渭河潜流带重金属污染水平和生态风险评价

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沉积物中的重金属具有毒性,持久性和生物累积性特征,因此沉积物重金属污染被广泛关注。农业化肥、杀虫剂的大量使用,工业废弃物的排放,以及城镇缺乏适当的污水处理系统,共同导致了大量的污染物(包括重金属)进入渭河。农业灌溉,人类、牲畜和娱乐场所的日常饮用都离不开河水。因此,河流是否满足以上功能需求,利用河流灌溉得到的农产品是否安全都引起了重视。这项研究旨在调查渭河沿岸的沉积物是否已被重金属污染。这项研究关注的是中国渭河潜流带沉积物中的重金属。在渭河十四个不同地点采集沉积物样本。待沉积物干燥后,用HNO3,HF和H2O2在高温高压消化器和电热板中进行消化。利用电感耦合等离子体质谱仪测定Cu,Cr,Ni,Zn和Pb浓度,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(Icap7400)测定铁和锰的浓度,通过双通道原子荧光光度计测定砷的浓度。这些重金属在渭河沉积物中的浓度和分布存在较大的差异,这与重金属的污染源有关。采用地积累指数(Igeo)、富集因子、污染因子和污染负荷指数对沉积物中重金属污染情况进行了评价。用潜在生态风险和风险指数确定了重金属的生态风险。用Hakansan方法和沉积物质量准则(SQC)对重金属污染情况进行了风险评估。通过皮尔逊相关分析判断不同重金属的浓度之间的相关性。沉积物中重金属污染物累积量的排序为:锰(Mn)>铬(Cr)>锌(Zn)>铜(Cu)>镍(Ni)>砷(As)>铅(Pb)。As,Cr,Ni,Cu,Zn,Pb和Mn的平均浓度分别为29.16,109.98,41.47,52.37,103.47,24.44,888.29 mg/kg。Cr,Ni,Cu,Zn,Pb在渭河中的平均浓度均高于整个渭河流域的测量值。地积累指数确定砷(As)的污染程度为1级水平(未污染至中度污染),而Cu,Cr,Ni,Zn,Pb和Mn的污染程度为0级水平(未污染)。As在D3和D14处的积累量最大,这些站点的沉积物已受到As的中度污染(属于2级水平)。此外,少数站点中的Cr,Cu,Zn和Pb的Igeo浓度大于零,表明Cr,Cu,Zn和Pb的浓度很低,重金属污染情况为1级“未污染到中度污染”程度。然而,Cr,Cu和Zn的Igeo平均值小于零。从富集因子来看,As主要来源于人为活动,Cr,Ni,Cu,Zn,和Pb主要来源于自然。重金属的平均富集因子数值表明它们已经富集在了渭河沉积物中。污染因子表明,渭河沉积物受到As,Cr,Cu,Zn,Mn和Pb的中等污染和Ni的轻微污染。在所有重金属中,Ni在D7处的污染因子值最低(0.227),在D3处最高(3.07)。所有金属的平均污染系数(CF)值排序为:As>Pb>Cr>Cu>Zn>Mn>Ni。从污染负荷指数来看(0.95<PLI<1.35),渭河大部分沉积物已被污染(PLI>1)。As,Pb和Cr是渭河沉积物的主要污染。研究区域中D13具有最大的PLI(1.35),表明D13的河流沉积物有中等程度的重金属污染。此外,除D1,D5和D9以外的沉积物存在中度的重金属污染(PLI在1和2之间),这可能是由于城市人类活动所致。同时,D1,D5和D9的PLI小于1,表明这些区域没有遭受重金属污染。各点位的PLI大小顺序为D13>D14>D3>D8>D2>D10>D11>D4>D12>D6>D7>D1>D9>D5。所有金属在研究区域的生态风险均较低。As的总体最大生态风险在D3测定(30.71),Mn的最小生态风险在D7测定(0.61)。单个金属的潜在生态风险(PER)值表明,重金属污染程度依次为:As>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn>Mn。我们的研究发现渭河的PER<40,风险指数(RI)<110,表明这些重金属风险较低。重金属的风险指数显示,总风险的一半是由As引起的(53.43%)。D3的风险指数最大(51.02),D12的风险指数最小(33.76)。As,Cr,Ni,Cu,Zn,Pb和Mn的潜在风险指数贡献率分别为53.43%,5.82%,7.26%,13.86%,2.59%,14.55%和2.49%。将测定的重金属浓度与基于共识的阈值效应浓度(TEC)和可能效应浓度(PEC)进行比较。As,Cr,Ni,Cu和Zn的平均浓度值高于TEC,Pb平均浓度值低于TEC。所有重金属浓度都超过了PEC。在不同取样地点发现的大多数重金属浓度都在TEC和PEC范围之内,由此预计沉积物中的重金属可能会产生毒性作用。与沉积物质量指南(SQGs)相比,所有重金属的浓度均在最大允许浓度以下,并且这些化合物对研究区域的生物群落产生的毒性影响最小。许多重金属之间显示出正相关的关系(P<0.01),例如As-Cu(0.092),As-Mn(0.214),Ni-Zn(0.361),Cu-Zn(0.203)和Zn-Pb(0.242)。As-Cr在P<0.05的条件下也显示出显著的正相关(0.389)。然而,Cr-Zn(0.008)和Ni-Pb(0.170)的相关性较弱。
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