重慶市黃溪河河道底泥污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘要：以重慶市的黃溪河為研究對象，研究其營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)、重金屬等底泥污染物的污染特性，并據(jù)此對黃溪河河道底泥進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，為河道疏浚工作、底泥資源化利用及處置提供參考依據(jù)。評價(jià)結(jié)果表明，黃溪河營養(yǎng)鹽污染為重度污染；有機(jī)質(zhì)污染為尚清潔；重金屬污染中主要污染物為Hg，85.2%的采樣點(diǎn)位重金屬處于高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，且重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)镠g ＞ Cd ＞Cu ＞ Ni ＞ Pb ＞ As ＞ Zn ＞ Cr。

關(guān)鍵詞：黃溪河；河道底泥；污染特征；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

黃溪河位于重慶市巴南區(qū)魚洞鎮(zhèn)境內(nèi)，流經(jīng)魚洞城區(qū)匯入長江，其入口鄰近魚洞鎮(zhèn)飲用水源二級保護(hù)區(qū)，全長8.4 km，流域面積16.05 km2，涉及人口約1.5 萬人。受沿岸生產(chǎn)廢水和生活污水未經(jīng)處理直接排放入河影響，黃溪河水質(zhì)污染嚴(yán)重，流域沿岸社會經(jīng)濟(jì)發(fā)和魚洞鎮(zhèn)飲用水源水質(zhì)都受到了負(fù)面影響，因此對黃溪河進(jìn)行污染治理刻不容緩。

《重慶市主城區(qū)“清水綠岸”治理提升實(shí)施方案》與《重慶市巴南區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)》等文件指出，筑牢長江上游重要生態(tài)屏障，需要進(jìn)一步消除黑臭水體，提升城市水環(huán)境，重構(gòu)城市水生態(tài)，保護(hù)城市水資源，積極推進(jìn)治理提升工程。在此背景下，采用河道治理最直接最有效的內(nèi)源清淤措施，對長期沉積且富集著大量的氮磷營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)（OM）和重金屬等物質(zhì)，以及破壞生態(tài)系統(tǒng)、引起黑臭水體的河道底泥進(jìn)行治理非常必要[1][2]。2019 年，重慶市巴南區(qū)啟動了黃溪河“清水綠岸”治理提升項(xiàng)目，本文旨在通過對黃溪河河道底泥污染現(xiàn)狀、特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，期望能為黃溪河內(nèi)源清淤河道治理提供一定的理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 底泥采樣與分析方法

1.1 樣品布點(diǎn)與采集

本次樣品采集要求在黃溪河河道上、中、下游及河道水流變緩容易淤積的位置進(jìn)行。根據(jù)待清淤河段長度設(shè)檢測斷面，河道間距75 m設(shè)1 個(gè)檢測橫斷面，上游箱涵段進(jìn)出口處各設(shè)1 個(gè)檢測斷面，支流箱涵段進(jìn)出口處各設(shè)1 個(gè)檢測斷面。通過對黃溪河進(jìn)行前期實(shí)地摸排和勘測，布設(shè)27 個(gè)采樣點(diǎn)位，采樣柱狀樣長度為10～80 cm，且大多數(shù)柱狀樣品基本穿透污染層，見到了稀軟的灰色的浮泥層和黑色的污染泥層。本次共采集了46 個(gè)樣品，采集時(shí)間為2022 年9—10 月。采集的底泥樣品放入自封袋中封口保存，貼好標(biāo)簽，并記錄采樣時(shí)間帶回實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)室中，將底泥進(jìn)行自然風(fēng)干后，研磨處理，過10 目篩后保存。

1.2 分析方法

本次評價(jià)，總氮（TN）采用半微量凱氏法；總磷（TP）采用堿熔- 鉬銻抗分光光度法；OM 采用重鉻酸鉀容量法；鎘（Cd）、砷（As）采用王水提取- 電感耦合等離子體質(zhì)譜法；汞（Hg）采用冷原子熒光法；銅（Cu）、鋅（Zn）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、鎳（Ni）采用火焰原子吸收分光光度法進(jìn)行檢測分析。

2 底泥污染特征

2.1 營養(yǎng)鹽

黃溪河底泥中含有大量營養(yǎng)鹽，其中TN 含量在749～4220 mg/kg，平均值為1741 mg/kg；TP 含量在1100～4410 mg/kg，平均值為2313 mg/kg。如表1 所示，黃溪河底浮泥層TN 含量平均值為2060 mg/kg，TP 含量平均值為2290 mg/kg；黑泥TN 含量平均值為1528 mg/kg，TP 含量平均值為2400 mg/kg。參考加拿大環(huán)境與能源部底泥TP 600 mg/kg、TN 550 mg/kg 安全級的背景值，黃溪河TN 平均值高出安全背景值2.9 倍，TP 平均值高出安全背景值4.2 倍；浮泥層TN平均值高出安全背景值3.4 倍，TP 平均值高出安全背景值3.8 倍；黑泥層TN 平均值高出安全背景值2.5 倍，TP 平均值高出安全背景值4.4 倍。

2.2 有機(jī)質(zhì)

黃溪河底泥OM 含量在1.3%～5.5%，OM含量平均值為3.1%。如表1 所示，黃溪河底泥浮泥層OM 含量平均值為3.5%，黑泥層OM含量平均值為2.9%。參考加拿大環(huán)境與能源部底泥OM 含量1.724% 的安全級背景值，黃溪河OM 平均值高出安全背景值1.8 倍。

2.3 重金屬

黃溪河Hg 含量在0.06～1.27 mg/kg，平均值為0.426 mg/kg；Cd 含量在0.1～0.68 mg/kg，平均值為0.38 mg/kg；As 含量在1.0～7.3 mg/kg，平均值為4.1 mg/kg；Cu 含量在28～64 mg/kg，平均值為46 mg/kg；Zn 含量在82～264 mg/kg，平均值為153 mg/kg；Pb 含量在13～58 mg/kg，平均值為31 mg/kg；Ni 含量在21～48 mg/kg，平均值為33 mg/kg；Cr 含量在19～67 mg/kg，平均值為36 mg/kg。如表2 所示，黃溪河浮泥層Hg 含量平均值為0.489 mg/kg，Cd 含量平均值為0.38 mg/kg，As 含量平均值為4.2 mg/kg，Cu 含量平均值為50 mg/kg，Zn 含量平均值為169 mg/kg，Pb 含量平均值為30 mg/kg，Ni 含量平均值為32 mg/kg，Cr 含量平均值為38 mg/kg；黑泥層Hg 含量平均值為0.0.387 mg/kg，Cd 含量平均值為0.36 mg/kg，As 含量平均值為3.9 mg/kg，Cu 含量平均值為47 mg/kg，Zn 含量平均值為143 mg/kg，Pb 含量平均值為32 mg/kg，Ni 含量平均值為34 mg/kg，Cr 含量平均值為35 mg/kg。參考全國水系沉積物背景值，黃溪河Hg平均值高出背景值12.5 倍，Cd 平均值高出背景值3 倍，As 平均值低于背景值，Pb 平均值高出背景值1.3倍，Cu平均值高出背景值2.3倍，Zn 平均值高出背景值2.3 倍，Cr 平均值低于背景值，Ni 平均值高出背景值1.4 倍。

3 底泥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

3.1 評價(jià)方法

3.1.1 營養(yǎng)鹽污染評價(jià)方法

本次生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)采用單項(xiàng)指數(shù)法對營養(yǎng)鹽污染進(jìn)行評價(jià)，按式（1）計(jì)算單項(xiàng)營養(yǎng)鹽評價(jià)指數(shù)，能較為直觀地反映出底泥中營養(yǎng)鹽的污染程度。營養(yǎng)鹽污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)如表3所示[4][5]。

3.1.2 有機(jī)污染評價(jià)方法

本次生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)有機(jī)污染采用有機(jī)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，按式（2）計(jì)算。有機(jī)質(zhì)污染程度分級標(biāo)準(zhǔn)如表4 所示[6]。

3.1.3 重金屬污染評價(jià)方法

本次生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)重金屬污染程度采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法，單個(gè)污染物潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)按式（3）、式（4）計(jì)算，多種金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)按式（5）計(jì)算。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI 計(jì)算所需沉積物毒性參數(shù)及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分如表5、表6所示[7][8]。

3.2 評價(jià)結(jié)果

3.2.1 營養(yǎng)鹽評價(jià)結(jié)果

如表7 所示的營養(yǎng)鹽污染評價(jià)結(jié)果， 27個(gè)采樣點(diǎn)位TN 的P TN 值為1.36～17.85，其中重度污染點(diǎn)位15 個(gè)占55.6%，中度污染點(diǎn)位10 個(gè)占37.0%，輕度污染點(diǎn)位2 個(gè)占7.4%；TP 的P TP 值為1.66～6.29，重度污染點(diǎn)位27個(gè)占100%。結(jié)合評價(jià)結(jié)果表明，黃溪河營養(yǎng)鹽污染處于重度污染。

3.2.2 有機(jī)污染評價(jià)結(jié)果

27 個(gè)采樣點(diǎn)位的有機(jī)污染程度分級如表8所示，點(diǎn)位OI 值為0.12～0.90。其中，有機(jī)污染點(diǎn)位6 個(gè)占22.2%，尚清潔點(diǎn)位14 個(gè)占51.9%，較清潔點(diǎn)位7 個(gè)占25.9%。綜合評價(jià)結(jié)果表明，黃溪河底泥泥層有機(jī)污染處于尚清潔。

3.2.3 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果

依據(jù)表8 所示的黃溪河底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評價(jià)結(jié)果，黃溪河底泥重金屬污染中Hg 污染最為嚴(yán)重， 在27 個(gè)采樣點(diǎn)位中很高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位18 個(gè)，高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位5 個(gè)占85.2%，中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位4 個(gè)占14.8%；Cd 也有1 個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位，19 個(gè)較高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位占74.1%，7 個(gè)中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位占25.9%；其他重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對較低，27 個(gè)采樣點(diǎn)位均處于低風(fēng)險(xiǎn)。8 種重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)镠g ＞ Cd ＞ Cu ＞ Ni ＞ Pb ＞ As ＞ Zn＞ Cr。

從重金屬總體污染程度來看，27 個(gè)采樣點(diǎn)位極高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位1 個(gè)（N5），很高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位8 個(gè)，高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位15 個(gè)占88.9%，中風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位2 個(gè)占7.4%。綜合評價(jià)結(jié)果表明，黃溪河底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)處于高風(fēng)險(xiǎn)，主要污染物為Hg。

4 結(jié)論

通過黃溪河所采集的底泥樣品中營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)、重金屬含量的檢測分析和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)得出3 項(xiàng)結(jié)論。①各采樣點(diǎn)位底泥TN含量在749～4220 mg/kg；浮泥層TN 含量平均值為2060 mg/kg，黑泥層TN 含量平均值為1528 mg/kg；TP 含量在1100～410 mg/kg，浮泥層TP 含量平均值為2290 mg/kg，黑泥層TP 含量平均值為2400 mg/kg。對比加拿大環(huán)境與能源部沉積物質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，黃溪河底泥泥層營養(yǎng)鹽污染程度為重度污染。②各采樣點(diǎn)位底泥OM 含量為1.3%～5.5%，底泥浮泥層機(jī)質(zhì)含量平均值為3.5%，黑泥層機(jī)質(zhì)含量平均值為2.9%。采用有機(jī)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，黃溪河底泥泥層有機(jī)污染程度為尚清潔。③各采樣點(diǎn)位底泥8 種重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中，Hg 是超背景值最高的金屬，超背景值37 倍，生態(tài)危害毒性相應(yīng)系數(shù)為40；85.2% 的采樣點(diǎn)位處于高潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)順序?yàn)镠g＞Cd＞Cu＞Ni＞Pb＞As＞Zn＞Cr。因此，黃溪河底泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為高風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，在黃溪河河道底泥治理工作中，需重點(diǎn)關(guān)注營底泥泥層養(yǎng)鹽和重金屬Hg 污染的治理。

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作者簡介

劉啟憲（1990—），女，漢族，重慶人，工程師，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測和生態(tài)評估。

加工編輯：馮為為

收稿日期：2024-06-18