of the heavy metals from the sediments were relatively less, there was a great increase in the release amount with the increase of the salinity. This indicated that there might be a greater risk on the lake water ecological environment.

Key words: Sediment; Heavy metal; Salinity; release

Impacts of Salinity Change on the Effectiveness of Heavy Metals in the Sediment of Wuliangsuhai

LV Jie, LI Changyou, JIA Keli, ZHANG Sheng, SHI Xiaohong, ZHAO Shengnan, SUN Biao

Water Conservancy and Civil Engineering College, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.09.013

X131.2

A

1674-5906（2017）09-1547-07

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國家自然科學基金項目（51509133；51339002；51669022；2016MS0406；NJZC13092）

呂杰（1991年生），女，碩士研究生，研究方向為水文學及水資源。E-mail: 961357358@qq.com*通信作者：李暢游，主要研究領域為水環(huán)境科學與工程。E-mail: nndlichangyou@163.com

2017-06-21