北方湖库沉积物重金属区域特征及生态风险评价(4)

2.2 沉积物重金属污染综合评价

优劣解距离法主要优势在于对多个目标湖库归一化(表 5)处理后,能够精准的对这些目标湖体的沉积物重金属含量情况进行量化,从而达到对多个目标横向对比分析的目的.采用优劣解距离法对六湖库的405个重金属含量数据进行整体的归一化处理,处理后对单一湖库数据建立底泥重金属的空间分布特征(图 2),能够发现各湖库在沉积物重金属的空间分布特征上存在明显差异.

表5 北方六湖库沉积物重金属归一化指标Table 5 Normalized index of heavy metals in sediments of six lakes and reservoirs in North China湖库 Cu Zn Pb Cr Ni白洋淀 0.492 0.348 0.705 0.000 0.092衡水湖 0.437 0.133 0.678 0.160 0.000于桥水库 0.659 0.141 1.000 0.255 0.321大伙房水库 1.000 1.000 0.142 1.000 1.000松花湖 0.000 0.595 0.000 0.084 0.033小兴凯湖 0.003 0.000 0.060 0.159 0.120

白洋淀沉积物重金属污染在空间分布上呈现西部采样点污染整体高于东部采样点,污染偏高的采样点主要分布在上游入湖口附近,可见其污染主要来源为外源污染,对比白洋淀历史文献数据,沉积物中重金属 Cu、Ni、Cr含量保持相对稳定,Zn和Pb在2008年前后达到最高,含量远超土壤背景值,之后出现了下降趋势,这与高秋生等[16]的研究一致,这种趋势可能与当地企业的迭代以及近几年白洋淀多次补水有直接关系.衡水湖作为衡水市和冀州市的水源地,为周边提供居民生活和工农业用水,其是“南水北调”的储水枢纽,主要水源来自黄河引流,湖体被分为东西两湖,且两湖常年有渔民捕鱼,旅游业发达,沉积物重金属污染空间分布上南部采样点污染高于北部采样点,且西部冀州小湖湖体采样点污染高于东部主湖体采样点,这可能是因为衡水湖的补水闸口在北部,补充进来的黄河水对底泥产生冲刷.对比张曼胤等[18]研究的衡水湖历史文献数据,发现沉积物重金属 Cu、Cr波动较小,基本与土壤背景值持平,但重金属 Zn上升趋势较为明显,且上升趋势较为一致,这可能与衡水湖捕鱼业发达,含 Pb石油在周边排放较大有直接关系.于桥水库是拥有灌溉、蓄水、发电等功能的综合性大型水库,该水库目前是天津市的主要生活用水水源地.其沉积物重金属污染空间分布上为西部采样点污染高于中东部采样点,推测其主要原因为西部临近蓟州,有生产活动污水排入其中,且其上游河流有矿产企业分布,外源污染较多.对比侯迎迎等[34]研究的于桥水库历史文献数据,沉积物中除重金属Cu含量(37.86mg/kg)略有升高,达到背景值的2.3倍外,其余重金属含量均呈现下降趋势.这可能与于桥水库上游黎河、沙河、淋河沿途的工厂污染排放治理有关.大伙房水库沉积物重金属污染西北部采样点最高,其主要原因是其上游浑河有红透山铜矿等矿产企业,且该企业是开采冶炼一体的综合性企业,已运营 80多年,是大伙房水库的主要污染源头.对比罗燕等[17]研究大伙房水库的历史文献数据,发现沉积物中重金属 Cu、Zn、Cr未发生明显变化,重金属 Pb则从 36.96mg/kg降至17.44mg/kg,下降近1倍.松花湖重金属污染在空间分布上5、22、25号点位污染较为严重,最高点位风险系数达到 0.727,推测 5号点位位于漂河镇附近,人类活动密集,且处于河湖道转弯处,重金属易产生淤积,22、25号点位湖道相对封闭,自净能力差,有景区分布是其主要污染原因.对比张颖等[12]的研究能够发现重金属Pb的含量也发生了明显的降低.小兴凯湖沉积物重金属风险为六湖库最低,空间分布上表现为东西采样点低,中部采样点高的趋势,2号点位白鱼滩附近污染相对较高,风险系数达到 0.693,推测其主要原因是白鱼滩附近渔业活动造成的人为扰动,提高了其沉积物重金属含量.在与历史数据的对比中发现,北方六湖库整体保持了良好的水质,未出现沉积物重金含量明显上升的现象,且除小兴凯湖外其余5湖库的Pb含量均出现了下降,这种整体的趋势很可能与北方地区对有色金属冶炼等高污染企业重点治理、车辆限行减排、以及实施湖库休养生息等政策有直接关系.

对六湖库重金属数据的污染差异性进行多重比较的横向综合评价,评价结果见表 6.Ci的值越小说明受污染程度越小；反之,受污染程度越大.根据Ci值对六湖库进行等次排序可发现,大伙房水库的 Ci值最高(0.672),小兴凯湖的 Ci值最低(0.082),松花湖次之(0.214),衡水湖(0.383)、白洋淀(0.459)、于桥水库(0.499)分别位于3、4、5位置,这表明六湖库中大伙房水库污染程度相对最高,小兴凯湖最低,白洋淀、衡水湖、于桥水库差异性不显著.

图2 各湖库沉积物重金属采样点及综合评价指数Fig.2 Distribution of heavy metal sampling points in sediments of lakes and reservoirs and Comprehensive Evaluation Index

文章来源：《北方文物》 网址: http://www.bfwwzz.cn/qikandaodu/2021/0222/402.html