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武汉东湖是典型的城市内陆湖泊,不仅是我国著名的风景名胜区,还兼有渔业养殖、调蓄、调节气候等多项水体功能。由于湖区周边人口密度的不断增加,以及工农业生产、水产养殖和旅游业的迅猛发展,湖区已呈现富营养化状态,还存在重金属污染问题。重金属具有难降解性、持久性和显著的生物毒性,会通过食物链富集,最终可能进入人体,危害人类的健康。 本研究以东湖水体和沉积物为研究对象,分别于2014年11月、2015年3月、2015年9月,在东湖共布设10个采样点采集水样和沉积物柱状样,使用ICP-MS测定了水体和沉积物中9种重金属(Cd、Zn、As、Cu、Co、Pb、Mn、Cr、Ni)的含量,分析了水体和沉积物中重金属的时空分布规律,采用历史数据与近期实测数据对比的方法,研究了东湖水体和沉积物中重金属含量变化趋势。研究结果如下: (1)东湖水体各水期重金属的含量为:枯水期 Zn>Mn>Pb>Cu>As>Cr>Ni>Cd>Co;平水期为Zn>Mn>Pb>Cu>As>Ni>Cr>Co>Cd;丰水期为Mn>Zn>As>Cr>Ni>Cu>Pb>Cd>Co;除枯、平水期Zn含量符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅱ类标准外,其他元素均符合Ⅰ类标准。时空分布特征规律为,枯水期主要分布在汤菱湖北岸和郭郑湖南岸与菱角湖相接区域;平水期主要分布在水果湖与郭郑湖相接处以及庙湖和菱角湖与郭郑湖相接区域;丰水期主要分布在东湖北部、汤菱湖中部和北部以及郭郑湖西南部包括水果湖和庙湖区域。在一个水文年内,水体中Mn含量丰水期>枯水期>平水期,Ni表现为平水期>丰水期>枯水期,Zn表现为平水期>枯水期>丰水期。 (2)东湖沉积物中各水期重金属的含量为:枯水期Mn>Cr>Pb>Zn>Ni>Cu>Co>As>Cd,Cd的均值超出背景值5.29倍;平水期大小关系为Mn>Cr>Zn>Pb>Ni>Cu>Co>As>Cd,各元素含量均值均超出背景值;丰水期大小关系为 Mn>Cu>Cr>Ni>Pb>As>Co>Zn>Cd,Cd的均值超出背景值1.72倍。时空分布规律为,枯水期主要集中在郭郑湖南岸庙湖出口区域;平水期主要分布在团湖及其延伸区域;丰水期主要分布在水果湖出口和郭郑湖相接区域以及郭郑湖南岸与菱角湖相接区域。 (3)东湖沉积物重金属各水期垂向含量分布特征为,平水期各采样点沉积物中重金属含量垂向波动最大,枯水期波动最小。枯水期和平水期水果湖与郭郑湖相接区域、郭郑湖与菱角湖相接区域、汤菱湖北岸附近区域沉积物中重金属垂向波动较大,丰水期各点垂向波动均比较明显。在一个水文年内,沉积物中Cr、Mn、Co、Ni、Zn、As、Pb6种元素的时间变化特征明显,除庙湖与郭郑湖相接区域枯水期含量值较大外,整体随时间变化特征为平水期>枯水期>丰水期,Cu和 Cd的时间分布规律不明显。 (4)东湖水体中重金属含量年际变化趋势为:Cu、Zn、Cd、Pb在1997-2006年的含量变化均表现为1997-2000年递减,2000-2004年递增,2004-2006年递减。2006-2014年,Cu含量小幅减少,Zn、Cd、Pb不同程度增加。2014-2015年,Cu、Zn、Cd、Pb均不同程度地增加。东湖沉积物中重金属含量年际变化趋势为:Cu、Pb在2002-2003年含量小幅增加,Zn、Cr基本保持不变。2003-2006年,Cr、Pb先减后增,Cu递减,Zn先增后减。2006-2012年Cu、Zn、Cr含量增加,Pb含量减少。2012-2015年,Cu、Zn、Cr含量先减少后增加,Pb含量增加。