安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡ如．￥ｃｉ．２０１０，３８（２１）：１１４３６—１１４３８责任编辑李占东责任校对卢瑶
河道底泥重金属污染及农用潜在风险评价
刘志彦，别、丽娜‘，郑冬梅，罗庆（沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室，辽宁沈阳ｌｌ∞４４）
摘要以辽宁省沈阳市细河河道底泥为研究对象。采用地累积指数法、变异系数法和潜在生态危害指数法对底泥中重金属污染状况及
底泥农用进行风险评价。结粟表明．河道底泥重金属污染严重，Ｃｕ、Ｃｄ、Ｐｂ和ｃｒ的平均含量分别为３１９．６８、１６．０８、１８．２０和１５５．０９
ｍｓ／ｋｓ，均超过辽宁省土壤背景值，Ｃｕ、Ｃｄ含量超过污泥农用控制标准；底泥重金属富集程度为Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｃｒ＞Ｐｂ，其中Ｃｄ富集程度达６级，为严重污染，重金属Ｃｕ和Ｐｂ的变异系数较大；以辽宁省土壤背景值作为参比值进行评价，细河处于严重的潜在生态危害程度，４种
重金属的生态危害顺序为Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ，细河河道底泥农用存在严重风险。
关键词河道底泥；重金属；底泥农用；生态风险评价
中图分类号￥７０５文献标识码Ａ文章编号０５１７—６６１ｌ（２０１０）２１—１１４３６一∞
ＨｅａｖｙＭｅｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆＲｉｖｅｒＳｅｄｉｍｅｎｔａｎｄＰｏｔｅｎｔｉａｌ肚ｋＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ＬＩＵＺＫ－ｙａｎｅｔａｌ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｇｉｏｎａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＥｃｏ—ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙ－
ａｎｇ，Ｌｉａｎｏｎｉｎｇｌ１００４４）
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｒｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔｏｆＸｉｈｅｉｎＳｈｅｎｙａｎｇＣｉｔｙｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ．
ａｎｄｍａｋｅｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＧｅｏ—ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ．ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋｉｎ・
ｄｅｘ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ．ｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｗａｓｓｅｖｅｒｅｌｙｐｏｌｌｕｔｅｄｂｙｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ，ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｕ。Ｃｄ。ＰｂａｎｄＣｒｗｅｒｅ３１９．６８，
１６．０８，１８．２０ａｎｄ１５５．０９ｍｓ／ｋｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｈｉ【ｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓｏｉｌｖａｌｕｅｓｉｎＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ．ＴｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣｕａｎｄＰｂｅｘｃｅｅｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏＩｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒａｇｒｉｃｕｈｕｒａ／ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗｅｒｅｅｎｒｉｃｈｅｄｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒ：Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｃｒ＞Ｐｂ．ＴｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｆＣｄｒｅａｃｈｅｄｇｒａｄｅ６．ｔｈｅｍｏｓｔｓｅｒｉｏｕｓｐｏｌｌｕｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅ．ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｅｏｅｆｌｉｃｉｅｎｔｓｏｆＣｕａｎｄＰｂｗｅｒｅｂｉｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｓｏｉｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅｓ
ｏｆＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎＸｉｈｅｓｈｏｗｅｄｖｅｒｙｓｅｒｉｏｕｓｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋ，ａｎｄｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋｏｆｔｈｅｆｏｕｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｗａｓＣｄ＞Ｃｕ＞Ｐｂ＞Ｃｒ．ｉｔｉｓｓｅｒｉｏｕｓｆｏｒｓｅｄｉｍｅｎｔｏｆＸｉｈｅｆｉｖｅｒｔｏｍａｋｅｔｈｅａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．
ＫｅｙｗｏｒｄｓＲｉｖｅｒｓｅｄｉｍｅｎｔ；Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ；Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
辽宁省沈阳市作为东北老工业基地之一，随着工农业迅
速发展，为新中国建设做出贡献的同时，大量含有重金属的
工农业废水进入水体，引起水体污染。细河作为主要的纳污
河道，于１９６０年开始接纳沈阳市内的部分工业污水和生活
污水，监测结果显示，细河为劣Ｖ类水体，其主要污染指标：
ＣＯＤ平均超标６．６倍，ＮＨ。＋．Ｎ超标２５．６倍，总磷超标７．８
倍，成为重污染河道。进入水体的重金属污染物大部分由水
相进入同相，最终进入水体沉积物并逐步累积，当底泥环境
条件发生改变，如氧化还原条件的改变，沉积在底泥中的重
金属就会成为重金属污染的二次污染源¨Ｊ。因此，底泥不但
是污染物的汇，同时也是引起水体再污染的潜在污染源。
底泥中重金属的分布可以反映河流的污染状况，关于河
流沉积物重金属污染的评价方法很多，目前，国内常用且具
有代表性的有：地累积指数法、沉积物富集系数法和潜在生
态危害指数法等，不同的评价方法各有特点拉。ｏ。笔者以重
污染河道细河底泥为研究对象，在对其污染现状进行调查与
分析的基础上，采用地累积指数法、变异系数法和Ｈａｋａｎｓｏｎ
潜在生态危害指数法对其底泥中重金属污染状况和生态风
险进行评价，旨在为重污染河道综合治理和生态功能恢复提
供科学依据。
１材料与方法
１．１样品采集根据细河的水文条件及支流汇水状况等，
在细河全程布置１０个监测断面（图１），并按照上游至下游的
顺序进行编号，依次为ｌ＃富官、２耀家、３掌大潘、４撑前庙子、５＃
双树、６＃９ｔ：兀拉、７＃前余、８样土台、９＃土西和１０＃黄腊坨。采用
基金项目国家水专项——城市重污染河道综合整治技术研究（２００８．ＺＸ０７２０８Ｊ００３舶４）。
作者简介刘志彦（１９８５一），男，辽宁北票人，硕士研究生，研究方向：
污染环境修复与环境风险评价。＋通讯作者。收稿日期２０１０－０４．１５管式泥芯采样器在各监测断面采集多年淤积河道下Ｏ～２０
ｃｍ底泥层，制备的底泥样品按监测断面的顺序依次标号。
图１细河采样点
Ｆｉｇ．１Ｓａｍ＃ｉｎｇｓｉｔｅｓａｌｏｎｇＸｉｈｅ
１．２样品分析采集的底泥样品去除石块和动植物残体，
自然风干，研磨，过１００目尼龙筛，装袋备用。Ｃｕ采用ＨＮＯ，．
ＨＣＩＯ。．ＨＦ消解，火焰原子吸收分光光度法测定；Ｐｂ、Ｃｄ采用
ＨＮ０３－ＨＦ．ＨＣｌ０４消解，原子吸收石墨炉法测定；Ｃｒ采用
Ｈ，ＳＯ。．ＨＮＯｓ－ＨＦ消懈，火焰原子吸收分光光度法测定Ｈ。ｊ。
试验过程中的试剂为优级纯，用水为超纯水，玻璃器皿以
１０％的硝酸浸泡２４ｈ以上，并用超纯水冲洗干净。
２结果与分析
２．１细河底泥重金属污染状况由表ｌ可知，细河底泥中
重金属的平均含量均超过辽宁省土壤背景值，其中超标最严
重的为Ｃｄ，超标量高达１００．５倍；以农用污泥中污染物控制
标准（ＧＢ４２８４－８４）进行评价分析，重金属Ｃｕ、Ｃｄ含量超过污
泥农用控制标准，成为制约底泥农用的主要元素。
万方数据３８卷２１期刘志彦等河道底泥重金属污染及农用潜在风险评价１１４３７
表１细河底泥中重金属含■
Ｔａｂｌｅ１ＣｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｏｆＸｉｈｅｍｓ／ｋｓ
２．２细河底泥中重金属污染评价
２．２．１地累积指数法。地累积指数法是德国海德堡大学沉
积物研究所ＭｕＩｌｅｒｇ教授提出，定量研究了水系沉积物中重
金属元素的污染状况ｍ１。地积累指数计算公式：
ｋ＝ｌ０９２Ｃｎ／（Ｋ・Ｂ。）
式中，Ｇｎ为实测重金属浓度（ｍｇ／ｋｇ）；Ｂ。为土壤重金属背景
值（辽宁省土壤背景值）；Ｋ为各种因素引起的背景值波动而
设的常数，一般为１．５０。
细河中重金属的地累积指数与重金属污染程度的关系
见表２。
表２地累积指数与重金属污染程度的关系
Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｒｅｌａｆｉｑｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｇｅｏａｎｄｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆ
ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ
指标Ｉｎｄｅｘ地积累指数，。污染指标Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｄｅｘ
０级，。≤０清洁
ｌ级０＜，。≤ｌ轻度污染
２级ｌ＜，。≤２偏中度污染
３级２＜，。≤３中度污染
４级３＜，。≤４偏重污染
５级４＜，。≤５重污染
６级Ｉｐ．＞５严重污染
由表３可知，各种重金属的富集程度为Ｃｄ＞Ｃｕ＞Ｃｒ＞
Ｐｂ，１０个断面中Ｃｄ除１个断面为重污染外，９个断面都为严
重污染，是主要的污染物；Ｃｕ有２个断面为偏中度污染，其
他在中度污染以上；Ｃｒ有７个断面为轻度污染，３个断面为
偏中度污染；Ｐｂ地累积指数变化明显，５个断面未受污染，５
个断面为中度污染以上。总体来说，细河受到重金属污染，
呈富集程度高、污染范围广、污染变化大的特点。
２．２．２变异系数法。变异系数的计算公式为：ＣＶ＝Ｓｎ／Ｌｎ。
式中，ＣＶ为重金属元素的变异系数，勘为该重金属元素在各
断面中含量的标准差，ｈ为该重金属元素各断面中含量的平
均值‘“。表３细河底泥中重金属地累积指数及其污染分级
Ｔａｂｌｅ３Ｉｎｄｅｘｏｆｇｅｏ－ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｏｆｘｌ・
ｈｅａｎｄｔｈｅｒａｎｋｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
富官Ｆｕｇｕａｎ３．３８／４７．１２／６４．１６／５１．０２／２翟家ｚｈａｉｊｉａ３．４８／４５．７６／６—１．０５／Ｏ０．９２／ｌ
大潘Ｄａｐａｎ３．０５／４５．５６／６—０．９７／Ｏ０．２７／１
前庙子Ｑｉａｎｍｉａｏｚｉ２．７９／３６．６７／６３．４２／４０．９５／１
双树Ｓｈｕａｎｇｓｈｕ３．７８／４５．９７／６一１．３５／００．４９／ｌ大兀拉Ｄａｗｕｌａ４．１２／５６．０９／６—４．０５／ｏ０．０６／１
前余Ｑｉａｎｙｕ２．１６／３５．８２／６２．０８／３１．０５／２
土台Ｔｕ“１．８５／２４．６４／５—４．０５／００．３６／ｌ土两Ｔｕｘｉ１．７１／２５．３２／６２．２０／３１．００／ｌ
黄腊坨Ｈｕａｎｇｌａｔｕｏ２．９０／３６．２４／６３．１３／４１．６３／２
注：…／’前后数据分别表示地累积指数及其污染级。
Ｎｏｔｅ：Ｄａｔａｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒ…／’ｓｔａｎｄｆｏｒａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｄｅｘａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
ｌｅｖｅｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．
细河底泥中ｃｕ、Ｃｄ、Ｐｂ、ｃｒ的变异系数分别为０．５３、０．４９、
１．２６、０．３３。各元素变异系数大小为Ｐｂ＞Ｃｕ＞Ｃｄ＞Ｃｒ。由图２
可知，Ｐｂ和Ｃｕ沿程变化较大，Ｃｄ和Ｃｒ变化较缓，总体上无明
显规律，这与河道水文条件和沿岸排污点有一定关系。
箸重鬟主姿量囊：ｌ萋量萋耋器量驾虿罩虿囊喜
采样点Ｓｍｐｔｉｎｇｓｉｔｅ
图２细河底泥中重金属含量沿程分布
Ｆｉｇ．２Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｏｆｘｉｈｅ
表４重金属污染潜在生态危害指标与分级关系
Ｔａｂｌｅ４Ｉｎｄｉｃｅｓａｎｄｇｒａｄｅｓｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｃｏｉｏｇｉｃａ！ｒｉｓｋｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌ
ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ
生态危害系数（Ｅ：）污染程度生态危害指数（彤）危害程度
ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌｄａｍａｇｅＰｏ．１ｌｕｓｉｏｎＥｃｏｌｏｇｉ，１ａｌＤａｍａｇｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｅｇｒｅｅｄａｍｅｇｅｉｎｄｅｘｄｅｇｒｅｅ
Ｅ＜４０轻微生态污染彤＜１５０低度乍态危害
４０。＜Ｅ：＜８０中等生态污染１５０≤彤＜３００中度生态危害
８０＜一Ｅ：＜１６０强生态污染３００≤彤＜６００重度乍态危害
１６０≤Ｅ：＜３２０很强生态污染Ｒ／≥６００严重生态危害
Ｅ：≥３２０极强乍态污染
表５重金属的背景参比值
Ｔａｂｌｅ５Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｎｌ∥ｋｇ
Ｃｕ
Ｐｂ
Ｃｄ
Ｃｒ２４．５７
２２．１５
Ｏ．１６
５７．６６５０
７０
ｌ
９０Ｏ
Ｏ
ｎｕ
ｎｕ
Ｏ
ｎｕ
ｎｕｎ
ｎ仉
ｎ
ｎ
ｎ
ｎＯ
Ｏ
Ｏ
Ｏ
Ｏ
０
０４
１，
２
ｌ
万方数据