利用潜在生态危害指数法评价淮南顾桥塌陷区沉积物中重金属污染

【摘 要】 顾桥塌陷区是淮南几个大型采煤塌陷区中一个比较典型的塌陷区域。本文用火焰原子吸收分光光度法就对顾桥塌陷区做了塌陷水体和沉积物的总量分析并用潜在生态危害指数法进行评价。评价结果看出，顾桥重金属的危害程度为Cd>Cu>Pb>Ni>Zn>Mn>Fe。

【关键词】 塌陷区 重金属 潜在生态危害指数法

沉积物是以矿物颗粒为骨架的一种絮状聚集体，沉积物中的腐殖酸，无机自然胶体颗粒，有机质、以及金属氧化物等都附着在矿物颗粒上。对于水环境中常见的重金属有铜，锌，铬，镉，铅，铁，砷，硒，钴，镍，锰，汞，锡等，含有这些重金属的污染物在水体中不可能被微生物降解，相反却能通过沉淀一溶解、氧化还原、配合作用、胶体形成、吸附一解吸等一系列物理化学作用和生物化学作用而发生各种形态之间的相互转化，最终通过生物积蓄，生物放大作用，转移到种植物以及微生物体内，对环境造成潜在危害。

1 材料与方法

1.1 区域概况和样品采集

顾桥煤矿建设规模为1000万吨，是亚洲井工开采规模最大的矿井。塌陷区水域面积约为10km2，平均塌陷水深为4.0m，矿区内的道路将整个塌陷水域分割为四个部分。目前塌陷区水体主要用于渔业养殖，农田灌溉，周围有煤矸石堆积。

2013年5月在顾桥塌陷区水域进行沉积物的采集，设置12个具有代表性的采样点。采集的每个样品放入对应的标好样点号的塑封袋中，带回实验室待分析。

1.2 研究方法

将采集的各采样点处的沉积物样品进行风干、研磨、过筛后，称取适量，进行消解预处理，再用原子吸收分光光度法对样品中Fe、Mn、Zn、Cd、Ni、Cu、Pb重金属元素进行分析测定。最后用潜在生态危害指数法对顾桥塌陷区沉积物中的重金属污染情况进行评价。

1.3 潜在生态危害指数法

根据重金属性质及其在环境中迁移转化沉积等行为的特点，从沉积学的角度Hakanson[1]提出了潜在生态危害指数法。该方法的计算公式如下：

式中：CDi—样品实测浓度；CRi—沉积物样品背景值；Eri—单一金属潜在生态风险指数；Tri—金属生物毒性响应因子[2]；RI—多金属潜在生态风险指数。表1为潜在生态危害指数风险程度划分表。

2 评价结果

顾桥塌陷区沉积物中重金属的单一因子潜在生态危害指数值分析（如表2）。其中Mn、Zn、Cd、Ni、Cu、Pb元素的单一因子潜在生态危害指数值的变化范围分别为0.5～1.8、1.4～4.8、704.9～3303.4、4.6～33.4、12.5～38.6、6.8～25.2。顾桥矿区Cd元素的潜在生态危害指数最大的达到了3303.4，是极强生态危害级别的十倍，对水生态环境的危害不可估量。Ni和Cu元素分别在1、15采样点处表现出中等生态危害。其他三种重金属的单因子潜在生态风险程度存在轻微生态危害，可忽略生态污染问题；综合因子潜在生态危害指数值的变化范围为725.8～3356.9，跨度很大，主要是Cd元素的强生态危害影响的。

3 结语

本文对顾桥塌陷区水域沉积物重金属用潜在生态危害指数法进行了评價。从评价结果看出，Fe与Mn元素在水环境中比较稳定，基本不造成水环境污染，可能是由于这两种元素常以铁锰氧化物结合态的形式存在水环境中造成的。Cd污染是顾桥塌陷区沉积物中造成环境危害最严重、来源最复杂、最容易与沉积物发生吸附并富集的元素。Cu、Pb、Ni、Zn四种元素评价的结果为无污染或轻度污染。潜在生态危害指数法偏向于重金属对生物的毒理性以及生态效应。如果能对这种评价方法根据实际情况作出进一步的修正，评价结果的有效性和准确度上将更有说服力。

参考文献：

[1]Hakanson L.An ecological risk index for aquatic pollution control-A sedimentological approach[J].Water Environ，1980，14（8）：975-1001.

[2]陈丽莎，陈志良，彭晓春.湘江流域长株潭段底泥重金属污染评价[J].安徽农业科学，2011，39（8）：4603-4605.

[3]刘成，王兆印，何耘，等.环渤海湾诸河口潜在生态风险评价[J].环境科学研究，2002，15（5）：33-37.

[4]孙照斌，邴海健，吴艳宏，等.太湖流域西氿湖沉积岩芯中重金属污染及潜在生态风险[J].湖泊科学，2009，21（4）：563-569.