
龙江河
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2023年3月20日发(作者:二进制编码器)· 74 · 有色金属(冶炼部分)(http://ysy1.bgrimm.cn) 2018年第3期
doi:10.3969/J.issn.1007—7545.2018.03.017
后污染期龙江河底泥中镉铅的形态分布及风险评价
韦岩松,熊春游,何昌洪
(河池学院化学与生物工程学院,广西河池546300)
摘要:为了解龙江河镉污染事件后污染期沉积物中镉、铅的形态分布和风险状况,对龙江河拉浪、怀远、
宜州、湖长4个河段的底泥进行采样分析,用Tessier逐级浸提法测试镉、铅的形态及含量,用地累积指
数法和潜在生态风险指数法评价污染程度和风险等级。结果显示,龙江河底泥中镉、铅主要以氡氧化
物、碳酸盐、硫化物的形态存在,氢氧化物、碳酸盐沿河均匀分布,硫化物及总镉、总铅的含昔沿河逐渐降
低。拉浪、怀远河段镉的地累积指数等级为3级,属中度污染,与2012年3月和7月的6级极重污染相
比污染程度已大幅下降;宜州、湖长河段镉的污染等级为2级,属偏中污染。拉浪河段底泥中镉的潜在
生态风险等级为较重风险,怀远、宜州、湖长河段镉的潜在生态风险为中风险等级。对于底泥中的铅,4
个河段均处于无污染状态和低风险等级。
关键词:龙江河;底泥;镉污染;形态分布;生态风险评价
中图分类号:X522 文献标志码:A 文章编号:1007—7545(2O18)03—0074—05
Speciation Distribution and Ecological Risk Evaluation of Cadmium and
Lead in Sediments of Longj iang River in Post—Pollution Period
WEI Yan—song,XIONG Chun—you,HE Chang—hong
(College of Chemical and Biological Engineering,Hechi University,Hechi 546300,Guangxi,China)
Abstract:The sediments of four sections of Longjiang River(Lalang,Huaiyuan,Yizhou and Huchang)
were analyzed tO conform speciation distribution and ecological risk of Cd and Pb in sediments in post
polluted period of cadmium pollution incident of I ongjiang River.Tessier sequential extraction procedure
was applied tO test speciation and content of Cd and Pb.Geo accumulation Index and Hakanson Potential
Ecological Risk Index were used to evaluate pollution levels and risk levels.The results show that Cd anti
Pb mainly exist in forms of hydroxide,carbonate and sulfide.The content of hydroxide and carbonate are
evenly distributed,sulfide and total concentration decrease along the river.The geo—accumulation index of
Cd in river reach of I alang and Huaiyuan is level—three。showing a moderate pollution.The pollution level
drops sharply compared to levels—six showing an extreme pollution in March and J uly of 2O 1 2.The
pollution level of Yizhou and Huchang river reach is level—two,showing a partial pollution.The potential
ecological risk level of Cd in sediment of Lalang is heavy,while that of Huaiyuan,Yizhou and Huchang is
at medium stage.For Pb in the sediment。the four sections are under a low—pollution state with lOW risk.
Key words:I ongjiang River;sediment;cadmium pollution;speciation distribution;ecological risk
eva1 11atjOn
收稿日期:2017-09—23
基金项目:广西自然科学基金面上项目(2013GXNSFAAO19289)
作者简介:韦岩松(1964一),男,广西环江人,硕士,副教授.
有色金属(冶炼部分)(hHp://ysy1.bgrimm.cn) · 75 ·
在2O1 2年1月的龙江河镉污染事件中,河水镉
含量最高处超标80倍 。,达到0. 108 mg/I 。有关
部门采取r河道投药消减水体污染物等系列措施,
在沿河四级水电站分级投加液碱、 灰和聚合氯化
铝混凝剂,利用弱碱性化学沉淀法将镉离子转换为
Cd(()H) 并沉降于河床底泥中。由于水体的总水
域过大,投入的石灰、液碱对提高河水PH的作用有
限,镉的单级去除率仅达到4O 。后期加投了硫
化钠沉淀刹,利用离子反应生成溶度积更小 ]的
(_、dS沉淀.除镉率大幅上升。龙汀河地处喀斯特地
貌带,河水【十j阴离子以C()j居多{ ,会与部分镉离
子生成CdC() 沉淀。故河床底泥中镉的主要赋存
形态为Cd(()H) 、CdS和CdC() 。
龙江河镉污染事件已经过去5年,进入后污染
期。在经『)j r多年的洪水搅动冲刷、四季水温变化、
水体pH波动之后.沉积于底泥中的镉、铅等重金属
的赋存状态、形态分布、组成含馈有何变化?底泥中
的镉、铅对当地环境的污染程度和潜在生态风险如
何?这对龙江河镉污染治理效果的追踪评估、自然
水体沉积物中重金属t亏染监测和风险评价等意义重
大。本文将对龙江河拉浪、怀远、宜州和湖长河段底
泥进行采样分析。_r解镉、铅沉淀物在沉降4年后的
组成变化和物相形态分布,评价污染程度及潜在生
态风险,为进一步的科学研究和风险预测提供数据
参考。
l 材料与方法
1.1底泥采集处理
以龙江河流域拉浪电站、怀远大桥、宜州城区、
湖长村河段为取样河段,4个河段之间的距离分别
为4O、23和l5 km。取样河段分布示意图见图1。
每一取样河段没上、中、下游3个取样点,每个点相
隔200~300 1-I1;底泥采集点距水面1 m,入泥深度
0~15 cm;样品 约1 kg。采回的底泥样品自由晾
干,避免阳光商照,挑去其中的树枝、石子等杂质后
粉碎、研磨、过筛,以四分法取典型样品送检。
图l取样河段分布图
Fig.1 Distribution map of sampling river reach
1.2样品分析测试
1.2.1 ressier逐级浸出法
Tessier逐级浸出法 利用金属不同物相形态
的稳定性差异,采用不同的浸出条件将金属逐级提
取浸出,测定其含量,从而判断其存在形态。尽管各
级之问有跨级现象,但有研究者i叫将该方法应用于
土壤镉形态研究时经过大量试验测得平均回收率为
97.7 ,证实Tessier逐级浸出法用于土壤中镉的
化学分级基本可行。本文通过三级浸提来获取底泥
中镉、铅三种物相形式的含量和分布,进而分析成因
及变化规律。
1)第一次浸提——氢氧化物浸提
称取2.000 g样品于250 mI 锥形瓶中,加入
25 mI 浓度10 oA的氨水溶液,在室温下用往复式振
荡器以200次/rain的速度振荡1 h,过滤,将清液转
移到50 mI 容量瓶lf1,加入0.5 mI 浓盐酸,用去离
子水稀释至刻度摇匀,过膜(0.2 Mm),用原子吸收
光谱仪测定其中的Cd、Pb含量。
2)第二次浸提 碳酸盐浸提
将步骤1)中的残渣用去离子水清洗,放回原锥
形瓶中,加入25 mI 浓度10 的醋酸溶液,同条件
连续振荡2 h,过滤后转移清液至50 mI 容量瓶中,
加0.5 mI 浓盐酸并用去离子水稀释至刻度,过0.2
Mm滤膜,用原子吸收光谱仪测定Cd、Pb含量。
3)第三次浸提——硫化物浸提
将步骤2)r{l的残渣用去离子水洗后放回原锥
形瓶,加入3 mI 浓度20 的硝酸溶液,再加入5
mI 浓度3O 的双氧水,83℃水浴保温1.5 h(每10
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min搅动一次);然后补加3 mL双氧水,继续在水
浴中保持1 h。反应结束后冷却至室温,将清液移
至5O mL容量瓶,用去离子水稀释至刻度。分取清
液,测定Cd、Pb含量。
1.2.2全浸提
称取1.000 g试样于烧杯中,用少量水润湿,加
入10 mI 盐酸,低温加热约10 min,加入5mL硝
酸,继续加热至试样分解并蒸至近干,稍冷,加入
2.5 mL盐酸;冷却后移至5O mL容量瓶,用水稀释
至刻度,静置澄清,测定Cd、Pb的吸光度。同批随
带空白试验。
1.3污染程度及潜在生态风险评价
1.3.1地累积指数法
地累积指数法_】 “ 是将沉积物中重金属含量
与环境背景值、因地域差异而引起的背景值变化等
因素相关联,通过计算地累积指数,并与地累积指数
评价标准污染等级l1 相比较,判断该沉积物中重金
属的污染程度。其计算公式为:
。
一loge(最) (1)
式中, 为地积累指数;C 为沉积物中重金属
n的浓度(mg/kg);B 为重金属n的背景值
(mg/kg),根据中国环境监测总站发布的《中国土壤
元素背景值》l】 ,广西母质层土壤中镉的背景值为
0.179 mg/kg,铅的背景值为23.6 mg/kg;k为因地
域岩石差异而可能造成金属背景值变化的校正系
数,一般取1.5。
1.3.2潜在生态风险指数法
综合考虑表层沉积物中金属污染物的种类、浓
度以及毒性水平等因素的影响,潜在生态风险指数
法[1 通过定量分级来评定重金属潜在的生态风险。
其计算公式为:
r、一
C
(2)
E 一』 ×C (3)
式中,C 是重金属i的污染指数;C:为沉积物
中重金属i的浓度值(mg/kg);C 为参比值
(mg/kg),通常采用工业化以前沉积物中重金属的
最高背景值 ;T 为重金属i的毒性系数;E 为
重金属i的潜在生态风险系数。本文镉和铅的C
分别为0.5 mg/kg和25 mg/kg;镉和铅的毒性系数
分别为30和5。
重金属潜在生态风险系数与风险等级的关系
为:E;<40,低风险;40≤E <80,中风险;8O≤E
<160,较重风险;160≤E <320,重风险;E ≥
320,严重风险。
2 结果与讨论
2.1 镉、铅三种形态及总含量分布特征
图2为镉与铅的三次浸提及全浸提结果比较。
蔷砉善 毒蔷
采样点
图2 Cd(a)和Pb(b)三次浸提及全浸提结果比较
Fig.2 Results comparison between three times
leaching and all leaching of Cd(a)and Pb(b)
由图2可知,底泥中镉和铅除了以氢氧化物、碳
酸盐、硫化物三种形态存在外,还以其他未知物相形
态存在;上游三种形态含量的次序为硫化物>碳酸
盐>氢氧化物;氢氧化物、碳酸盐沿河分布较为均
匀,下游略有上升,这与龙江河水体的pH常年稳定
在7.4~7.8、水中HCO;、Coi一含量相对稳定有
关;距离污染源越近,底泥中以硫化物存在的镉、铅
比例越大,最高点超过5O ,在下游的湖长河段,
镉、铅的硫化物已明显减少;拉浪河段总镉、总铅平
均含量分别分别为1.698 mg/kg、15.482 rng/kg,
怀远河段总镉、总铅分别为1.215 6 mg/kg、10.604
mg/kg,宜州河段总镉、总铅分别为1.040 9
mg/kg、8.46 mg/kg,湖长河段总镉0.949 1
mg/kg、总铅7.668 mg/kg,显然,总镉、总铅的含量
呈逐渐降低的趋势。这反映出当年沿河分级治理的
∞懈 M m 8 6 4 2 0
2018年第3期 有色金属(冶炼部分)(http://ysy1.bgrimm.cn) · 77 ·
状况和效果。
分析原因,拉浪河段距污染源头较近,约14
km,受污染程度较为严重,该处河面开阔,水流平
缓,河中水草常年生长,沉积物的迁移较为迟缓,污
染发生时水体中镉、铅含量较大,加入硫化钠后易于
大量生成硫化沉淀物,且镉、铅硫化物在水中的稳定
性很高,即使水环境变化也较难发生复溶现象;同时
龙江河水量巨大,当年镉污染治理时,加投石灰改变
河水呈弱碱性的作用有限,聚合氯化铝的絮凝作用
无法充分发挥,生成镉、铅氢氧化物的数量偏少;当
硫化钠加入后,已生成的氢氧化物也会发生反应而
成为更稳定的硫化物沉淀;另外镉、铅氢氧化物的溶
度积较大,长期浸泡下也容易发生部分再溶分解,故
底泥中镉、铅的硫化物含量最高,氢氧化物最少。怀
远、宜州取样河段水流湍急,河中岩石暗礁数量众
多,底泥沉积物较少,水中HCO ̄-、Co;一浓度较高,
同时沿岸居住的人口多、范围广,生活污水和生产用
水的排放对水质有一定影响,故该两河段镉、铅的氢
氧化物、碳酸盐含量略高;湖长村位于宜州下游,距
离拉浪电站约80 km水路,此处河道婉转曲折,河
面宽阔平静,村民水面作业和农耕活动较为密集,河
水pH波动较大,这些都是导致该河段镉、铅的碳酸
盐、氢氧化物增高的主要原因。
2.2底泥中镉、铅的污染程度和生态风险评价
底泥中镉、铅污染地累积指数法评价结果见表
1。拉浪、怀远河段镉的地累积指数等级为3级,仍
达到中度污染的程度,但与朱飞l1。 于2012年3月
和7月检测的6级“极重污染”相比,污染程度已有
大幅度下降,说明自然水体都有一定的自净化作用,
随着浸溶、冲刷、稀释、扩散等过程的持续进行,底泥
中的重金属镉以每3--4年减少5O 左右的速度逐
渐降低对环境的污染程度;宜州、湖长河段镉的污染
等级为2级,属于偏中污染程度。对于底泥中的铅,
取样4个河段的地累积指数等级均为0级,铅含量
小于背景值,属无污染状态。
表1底泥中镉、铅污染地累积指数法评价结果
Table 1 Index of geo-accumulation and
classification of Cd,Pb pollution of the sediments
表2显示,后污染期拉浪河段底泥中镉的潜在
生态风险指数大于80小于160,处于较重风险等
级,仍可能对当地水生态环境构成威胁,但与2012
年3月和7月的严重风险等级相比降低了两级,趋
势向好;怀远、宜州、湖长河段的潜在生态风险指数
大于4O而小于80,属于中风险等级。各河段铅的
潜在生态风险指数均远远小于40,风险等级为低
风险。
表2底泥中镉、铅的潜在生态风险评价结果
Table 2 Potential ecological risk index and
classification of Cd。Pb in the sediments
3 结论
1)在龙江河镉污染事件的后污染期,底泥中镉、
铅主要以氢氧化物、碳酸盐、硫化物的形态存在;底
泥中镉、铅的氢氧化物、碳酸盐沿河分布较为均匀,
下游略有上升,硫化态的镉、铅则呈明显下降趋势;
拉浪河段总镉、总铅平均含量分别为1.698 mg/kg、
15.482 mg/kg,怀远河段总镉、总铅分别为1.215 6
mg/kg、10.604 mg/kg,宜州河段总镉、总铅分别为
l_040 9 mg/kg、8.46 mg/kg,湖长河段总镉、总铅
分别为0.949 1 mg/kg、7.668 mg/kg,总镉、总铅的
含量沿河逐渐降低。这反映出当年沿河分级治理的
状况和效果。
2)拉浪、怀远河段镉的地累积指数等级为3级,
仍达到中度污染的程度,但与2012年3月和7月的
6级极重污染相比,污染程度已大幅下降;宜州、湖
长河段镉的污染等级为2级,属于偏中污染程度。
对于底泥中的铅,4个河段的地累积指数等级均为0
级,属无污染状态。
3)拉浪河段底泥中镉的潜在生态风险等级为较
重风险,怀远、宜州、湖长河段的潜在生态风险属于
中风险等级。各河段底泥中铅的潜在生态风险指数
均远远小于40,为低风险等级。
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