芜湖城市河道水体重金属分布特征及健康风险研究

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近年来,随着城市化和工业化进程加快,城市生活垃圾增多、工业污废水不合理排放、化肥农药使用等,城市河道中汇入的重金属等污染物越来越多,使城市河道水体污染日益严重。本文以芜湖市三条典型城市河道(中央城河道、汇成河道和中山南路河道)为研究对象,测试了河道水体和沉积物中重金属含量、赋存形态及理化性质,并运用综合污染指数、水环境健康风险评价模型对芜湖三条城市河道水体进行评价,同时,采用地累积指数和潜在生态危害指数,评估了河道沉积物中重金属污染程度和潜在生态风险。通过研究,主要结论如下:(1)三条河道水体总体呈弱碱性,对比我国地表水环境质量标准(GB3838-2002),TN、TP和NH3-N在三条河道中含量均超过Ⅳ类水质标准,其中,中山南路河道TN、TP和NH3-N含量相对最高,中央城河道TN、TP和NH3-N含量相对较低。水体中4种重金属含量分布趋势为中山南路河道>中央城河道>汇成河道,重金属Pb和Cr含量超出Ⅲ类水质标准,Cu和Zn含低于Ⅲ类水质标准;相关性和聚类分析发现,NH3-N、TP、Cr、CODCr、TN可能与居民生活污水排放等人为源有关;Pb、Cu、Zn可能与河道汽修、电镀行业等人为源有关;BOD5可能与人为源有关。(2)三条河道沉积物总体呈弱碱性,沉积物中pH、TN分布均匀,但沉积物中有机质和TP空间分布差异较大,沉积物中有机质和TP在中央城河道中含量最高,TN含量在汇成河道最高;对比《第二次全国污染源普查条例》分级指标,有机质、TN、TP在沉积物中均超过二级标准,含量丰富;4种重金属在三条河道中浓度分布总体表现为中央城河道>汇成河道>中山南路河道,沉积物中Pb、Cr、Cu、Zn 平均含量分别为 28.61 mg/kg、99.18mg/kg、38.34mg/kg、82.41 mg/kg,分别是安徽土壤背景值的1.08、1.50、1.88、1.33倍,分别是中国土壤背景值的1.10、1.63、1.70、1.11倍;相关性和主成分分析表明,Cu、Zn、Pb、TP可能与绿化施肥等农业源和汽车轮胎磨损、尾气排放等交通源有关;有机质与居民生活废水等生活源有关;Cr、TP与电镀等行业人为源有关。(3)三条河道沉积物中Pb、Cr、Cu、Zn有效态含量的总体分布为中央城河道>中山南路河道>汇成河道,重金属Zn的有效态含量相比于其它重金属明显较高,Cr有效态的含量最低;相关性分析发现,pH与重金属Cr、Zn有效态显著性正相关,有机质、TP与重金属Pb、Cu、Zn有效态呈显著性正相关;在三条河道中Pb、Cr、Cu、Zn形态总体以残渣态出现,其中,中央城河道中Pb、Cr、Cu主要以残渣态为主,Zn以铁锰结合态为主;汇成河道和中山南路河道中Pb、Cr、Cu、Zn主要以残渣态为主。(4)健康风险评价发现,三条河道水体中非致癌元素健康风险较低,几乎不产生健康风险;Cr为主要致癌因子,其健康风险值超过ICRP推荐最大可接受水平5.0×10-5 a-1,应该将Cr作为优先控制指标;综合污染指数法发现,当参照Ⅳ类水质标准时,61.1%的采样点综合污染指数较高,中山南路河道综合污染指数相对最高;地累积指数法评价发现,河道沉积物中4种重金属污染程度大小为Cu>Pb>Cr>Zn,总体达轻度污染水平。Pb、Cr总体表现为无污染水平,Zn有11.1%采样点达到轻度污染;潜在生态危害指数法分析表明,重金属风险程度大小顺序为Cu>Pb>Cr>Zn,河道沉积物中4种重金属所有采样点生态危害指数均小于40,为低风险水平;中山南路河道上游段RI值相对较高,其中,Cu和Pb污染程度相对最高,而Zn、Cr污染程度和潜在生态危害风险较低。图[14]表[20]参[131]
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