龍江河沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

散劍娣　蔡德所　靖志浩　楊佳星　李書(shū)恒　陳聲震

摘要：為了解廣西龍江河表層沉積物中重金屬的污染狀況，于2018年3月采集12個(gè)樣點(diǎn)的沉積物樣品，測(cè)定沉積物中重金屬Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As的含量和賦存形態(tài)，運(yùn)用地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)沉積物中重金屬的污染程度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并分析了沉積物中重金屬的來(lái)源。結(jié)果表明：① 除Cr的平均含量近似于背景值外，Cd、 Pb、As、Zn、Cu的平均含量分別為背景值的57.88，7.12，6.30，4.19，2.17倍。② Cr和As以殘?jiān)鼞B(tài)為主;Zn在中上游碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量較高，在下游鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量較高;Cu和Pb的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)含量較高;Cd以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)為主，與2013年相比，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量大幅度減少，碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量大幅度增加。③ 地累積指數(shù)表明，Cr為未污染，Cu為輕度污染，Zn和As為偏中度污染，Pb為中度污染，Cd為嚴(yán)重污染。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表明，Cu、Zn、Pb和Cr 4種元素均為低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，As和 Cd元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較大。④ 沉積物重金屬相關(guān)性表明，Cu、Zn、Pb、Cr、As 5種元素存在明顯同源性。通過(guò)沉積物重金屬主成分分析，發(fā)現(xiàn)第一主成分（Cu、Zn、Pb、Cr）的來(lái)源為工業(yè)源，第二主成分（Cd）的來(lái)源為農(nóng)業(yè)活動(dòng)及采礦活動(dòng)，第三主成分（As）的來(lái)源為礦業(yè)活動(dòng)。

關(guān)鍵詞：重金屬; 沉積物; 地累積指數(shù)法; 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法; 污染程度; 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià); 龍江河

中圖法分類號(hào)： X822

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.11.006

0引 言

重金屬污染具有高毒性、污染持久性、不可降解性、生物累積性等特征[1-2]。人類生產(chǎn)、生活過(guò)程中產(chǎn)生的重金屬，通過(guò)大氣沉降、廢水排放和雨水徑流等作用進(jìn)入水體，經(jīng)吸附、凝聚和沉降等途徑累積到沉積物中，使沉積物成為重金屬主要的儲(chǔ)存庫(kù)[3-4]。當(dāng)外界條件（如水體pH、水溫等）發(fā)生變化時(shí)，沉積物中的重金屬又會(huì)進(jìn)入水體，對(duì)水環(huán)境造成二次污染[5]。重金屬還會(huì)沿著食物鏈轉(zhuǎn)移和富集，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，危害水生生物和人體健康[6]。因此，對(duì)沉積物中重金屬污染狀況進(jìn)行研究具有重要的意義。

沉積物營(yíng)養(yǎng)豐富，其中蘊(yùn)含大量重金屬，是評(píng)估水環(huán)境污染狀況的重要指標(biāo)[7]。對(duì)沉積物中重金屬進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，是了解水體中重金屬污染狀況的重要手段[8]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)沉積物中重金屬污染狀況的研究中，Pb、Cu、Zn污染最廣，其次是Cd、Cr、As。Peng等對(duì)長(zhǎng)江航道沉積物中重金屬Hg、Cd、Pb、Cu、Zn的含量進(jìn)行了研究，認(rèn)為渠道建設(shè)導(dǎo)致了下游重金屬的濃度和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的顯著增加[9]。Almeida等研究了巴西巴伊亞州的喬恩斯河沉積物中重金屬Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn的污染狀況，表明Zn和Cu是污染最嚴(yán)重的元素[10]。沉積物中重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)主要以重金屬的含量和空間分布特征為主，形態(tài)分布較少。陳明等的研究表明，桃江河沉積物中Cu、Zn、As、Cd、Pb的平均含量均超過(guò)環(huán)境背景值，Cd污染最嚴(yán)重，超過(guò)背景值30倍[11]。Shui等研究發(fā)現(xiàn)三峽水庫(kù)支流表層沉積物中重金屬的濃度高于河口，銅、鋅、鉛和鉻趨向于富集[12]。常用的評(píng)價(jià)方法有內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、沉積物富集指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法、次生相與原生相分布比值法等。沉積物中重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用的方法不同，得到的結(jié)果也不同。每種方法都有其優(yōu)越性和局限性，單一的評(píng)價(jià)方法不能全面地顯示研究區(qū)域的污染狀況。應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)目的，多種方法相結(jié)合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，才能得到全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)結(jié)果。余銘明等概括了河流沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)的參評(píng)指標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比了常見(jiàn)的評(píng)價(jià)方法的基本特征、適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)[13]。郭曙林等綜述了單因子污染指數(shù)法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)危害指數(shù)法、尼梅羅綜合指數(shù)法等國(guó)內(nèi)外常用的評(píng)價(jià)方法，比較各方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，并指出應(yīng)根據(jù)研究目的、污染特性選擇適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)方法[14]。

2012年1月廣西龍江河鎘污染事件發(fā)生后，許多學(xué)者對(duì)龍江河水體、底泥中重金屬進(jìn)行了檢測(cè)和研究[15-17]。但對(duì)沉積物中重金屬的研究較少，特別是沉積物重金屬的分布特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[18-20]。僅分析了Cd等少數(shù)重金屬和少數(shù)樣點(diǎn)的含量分布特征，沒(méi)有考慮重金屬的賦存形式。重金屬的形態(tài)在很大程度上決定了重金屬的理化性質(zhì)和生理毒性，因此污染評(píng)價(jià)并不全面[21]。本文對(duì)龍江河不同區(qū)域沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As等6種重金屬元素的含量和賦存形態(tài)進(jìn)行分析，與前人的研究成果形成一定對(duì)比，又填補(bǔ)了龍江河沉積物中重金屬形態(tài)研究上的空白，并運(yùn)用地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)估其污染狀況，為居民飲用水安全和河流污染情況提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)該流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1材料與方法

1.1研究區(qū)域概況

龍江河系柳江支流，屬珠江水系，發(fā)源于貴州省三都縣月亮山，全長(zhǎng)358 km，在廣西壯族自治區(qū)河池市境內(nèi)長(zhǎng)222 km，流域面積共1.2萬(wàn)km2，多年平均年徑流量132億m3。龍江河地處云貴高原向廣西盆地的過(guò)渡地帶，是中國(guó)比較典型的喀斯特巖溶地區(qū)，該地區(qū)氣候溫暖，雨量豐沛，多年平均降雨量為1 463.7 mm，氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫17～20 ℃。由于水力資源豐富，龍江河沿干流已建成下橋、六甲、拉浪、葉茂、洛東、糯米灘等11座梯級(jí)水電站。河池、柳州以及下游地區(qū)主要生產(chǎn)生活用水也取自于龍江河。

1.2樣品采集與預(yù)處理

根據(jù)龍江河流域特征和污染源空間分布特征，在龍江河干流自上而下設(shè)置12個(gè)采樣點(diǎn)（S1～S12），樣點(diǎn)位置如圖1所示。本文采樣時(shí)間為2018年3月，采用自重式柱狀底泥采樣器采集河床0～20 cm的表層沉積物，每個(gè)樣點(diǎn)采集3～4個(gè)沉積物樣品，裝入聚乙烯塑料瓶中，密封保存。運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室后，自然風(fēng)干，用瑪瑙研缽進(jìn)行研磨，過(guò)100目尼龍篩，裝入聚乙烯自封袋中保存，留待實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

1.3樣品分析

沉積物重金屬總量測(cè)定是將處理好的沉積物樣品采用HCl+HF+HClO4+HNO3進(jìn)行消解。采用Tessier五步連續(xù)提取法[19]分析沉積物重金屬中可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)，分別使用1 mol/L MgCl2溶液（pH=7）、1 mol/L NaAc（用HAc調(diào)至pH=5）、0.04 mol/L NH2OH·HCl（25%HAc）、0.02 mol/LHNO3+30%H2O2+NH4Ac（20%HNO3）和HCl+HF+HClO4+HNO3提取。利用PinAAcle 900T型火焰/石墨爐原子吸收光譜儀測(cè)定容量瓶中溶液濃度，經(jīng)過(guò)換算即可得到重金屬各形態(tài)含量及總量。

1.4評(píng)價(jià)方法

1.4.1地累積指數(shù)法

地累積指數(shù)法是德國(guó)科學(xué)家Muller于1969年提出的研究沉積物重金屬污染程度的定量指標(biāo)，既考慮了地球化學(xué)背景值，又考慮了人為污染因素及自然成巖作用引起的背景值變動(dòng)[20]。其計(jì)算公式如下：

根據(jù)地累積指數(shù)Igeo值可將污染等級(jí)分為7個(gè)等級(jí)，如表1所列。

2結(jié)果與分析

2.1沉積物重金屬含量分布特征

重金屬空間分布受自然因素和人為活動(dòng)的雙重影響，通過(guò)變異系數(shù)（CV）可以了解沉積物重金屬的空間變化特征，而變異系數(shù)越大則重金屬污染物受人為影響越大[22]。龍江河沉積物中6種重金屬元素的變異系數(shù)依次為Cd（50.20%）>As（38.78%）>Cr（28.95%）>Zn（28.10%）>Cu（25.99%）>Pb（23.29%）。Cd和As為高度變異，說(shuō)明這兩種重金屬元素受到人為干擾嚴(yán)重;Cr、Zn、Cu、Pb為中度變異，說(shuō)明這4種元素在龍江河的空間分布都比較均勻，有一定的相似性，受到人為干擾程度稍小。

本文對(duì)12個(gè)采樣點(diǎn)的沉積物中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As等6種重金屬元素的含量進(jìn)行測(cè)定（見(jiàn)圖2）。以廣西土壤C層背景值作為主要依據(jù)，對(duì)龍江河沉積物6種重金屬含量進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所列。由表3可見(jiàn)，重金屬Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As的平均含量分別為69.07，349.32，167.96，10.36，86.28，156.30 mg/kg。除Cr的平均含量近似于背景值外，其他重金屬的平均含量均超過(guò)背景值，尤其Cd最為嚴(yán)重，為背景值的57.88倍，其次是Pb、As、Zn、Cu分別為背景值的7.12，6.30，4.19，2.17倍。龍江河受到外來(lái)污染后，沉積物中除Cr外的5種重金屬元素含量都劇烈增加，這說(shuō)明龍江河重金屬 Cu、Zn、Pb、Cd、As在河流內(nèi)存在富集。由圖2可見(jiàn)，龍江河沉積物中重金屬分布不均衡，在中上游（S2～S8）重金屬含量相對(duì)較高且變化幅度較大，下游（S8～S12）除S11含量稍高外整體呈下降趨勢(shì)。重金屬含量的突升點(diǎn)出現(xiàn)在S2（金城江水文站）、S4（拉浪水電站）、S7（葉茂水電站）、S8（洛東水電站）、S11（糯米灘水電站），這些采樣點(diǎn)的重金屬含量也相對(duì)較高，其中S2位于市區(qū)，S4、S7、S8和S11四處為水庫(kù)。在S4、S5、S7、S8處，6種重金屬含量的平均值均高于龍江河沉積物中重金屬含量的平均值，尤其是Zn、Pb、As，說(shuō)明6種重金屬元素在水庫(kù)中含量很高，推測(cè)其原因可能是庫(kù)區(qū)周邊采礦場(chǎng)或洗礦廠將大量含有重金屬的廢水排入龍江河中，這些污染物進(jìn)入水體后由于吸附作用逐漸沉淀在沉積物中;另外水庫(kù)受擋水建筑物影響，河水流速變緩，沉積物容易淤積，重金屬污染物會(huì)附著在沉積物中，從而造成了重金屬含量高于龍江河平均水平。在S2樣點(diǎn)處，Zn和Cr總量均高于龍江河平均水平，這可能是由于市區(qū)的工業(yè)活動(dòng)（如電鍍）造成的，而其他4種重金屬元素含量均低于龍江河平均水平，說(shuō)明市區(qū)不是這4種元素的主要來(lái)源。

2.2龍江河沉積物重金屬形態(tài)分布

沉積物重金屬的含量分析不能全面地評(píng)價(jià)表層沉積物的生物毒性，河流重金屬的污染狀況也不能僅從含量一個(gè)指標(biāo)得出，重金屬的賦存狀態(tài)時(shí)刻影響著河流的生態(tài)環(huán)境，它既能影響重金屬元素的遷移能力，也反映了重金屬的生物有效性。沉積物重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與其形態(tài)密切相關(guān)[23]。本文采用Tessier五步連續(xù)提取法提取龍江河沉積物中重金屬的形態(tài)，分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)以及殘?jiān)鼞B(tài)[24]。圖3反映了龍江河12個(gè)采樣點(diǎn)表層沉積物中Cu、Zn、Pb、Cr、As的不同賦存形態(tài)的含量。由圖3可見(jiàn)，Cu元素殘?jiān)鼞B(tài)所占比例最高，為總含量的25.65%～80.20%，但鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)也占有不少的比例。當(dāng)環(huán)境變?yōu)榭蛇€原性時(shí)，Cu元素容易釋放到環(huán)境中，存在一定的潛在危害。Zn元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，占總含量的38.97%～74.89%，各樣點(diǎn)均有不同程度的碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)存在。樣點(diǎn)S2～S8碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量相對(duì)較多，全程均有不同程度鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)存在。因此，龍江河沉積物中Zn元素在上游存在一定量的直接危害，下游存在一定量的潛在危害。Pb元素整體以殘?jiān)鼞B(tài)為主，占總含量的36.27%～78.47%，鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)含量也相對(duì)較高。當(dāng)環(huán)境變?yōu)檫€原性時(shí)，沉積物中的Pb元素容易被釋放出來(lái)，有較大的潛在危害。Cr元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，占總含量的75.72%～91.35%。部分樣點(diǎn)有少量鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)。因此，龍江河沉積物Cr元素性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有影響。As元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，含量極高，占總含量的75.57%～93.06%。各樣點(diǎn)均含有少量鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)，其他3種形態(tài)的含量極低。因此，As元素整體風(fēng)險(xiǎn)水平較低，穩(wěn)定性好，對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有影響。

由張永祥2013年對(duì)龍江河分析可知[16]，Cd是龍江河污染的重要元素，故對(duì)Cd元素2013年與2018跨年度形態(tài)作對(duì)比。

2013年的沉積物中，Cd元素以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)為主，含量很高，有機(jī)結(jié)合態(tài)含量次之，殘?jiān)鼞B(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和可交換態(tài)3種形態(tài)含量極少;2018年沉積物中，Cd元素主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)為主，分別占總含量的32.96%～51.85%、19.79%～36.62%，有機(jī)物結(jié)合態(tài)次之，殘?jiān)鼞B(tài)和可交換態(tài)含量很少。與2013年Cd元素形態(tài)對(duì)比[16]，2018年Cd元素鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量大幅度減少，碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量大幅度增加，可交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)略有增加，有機(jī)結(jié)合態(tài)含量變化不大。Cd元素在龍江河的潛在危害有所降低，但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平仍然較高，需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

2.3龍江河沉積物重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)龍江河沉積物重金屬含量的測(cè)定結(jié)果，按照式（1）計(jì)算6種重金屬的地累積指數(shù)，如表4所示。從表4可以看出：龍江河沉積物中6種重金屬的地累積指數(shù)依次為Cd>Pb>As>Zn>Cu>Cr，平均值分別為5.04，2.20，1.95，1.42，0.15，-0.65。研究區(qū)域Cr為無(wú)污染;Cu為輕度污染，地累積指數(shù)值較低，除S1、S3、S12樣點(diǎn)未污染，其他樣點(diǎn)均在0.09～0.2之間，說(shuō)明龍江河沉積物中Cu元素污染程度很低;Zn為偏中度污染，在中上游地累積指數(shù)值為1.54～2.00，污染程度相對(duì)較高;As為偏中度污染，地累積指數(shù)值為0.53～2.79，全程變化較大，在S2、S4、S5、S7、S8、S11樣點(diǎn)均達(dá)到中度污染（見(jiàn)圖4），這6處樣點(diǎn)為居民區(qū)或礦業(yè)區(qū)，說(shuō)明居民區(qū)和礦業(yè)區(qū)對(duì)龍江河沉積物中As元素污染影響很大;Pb除了樣點(diǎn)S1和S3為偏重度污染外，均為中度污染;Cd為嚴(yán)重污染，除了樣點(diǎn)S1和S6為偏重污染，S5和S12為重度污染，其他樣點(diǎn)均是嚴(yán)重污染，說(shuō)明龍江河沉積物中Cd元素污染嚴(yán)重，Cd也是龍江河的主要污染物。

2.3.2潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

按照式（2）計(jì)算6種重金屬的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，如表5所示。從表5可以看出，龍江河沉積物中6種重金屬元素的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Er順序?yàn)镃d>As>Pb>Cu>Zn>Cr。龍江河沉積物中Cu、Zn、Pb和Cr 4種元素都為低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)龍江河生態(tài)環(huán)境影響不大;As和 Cd元素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較大，說(shuō)明As和 Cd元素是龍江河污染的重要元素。

2.4重金屬來(lái)源

當(dāng)重金屬元素污染程度相似或者來(lái)源相似時(shí)，各因子之間會(huì)呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。通過(guò)判斷不同樣點(diǎn)重金屬元素之間的相關(guān)性是否顯著，可以得到龍江河流域沉積環(huán)境的相似度和受到人為污染的強(qiáng)弱[25]。本文對(duì)6種重金屬元素的含量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，如表6所列。由表6可見(jiàn)，Cd與其它重金屬元素相關(guān)性均不顯著，Cu、Zn、Pb、Cd、As元素之間均為顯著相關(guān)或極顯著相關(guān)。這說(shuō)明，Cd元素存在單一污染源。Cu、Zn、Pb、Cr、As 5種元素存在明顯同源性，可能有共同的污染源，推測(cè)其來(lái)源可能是采礦、洗礦后工業(yè)污水的排放，化肥農(nóng)藥的使用，生活垃圾和污水的排放。

利用SPSS進(jìn)行龍江河重金屬因子分析，其KMO值為0.734，大于0.7，且卡方統(tǒng)計(jì)值的顯著水平為0.000，小于0.01，證明本文的數(shù)據(jù)適合運(yùn)用因子分析的方法。通過(guò)對(duì)龍江河表層沉積物中6種重金屬元素的主成分分析，結(jié)果如表7所列。第1主成分貢獻(xiàn)率為55.783%，其中Cu、Zn、Pb、Cr有較高正荷載。龍江河流域金屬礦產(chǎn)豐富，而這4種元素的污染物均來(lái)自采礦冶金行業(yè)、金屬電鍍，其中Cu和Cr是電鍍行業(yè)的典型污染物，4種元素在城市及五大水庫(kù)中含量也很高，尤其是Zn、Pb元素遠(yuǎn)高于龍江河平均水平。據(jù)此分析可知，綜上所述，第一主成分的來(lái)源主要為礦企和電鍍行業(yè)，即來(lái)源為工業(yè)源。第二主成分貢獻(xiàn)率為22.275%，其中Cd有較高正荷載。Cd元素常用于各種農(nóng)藥、化肥中，是農(nóng)業(yè)活動(dòng)的標(biāo)識(shí)性元素，S10（大石村）Cd元素含量較高;龍江中下游S7（葉茂水電站、S11（糯米灘水電站）的Cd元素含量極高，據(jù)此分析可知，第2主成分的來(lái)源為農(nóng)業(yè)活動(dòng)及采礦活動(dòng)。第3主成分貢獻(xiàn)率為17.927%，其中As有較高正荷載。As元素主要來(lái)源于化工藥品和采礦冶煉等行業(yè)。As在五大水庫(kù)的含量遠(yuǎn)高于龍江河平均水平和市區(qū)，據(jù)此分析可知，第3主成分的來(lái)源為礦業(yè)活動(dòng)。第1主成分（Cu、Zn、Pb、Cr）的來(lái)源為工業(yè)源，第1主成分（Cd）的來(lái)源為農(nóng)業(yè)活動(dòng)及采礦活動(dòng)，第3主成分（As）的來(lái)源為礦業(yè)活動(dòng)。

3討 論

龍江河鎘污染事件發(fā)生后，投入了石灰或燒堿、聚合氯化鋁等物質(zhì)，使水體中鎘沉淀至河底，沉積物中鎘含量升高，經(jīng)過(guò)洪水期的沖刷和稀釋作用，鎘含量已減小，但其污染程度仍很嚴(yán)重，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高[26]。本文顯示，Cd和As為龍江河主要污染物，Cd元素的平均含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)背景值，是龍江河主要污染物，既有總量上的污染又有形態(tài)上的風(fēng)險(xiǎn)，其來(lái)源可能是過(guò)度施用了化肥、農(nóng)藥。重金屬隨著灌溉用水滲透進(jìn)土層中，不斷累積造成土壤重金屬污染，使用污水灌溉和漫灌，也會(huì)導(dǎo)致土壤重金屬污染，進(jìn)而在放水時(shí)將重金屬元素導(dǎo)入河流，引起河流水體污染。謝文然等對(duì)遼寧柴河流域研究發(fā)現(xiàn)鎘元素遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常值，是由于水系上游柴河鉛鋅礦的開(kāi)采，使鎘元素不斷累積而形成重度污染[27]。阮朋朋等對(duì)農(nóng)村土壤鎘元素分析發(fā)現(xiàn)鎘已成為環(huán)境污染中毒性最強(qiáng)的元素之一，主要途徑是工業(yè)污染和農(nóng)業(yè)污染[28]。陳強(qiáng)等對(duì)廣東大寶山礦區(qū)附近農(nóng)田土壤鎘元素灌溉水、大氣干濕沉降和化肥等輸入途徑研究中發(fā)現(xiàn)，主要來(lái)源是灌溉水[29]。As元素主要為總量上的污染，As元素主要來(lái)源可能是化工藥品、采礦冶煉。龍江河所處的桂北地區(qū)礦產(chǎn)豐富，金屬礦產(chǎn)的開(kāi)發(fā)給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展提供了條件，但在開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源的同時(shí)，采礦、洗礦等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程也破壞了區(qū)域地下水平衡，同時(shí)將含有大量重金屬的污染物排入河流中，造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞和環(huán)境污染。安禮航等研究發(fā)現(xiàn)土壤中砷來(lái)源于自然本底與人類活動(dòng)，特別是由于人類活動(dòng)，如礦物資源開(kāi)發(fā)和工業(yè)廢物排放、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用農(nóng)藥和磷肥等[30]。黃宏偉等發(fā)現(xiàn)睦洞湖和古桂柳運(yùn)河表層沉積物中砷含量略高于土壤背景值，部分采點(diǎn)砷含量極高，存在輕微潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，主要原因是工業(yè)廢水和生活污水的排放和含砷肥料和農(nóng)藥的使用[31]。

本文選取了As、Cu、Cd、Pb、Zn、Cr元素進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)當(dāng)?shù)豈n、Se等稀有金屬元素未做檢測(cè)。僅對(duì)龍江河干流進(jìn)行了重金屬研究和評(píng)價(jià)，對(duì)龍江河的較大支流未進(jìn)行重金屬研究，如大環(huán)江、小環(huán)江，這些支流的源頭采礦場(chǎng)眾多，污染嚴(yán)重，還可對(duì)此展開(kāi)研究與干流形成對(duì)比，或者進(jìn)行龍江河沉積物重金屬的溯源分析。

對(duì)龍江河水質(zhì)進(jìn)行整治時(shí)，應(yīng)從重金屬來(lái)源考慮，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)企業(yè)的污染排放控制，對(duì)礦企進(jìn)行定期檢查，及時(shí)整改或關(guān)停不合格的礦企。在生活污染源中，生活垃圾會(huì)使重金屬含量和有機(jī)物含量增加，對(duì)重金屬的形態(tài)造成影響，相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)群眾的環(huán)保意識(shí)，不要亂扔廢棄物，對(duì)垃圾分類處理。污染處理廠則要將污泥處理達(dá)標(biāo)后合理排放。龍江河中Cd元素部分來(lái)源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)戶的環(huán)保意識(shí)，合理施用化肥，使用有機(jī)肥、除蟲(chóng)劑等。

4結(jié) 論

（1） 龍江河重金屬受人為干擾嚴(yán)重，Cd和As為高度變異，Cr、Zn、Cu、Pb為中度變異。龍江河沉積物中重金屬含量，與廣西土壤C層背景值對(duì)比，除Cr外的5種重金屬都有明顯的累積現(xiàn)象，Cd污染最嚴(yán)重，Pb、As、Zn、Cu均有不同程度的污染。

（2） Cr和As元素以殘?jiān)鼞B(tài)為主，在龍江河中危害風(fēng)險(xiǎn)程度不高;Zn元素中上游碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量相對(duì)較高，下游鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)含量相對(duì)較高，存在一定量的直接危害和潛在危害;Cu和Pb元素全程鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機(jī)物結(jié)合態(tài)含量較高，存在較大潛在危害，Cd元素由鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)大幅度轉(zhuǎn)化為碳酸鹽結(jié)合態(tài)，由潛在危害轉(zhuǎn)化為直接危害，潛在危害程度雖有所降低，但整體生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平較高，需要重點(diǎn)觀測(cè)。

（3） 通過(guò)地累積指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)法分析得出，As和Cd為龍江河主要污染物，As主要為總量上的污染，Cd既有總量上的污染又有形態(tài)上的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)這兩種重金屬元素需要嚴(yán)格監(jiān)控。

（4） 龍江河沉積物中Cu、Zn、Pb、Cr、As 5種重金屬元素存在明顯同源性。Cu、Zn、Pb、Cr的來(lái)源可能為工業(yè)源，Cd的來(lái)源可能為農(nóng)業(yè)活動(dòng)及采礦活動(dòng)，As的來(lái)源可能為礦業(yè)活動(dòng)。

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（編輯：劉 媛）

Abstract：In order to understand the pollution status of heavy metals in the surface sediments of the Longjiang River in Guangxi，12 sediment samples were collected in March 2018 to determine the content and speciation of heavy metals Cu，Zn，Pb，Cd，Cr and As in the sediment.The pollution degree and ecological risk of heavy metals in sediments were evaluated by geo-accumulation index method and potential ecological risk index method，and the sources of heavy metals in sediments were analyzed.The results showed that： ① Except that the average content of Cr was close to the background value，the average content of Cd，Pb，As，Zn and Cu were respectively 57.88，7.12，6.30，4.19 and 2.17 times of the background value.② Cr and As were mainly in residual form;Zn had high content of carbonate-bound form in the middle and upper reaches，and high content of Fe-Mn oxide form in the downstream;Cu and Pb had high content of Fe-Mn oxide form and organic binding state;Cd was dominated by Fe-Mn oxide form and carbonate-bound form.Compared with 2013，the content of Fe-Mn oxide form had been greatly reduced，and the content of carbonate-bound form had greatly increased.③ The geo-accumulation index showed that it was not polluted for Cr，slightly polluted for Cu，slight-moderately polluted for Zn and As，moderately polluted for Pb，and seriously polluted for Cd.The potential ecological risk index showed that Cu，Zn，Pb and Cr had low ecological risk，while As and Cd had high ecological risk index.④ The correlation of heavy metals in sediments showed that Cu，Zn，Pb，Cr and As had obvious homology.Through the principal component analysis of heavy metals in sediments，it was found that the first principal component （Cu，Zn，Pb，Cr） was from industrial sources，the second principal component （Cd） was from agricultural activities and mining activities，and the third principal component （As） was from mining activities.

Key words：heavy metal;sediment;geo-accumulation index method;potential ecological risk index method;pollution level;ecological risk assessment;Longjiang River