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湖泊在水源供给、渔业养殖、水运、小气候调节、物种多样性保护等多个方面都具有着不可替代的作用[1].重金属元素是一种典型的具有强烈积累性和持久污染能力的污染物[2].在进入水体后一部分与水中的各类物质相结合沉积于水底,伴随着环境因素的改变逐渐释放,对水体造成持续的污染[3-4].目前以白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖等为代表的淡水湖库,随着供给侧结构性改革持续深化,城市人口的不断集中,造成污水排放量逐年递增,湖泊水资源的过度开发利用[5],北方水资源日趋紧张、水环境有恶化现象出现.其相关水质情况及水生态研究就显得很有必要,崔志丹等[6]研究发现,松花湖沉积物中PAHs污染程度较低.高秋生等[7]研究发现,白洋淀沉积物重金属Cd污染极为严重,应立刻采取修复措施.王乃珊等[8]认为,衡水湖沉积物重金属 Hg存在富集现象,这与人类活动有密不可分的关系.目前已有研究多为针对单个湖泊的沉积物重金属研究,主要集中于水质的监测、水污染的治理等方面[6-9],缺乏横向的对比与北方多湖库的系统分析.所以,采用更科学的统计技术,系统的研究我国北方地区湖泊水资源的规律,不但可以为当地水质监测和水资源利用提供参考,也能为国家制定水资源相关政策提供数据支撑.本研究通过对北方六湖库沉积物中重金属含量特征分析,运用优劣解距离多指标综合评价模型和潜在生态风险指数法对数据进行整理,并探讨重金属分布特征与生态风险,结合各湖库差异对北方地区做出综合评价,以期为北方地区水体污染防控和湖库生态环境的保护提供科学依据.1 材料与方法1.1 采样点设置与样品采集表1 北方六湖库水环境基本特征Table 1 Water environment characteristics of six northern lakes and reservoirs水体 沉积物采样湖库 水温(℃) pH值 COD(mg/L)粒径(μm)有机质(%)电导率(μS/cm)白洋淀 23.2 7.94 6.21 62.3 14.6 348.9衡水湖 18.9 8.13 4.34 54.4 10.9 159.7于桥水库 20.1 8.02 5.49 20.4 12.9 234.1大伙房水库 12.6 7.49 5.89 34.9 12.7 364.2松花湖 13.5 7.49 3.59 45.2 9.4 197.5小兴凯湖 7.8 7.79 3.01 39.8 8.7 201.年8～12月分别对白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖进行采样,根据湖泊大小、河流入湖位置和湖库水环境情况(表1),在保证湖面全覆盖的基础上设置采样位置：白洋淀采样点 15个、衡水湖采样点 10个、于桥水库采样点9个、松花湖采样点 29个(个别点位经、纬度缺失)、大伙房水库采样点10个、小兴凯湖采样点15个.泥样采集：每个采样点用抓斗式采泥器采集0～10cm沉积物样品500g,每个采集点采集3个平行样品,混合后为1个沉积物样品,置于密封袋中[10].所用样品采集后立刻密封并低温保存,上岸后立即将所采样品送回实验室进行指标测量.1.2 样品前处理与分析沉积物样品经过冷冻干燥,剔除动、植物残体等杂质,经研钵研磨后过 100目筛,使用天平准确称取风干沉积物样品(0.)g,放置于消解管中,加3mL氢氟酸和4mL王水均匀混合后120℃消解4h,再加入2mL王水、2mL高氯酸均匀混合后120℃消解 4h,然后开盖在 160℃进行赶酸,至颜色清亮,呈胶状固体为佳,拿出前补加 2mL硝酸、10mL纯水,充分溶解后定容至 50mL.完成前处理后,样品重金属含量使用电感耦合等离子体质谱仪(安捷伦ICP-MS 7500CX)进行测定.样品处理检测过程中,使用试剂纯度均为 GR,所有器皿均使用 35%硝酸浸泡 24h后,用去离子水清洗并干燥.每批次样品均设置 CK与标准样GBW07301a(GSD-1a),以保证前处理和数据的准确性.数据使用Excel、SPSS和Origin等软件进行分析.1.3 统计分析方法本研究采用优劣解距离多指标综合评价模型和潜在生态风险指数法对北方六湖库的重金属污染情况进行分析,做出风险评价的同时对北方六湖库重金属污染的差异性、与国内外其他水体的异同点进行综合对比分析.优劣解距离多指标综合评价模型[11-12]也叫做逼近于理想解的技术,是系统工程中有限方案多目标决策分析的经典决策模型,该模型具有数据结果直观、数据稳定性高、精度高等特点,适用于多变量多因素的情况,目前已在医疗、经济、农业等领域中得到广泛认可.在采用优劣解距离多指标综合评价模型对各湖库重金属情况进行分析时,首先要建立 n湖泊,m种重金属的原始矩阵,用以消除不同指标不同量纲及其数量级的差异对评价结果的影响.该矩阵的最优评价方案及最劣评价方案即为对所有数据进行评价的最低和最高标准.原始矩阵经归一化处理：在得到归一化处理的矩阵后,根据归一化矩阵,得到矩阵向量的最佳评价方案 A+和最劣评价方案A-.由归一化矩阵计算出最佳评价方案 A+和最劣评价方案 A-分别为(0,0,0,0,0)和(1,1,1,1,1).然后根据各点位的归一化数据计算出其与最佳评价方案和最劣评价方案的距离Di+和Di-.即：最后根据计算得出各指标与最佳评价方案 A+的接近程度,即为对其的综合评价.表2 重金属潜在生态风险指数等级划分Table 2 Classification of potential ecological risk index of heavy metalsir E 污染等级 RI 污染等级＜40 低 ＜150 轻度生态危害40～80 中 150～300 中等的生态危害80～160 较重 300～600 强的生态危害160～320 重≥320 严重 ≥600 很强的生态危害表3 土壤重金属背景值及毒性系数Table 3 Background value of soil heavy metal and toxicity coefficientimages/BZ_292_239_2476_456_2526.pngimages/BZ_292_459_2476_630_2526.png images/BZ_292_633_2476_771_2526.png images/BZ_292_774_2476_911_2526.png images/BZ_292_915_2476_1052_2526.png Niimages/BZ_292_239_2528_456_2578.pngimages/BZ_292_459_2528_630_2578.pngimages/BZ_292_633_2528_771_2578.pngimages/BZ_292_774_2528_911_2578.pngimages/BZ_292_915_2528_1052_2578.png26.9images/BZ_292_239_2578_456_2628.pngimages/BZ_292_459_2578_630_2628.pngimages/BZ_292_633_2578_771_2628.pngimages/BZ_292_774_2578_911_2628.pngimages/BZ_292_915_2578_1052_2628.png2潜在生态风险指数法[13]：该方法为瑞典的Hakanson最先提出,其原理是通过对污染元素的含量、种类、毒性和水体对这种元素的敏感程度等因素进行指标量化,然后根据重金属潜在生态风险指数等级划分(表 2)对重金属的潜在风险进行评级.计算公式：式中：Eri是所测元素的潜在生态风险参照值；RI是沉积物所测多元素的潜在生态风险参照值；Cni为所测元素的实测值；Ci为所测元素的参照值,参照采用全国土壤背景值中的重金属背景值；Tri为重金属的毒性系数,见表3.2 结果与讨论2.1 沉积物重金属分布特征如图1所示,北方六湖库沉积物重金属中Cu含量为 1.01～85.17mg/kg,均优于 GB -2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》[14]Ⅰ类污染风险标准；Zn含量为 33.68～208.80mg/kg,除松花湖与大伙房水库个别点位接近或略高于Ⅰ类污染风险标准,属于Ⅱ类污染风险管制标准范围,其余均优于Ⅰ类污染风险标准；Pb含量为1.14～87.91mg/kg,均优于Ⅰ类污染风险标准；Cr含量为14.35～141.81mg/kg,优于Ⅰ类污染风险标准；Ni含量为9.49～59.87mg/kg,优于Ⅰ类污染风险标准.对照全国土壤背景值[15]对沉积物中的重金属含量进行评价可发现,六湖库中大伙房水库沉积物重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量均高于土壤背景值,沉积物重金属 Cu、Zn、Cr、Ni分别为 56.28,142.3,97.9,44.44mg/kg.其中 Cu含量最高,达到土壤背景值的2.49倍；小兴凯湖各项重金属指标均低于背景值,且 Zn含量为六湖最低,为 63.9mg/kg；于桥水库Pb含量最高,为 59.84mg/kg.本研究结果与王祖伟等研究基本保持一致[3,16-20],六湖在重金属元素含量分布上存在显著差异,其中小兴凯湖沉积物重金属污染程度最低,大伙房水库重金属污染程度最高,且大伙房水库各重金属元素与土壤背景值存在明显差异,可见大伙房水库受到外来污染与自身扰动等因素的影响较大.通过整理国内外各水体沉积物重金属含量情况(表 4).对比博斯腾湖、羊卓雍错、青海湖、昆仲错[21-23]等我国西北部湖库,北方六湖库沉积物Cu含量除污染较重的大伙房水库(56.28mg/kg),高于西部湖库,其余含量相当；沉积物Zn含量北方六湖库均高于西部；沉积物Pb含量白洋淀、衡水湖、于桥水库高于西部地区,最高达到59.84mg/kg；沉积物Cr含量除大伙房水库外,含量相当；Ni含量北部地区与西部地区各湖库均在土壤背景值上下浮动.沉积物重金属整体含量与西部湖库沉积物相比基本持平,略高于西部地区.图1 北方六湖库沉积物各重金属分布特征Fig.1 Distribution of heavy metals in sediments of six northern lakes and reservoirs同巢湖、太湖、洞庭湖等[24-26]长江中下游湖库相比,北方六湖库的沉积物Cu、Zn含量略高于长江中下游湖库；而Pb、Cr、Ni的含量除了污染较为严重的大伙房水库外,其余均低于长江中下游湖库.沉积物重金属整体含量低于长江中下游湖库.同滇池、泸沽湖、百花湖、洱海等[27-30]西南部湖库相比,北方六湖库沉积物重金属整体含量水平较低,污染相比滇池较轻.同泸沽湖等湖体污染水平相当.北方六湖库整体重金属含量水平与国内其他湖库相比处于中等偏低水平,与美国、英国、墨西哥[31-33]等国家湖库相比沉积物重金属含量处于较低水平.同中部的南四湖相比,松花湖、小兴凯湖沉积物重金属含量低于南四湖；大伙房水库高于南四湖；其余 3湖库相差不大；重金属整体含量同南四湖持平.但经济相对发达的珠江口相比重金属含量则明显高于北方六湖库.湖库沉积物重金属污染情况大致可分为基本无污染、轻微污染、重污染3种.白洋淀等北方六湖库都属于基本无污染范畴,整体水质保持良好,只有个别点位出现重金属元素超标情况；珠江口等属于轻微污染状态,Zn含量超标,其余处于污染较低水平；滇池、美国 Narragansett湾则属于典型的重污染范畴,滇池沉积物中 Zn、Pb、Cr为轻度污染,Cu为中度污染状态,整体多元素超标,水质较差.综上所述,与我国西南部、长江中下游、西北部、中部、南部等其他地区对比,北方六湖库沉积物重金属Zn的含量相对其他重金属较高,这可能与我国北部地区的土壤背景值有一定关系,且可能与北部地区电泳电镀等企业分布较多有关[23].与美国、英国、墨西哥等国外水域相比,沉积物重金属Zn、Pb含量明显高于背景值,有富集现象存在.不同湖库沉积物重金属的分布也具有显著的区域性,不同地区主要污染源存在明显差别,且存在人类频繁活动地区湖库沉积物重金属含量高于人类活动较少地区,工业密集区湖库沉积物重金属含量要明显高于工业非密集区,这表明除了土壤背景值导致的区域性差别外,人为扰动也是导致北方六湖库沉积物重金属含量存在差别的主要因素.表4 北方六湖库沉积物重金属及国内外其他水体沉积物重金属含量Table 4 Heavy metal content in sediments of six northern lakes and reservoirs and heavy metal content in other waters at home and abroadimages/BZ_294_239_1533_503_1583.pngimages/BZ_294_506_1508_618_1558.pngimages/BZ_294_506_1558_618_1608.pngimages/BZ_294_621_1508_733_1558.pngimages/BZ_294_621_1558_733_1608.pngimages/BZ_294_736_1508_848_1558.pngimages/BZ_294_736_1558_848_1608.pngimages/BZ_294_851_1508_963_1558.pngimages/BZ_294_851_1558_963_1608.pngimages/BZ_294_966_1508_1078_1558.pngimages/BZ_294_966_1558_1078_1608.png来源images/BZ_294_239_1609_503_1659.pngimages/BZ_294_506_1609_618_1659.pngimages/BZ_294_621_1609_733_1659.pngimages/BZ_294_736_1609_848_1659.pngimages/BZ_294_851_1609_963_1659.pngimages/BZ_294_966_1609_1078_1659.png本研究images/BZ_294_239_1660_503_1710.pngimages/BZ_294_506_1660_618_1710.pngimages/BZ_294_621_1660_733_1710.pngimages/BZ_294_736_1660_848_1710.pngimages/BZ_294_851_1660_963_1710.pngimages/BZ_294_966_1660_1078_1710.png本研究images/BZ_294_239_1710_503_1760.pngimages/BZ_294_506_1710_618_1760.pngimages/BZ_294_621_1710_733_1760.pngimages/BZ_294_736_1710_848_1760.pngimages/BZ_294_851_1710_963_1760.pngimages/BZ_294_966_1710_1078_1760.png本研究images/BZ_294_239_1760_503_1810.pngimages/BZ_294_506_1760_618_1810.pngimages/BZ_294_621_1760_733_1810.pngimages/BZ_294_736_1760_848_1810.pngimages/BZ_294_851_1760_963_1810.pngimages/BZ_294_966_1760_1078_1810.png本研究images/BZ_294_239_1810_503_1860.pngimages/BZ_294_506_1810_618_1860.pngimages/BZ_294_621_1810_733_1860.pngimages/BZ_294_736_1810_848_1860.pngimages/BZ_294_851_1810_963_1860.pngimages/BZ_294_966_1810_1078_1860.png本研究images/BZ_294_239_1860_503_1910.pngimages/BZ_294_506_1860_618_1910.pngimages/BZ_294_621_1860_733_1910.pngimages/BZ_294_736_1860_848_1910.pngimages/BZ_294_851_1860_963_1910.pngimages/BZ_294_966_1860_1078_1910.png本研究images/BZ_294_239_1910_503_1960.pngimages/BZ_294_506_1910_618_1960.pngimages/BZ_294_621_1910_733_1960.pngimages/BZ_294_736_1910_848_1960.pngimages/BZ_294_851_1910_963_1960.pngimages/BZ_294_966_1910_1078_1960.png[21]images/BZ_294_239_1960_503_2010.pngimages/BZ_294_506_1960_618_2010.pngimages/BZ_294_621_1960_733_2010.pngimages/BZ_294_736_1960_848_2010.pngimages/BZ_294_851_1960_963_2010.pngimages/BZ_294_966_1960_1078_2010.png[22]images/BZ_294_239_2010_503_2060.pngimages/BZ_294_506_2010_618_2060.pngimages/BZ_294_621_2010_733_2060.pngimages/BZ_294_736_2010_848_2060.pngimages/BZ_294_851_2010_963_2060.pngimages/BZ_294_966_2010_1078_2060.png[23]images/BZ_294_239_2060_503_2110.pngimages/BZ_294_506_2060_618_2110.pngimages/BZ_294_621_2060_733_2110.pngimages/BZ_294_736_2060_848_2110.pngimages/BZ_294_851_2060_963_2110.pngimages/BZ_294_966_2060_1078_2110.png[22]images/BZ_294_239_2110_503_2160.pngimages/BZ_294_506_2110_618_2160.pngimages/BZ_294_621_2110_733_2160.pngimages/BZ_294_736_2110_848_2160.pngimages/BZ_294_851_2110_963_2160.pngimages/BZ_294_966_2110_1078_2160.png[27]images/BZ_294_239_2160_503_2210.pngimages/BZ_294_506_2160_618_2210.pngimages/BZ_294_621_2160_733_2210.pngimages/BZ_294_736_2160_848_2210.pngimages/BZ_294_851_2160_963_2210.pngimages/BZ_294_963_2160_1078_2210.png[30]images/BZ_294_239_2210_503_2260.pngimages/BZ_294_506_2210_618_2260.pngimages/BZ_294_621_2210_733_2260.pngimages/BZ_294_736_2210_848_2260.pngimages/BZ_294_851_2210_963_2260.pngimages/BZ_294_963_2210_1078_2260.png[29]images/BZ_294_239_2260_503_2310.pngimages/BZ_294_506_2260_618_2310.pngimages/BZ_294_621_2260_733_2310.pngimages/BZ_294_736_2260_848_2310.pngimages/BZ_294_851_2260_963_2310.pngimages/BZ_294_966_2260_1078_2310.png[28]images/BZ_294_239_2310_503_2360.pngimages/BZ_294_506_2310_618_2360.pngimages/BZ_294_621_2310_733_2360.pngimages/BZ_294_736_2310_848_2360.pngimages/BZ_294_851_2310_963_2360.pngimages/BZ_294_966_2310_1078_2360.png[23]images/BZ_294_239_2360_503_2410.pngimages/BZ_294_506_2360_618_2410.pngimages/BZ_294_621_2360_733_2410.pngimages/BZ_294_736_2360_848_2410.pngimages/BZ_294_851_2360_963_2410.pngimages/BZ_294_966_2360_1078_2410.png[24]images/BZ_294_239_2410_503_2460.pngimages/BZ_294_506_2410_618_2460.pngimages/BZ_294_621_2410_733_2460.pngimages/BZ_294_736_2410_848_2460.pngimages/BZ_294_851_2410_963_2460.pngimages/BZ_294_963_2410_1078_2460.png[25]images/BZ_294_239_2460_503_2510.pngimages/BZ_294_506_2460_618_2510.pngimages/BZ_294_621_2460_733_2510.pngimages/BZ_294_736_2460_848_2510.pngimages/BZ_294_851_2460_963_2510.pngimages/BZ_294_963_2460_1078_2510.png[23]images/BZ_294_239_2510_503_2560.pngimages/BZ_294_506_2510_618_2560.pngimages/BZ_294_621_2510_733_2560.pngimages/BZ_294_736_2510_848_2560.pngimages/BZ_294_851_2510_963_2560.pngimages/BZ_294_963_2510_1078_2560.png[26]images/BZ_294_239_2560_503_2610.pngimages/BZ_294_506_2560_618_2610.pngimages/BZ_294_621_2560_733_2610.pngimages/BZ_294_736_2560_848_2610.pngimages/BZ_294_851_2560_963_2610.pngimages/BZ_294_963_2560_1078_2610.png[31]images/BZ_294_239_2610_503_2660.pngimages/BZ_294_506_2610_618_2660.pngimages/BZ_294_621_2610_733_2660.pngimages/BZ_294_736_2610_848_2660.pngimages/BZ_294_851_2610_963_2660.pngimages/BZ_294_963_2610_1078_2660.png[32]images/BZ_294_239_2660_503_2710.pngimages/BZ_294_506_2660_618_2710.pngimages/BZ_294_621_2660_733_2710.pngimages/BZ_294_736_2660_848_2710.pngimages/BZ_294_851_2660_1078_2710.png[33]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表6 北方六大湖库沉积物重金属综合评价Table 6 Comprehensive evaluation of heavy metals in sediments of six northern lakes and reservoirs湖库 D- D+ Ci 等次白洋淀 1.367 1.611 0.459 4衡水湖 1.074 1.727 0.383 3于桥水库 1.413 1.421 0.499 5大伙房水库 2.061 1.005 0.672 6松花湖 0.602 2.216 0.214 2小兴凯湖 0.208 2.315 0.082 1在水环境的保护治理中,沉积物重金属污染带来的负面效应大,持续时间长,恢复难度高,会对当地整个生态环境带来巨大的破坏.重金属污染物进入水体后经过一系列迁移转化,参与和干扰各种环境化学过程和物质循环,最终以一种或多种形态长期存留在环境中,造成永久性的潜在危害.在对比历史数据及综合评价结果后发现,北方六湖库沉积物重金属污染程度并没有完全与经济发展水平保持一致,推测其原因,各湖库的主要定位和使用方式有区别,周围人文地理环境条件不同及当地对水体的监管治理力度有区别导致.但目前缺少水体上游及周边工业排放、农用化肥和渔业养殖等数据,因此北方六湖库之间重金属污染存在明显差异的原因还需要进一步探讨.2.3 沉积物重金属潜在生态风险评价优劣解距离法主要优势在于对多个目标湖库归一化处理后污染程度的横向对比分析,主要侧重空间上的评价,但该方法并未考虑其对生物的毒害程度.潜在生态风险指数法是根据重金属元素特性,通过沉积学原理综合多元素协同作用、毒性水平和物种敏感性等条件对湖库沉积物的重金属含量情况进行评价的一种算法.如表 7所示,从 Eri可以看出,六湖库中于桥水库、大伙房水库潜在生态风险参数最高,其中Cu对大伙房水库的生态风险贡献最大达到12.45,Cu、Pb对于桥水库的生态风险贡献最大分别为 8.38和11.51,松花湖与小兴凯湖的潜在生态风险指数最低,除松花湖和小兴凯湖的其余 4湖库均存在 Cu、Pb生态风险贡献偏大的情况,且Pb在白洋淀、衡水湖、于桥水库的含量均超过土壤背景值的 2倍以上,这表明Cu、Pb两种重金属已在湖泊沉积物中发生富集,后期产生污染的风险较大,在湖库水体中,一般水生动植物生长发育的整个周期都在水内,因此在湖库被污染的情况下很容易在其体内积累大量的重金属元素,通过食物链转移到人体.因此应加强对这两种重金属元素入湖的监控.潜在生态风险评价法所得结论与综合评价法互相印证,所得结论保持一致.六湖库 5项沉积物重金属潜在风险参数目前均处于污染等级低的档位,重金属潜在生态风险较低,但在北方工业发展逐步提速的今天也应当警惕重金属污染的可能性,提前做好各类预防措施.表7 北方六湖库沉积物重金属潜在生态风险参数Eri、RITable 7 Potential ecological risk coefficient and index of heavy metals in sediments of six northern lakes and reservoirs Eri、RIEri湖库 Cu Zn Pb Cr Ni RI白洋淀 6.38 1.23 8.7 1.59 1.9 21.62衡水湖 5.72 1 8.45 1.85 1.75 20.37于桥水库 8.38 1.01 11.51 2 2.25 26.69大伙房水库 12.45 1.92 3.35 3.21 3.3 25.66松花湖 0.49 1.49 2 1.73 1.81 8.6小兴凯湖 0.53 0.86 2.57 1.85 1.94 8.783 结论3.1 目前六湖库沉积物重金属含量并未出现明显上升的趋势,水环境保持较好.其中大伙房水库沉积物重金属污染最重.除小兴凯湖外其余 5湖库的Pb含量出现下降趋势.这表面明外源减少,Pb重新释放入水体,沉积物重金属Pb含量降低.3.2 北方六湖库之间主要重金属污染源存在明显区别,人类频繁活动地区沉积物重金属含量高于人类活动较少地区,工业密集区湖库沉积物重金属含量高于工业非密集区,但没有呈现出随经济水平的提高重金属污染越来越重的趋势.这除了土壤背景值导致的区域性差别外,人为扰动因素也是导致北方六湖库沉积物重金属含量存在差别的主要因素.3.3 对比国内外其他湖库沉积物重金属含量北方六湖库沉积物重金属含量较低,污染处于中等偏下水平,潜在生态风险污染等级均为低,沉积物重金属Zn的含量与其他地区相比存在含量偏高的情况.3.4 Cu和Pb为白洋淀、衡水湖、于桥水库、大伙房水库的潜在生态风险的主要贡献元素,污染风险相对较高.沉积物重金属生态风险和污染程度从高到低依次为大伙房水库、于桥水库、白洋淀、衡水湖、松花湖、小兴凯湖.参考文献：[1] 金相灿,王圣瑞,席海燕.湖泊生态安全及其评估方法框架 [J].环境科学研究, 2012,25(4): X C, Wang S R, Xi H Y.Lake ecological security and assessment methodology framework [J].Research of Environmental Sciences,2012,25(4):357-362.[2] 余 成,陈 爽,张 路.坦噶尼喀湖东北部入湖河流沉积物重金属分布特征与生态风险评价 [J].环境科学, 2016,37(2): C, Chen S, Zhang and potential ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments of inflow rivers to northeastern lake Tanganyika [J].Environmental Science, 2016,37(2):499-506.[3] 王祖伟,王祎玮,侯迎迎,等.于桥水库水源地水体沉积物重金属空间分异与景观格局的关系 [J].环境科学, 2016,37(9): Z W, Wang Y W, Hou Y Y, et between landscape pattern and spatial variation of heavy metals in aquatic sediments in headwaters 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