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梁滩河位于重庆市主城区,并通过嘉陵江注入长江干流三峡库区。
本研究在梁滩河流域布设了监测站,通过采样分析,以期望对梁滩河流域重金属、有机污染物、农药等污染负荷现状及对梁滩河水质的影响进行评价。取自不同采样站的样品,水样中的4种重金属铜、铅、锌和铬通过原子吸收光谱分析测量。重金属分析结果发现,Cu、Pb、Zn相互之间具有非常显著的正相关性,但它们与Cr并没有明显的相关性,表明梁滩河Cu、Pb、Zn污染源类似且与Cr不同。另外,Zn与CODcr也有非常显著的正相关性,而Cu、Pb与CODcr相关性不明显,这说明Zn更有可能来源于有机性污染。
利用相对富集因子和潜在生态风险指数来研究梁滩河水体中重金属污染状况和评价其对环境的潜在生态风险。根据计算出的累积系数,Zn是梁滩河最主要的重金属污染,其平均潜在生态风险指数为2.31×10-3。4种重金属潜在生态风险指数相对大小为Zn>Cu>Pb>Cr。累积细数的均值Cu、Cr、Zn和Pb分别为0.28×10-3、0.87×10-3、1.16×10-3、0.27×10-3。在所有采样点,重金属的生态风险指数均小于40,反映了梁滩河重金属生态风险较低。
本研究对梁滩河水体中pH、DO、NH4+-N、TN、TP和CODcr等物化指标进行了采样分析。研究发现,梁滩河水体中CODcr、NH4+-N、TN、TP含量上游比下游低,表明沿程有污染物排放。CODcr、NH4+-N、TN、TP相互之间具有非常显著的正相关关系,而NH4+-N、TN、TP和DO呈负相关关系。数据监测分析结果与中国地表水环境质量标准进行对比。DO含量相当于(Ⅴ)类水体,CODcr、NH4+-N、TN、TP含量属于劣(Ⅴ)类水体,表明梁滩河有机物和营养物污染非常严重。主要污染源有生活污水、工业废水及河沿的其他人类活动。
梁滩河沉积物中的污染物含量如下:OM含量在11.72~84.74mg/g之间,平均值46.82mg/g;TN含量范围为4.66~9.38mg/g,平均值6.85mg/g; TP含量在0.60~5.70mg/g之间,平均值2.03mg/g。童善桥采样点处污染程度最严重,可能是由于此处工业废水排放引起的。
本研究对梁滩河水体、沉积物、土壤中的2种拟除虫菊酯农药进行了分析。其结果能为制定污染控制及保护人类和生态环境健康的对策提供依据。提取方法采用USGS、CDF-WPCL、CDFA和CDPR等实验室和机构共同开发的一种气相色谱法。
结果显示,梁滩河水体中的菊酯农药含量较低,综合2个季节的分析结果,三氟氯氰菊酯在水体浓度为ND-68.08ng/L,在沉积物和土壤中含量的分别为2.98-43.42ng/g、6.51-166.78ng/g。氯菊酯在水体、沉积物和土壤中的浓度分别为26.1-104.37ng/L、2.93-42.9ng/g、6.79-729.69ng/g。尽管水体中农药检出率较低,但在某些采样点,其含量也能达到比较高的水平,氯菊酯和三氟氯氰菊酯在水体的最大残留量分别为104.37ng/L和68.08ng/L。氯菊酯有被土壤和沉积物吸附的强烈趋势,土壤中残留的氯菊酯会随降雨径流转移到水体、进而转移到沉积物中。尽管菊酯农药残留水平较低,但在所有样品中都被检测出来表明其污染状况应值得重视。
梁滩河水体菊酯残留水平与欧盟和日本的最大残留量限值做了比较,水体中的菊酯农药残留水平远低于欧盟最大残留限值,但超过了日本最大残留量限值。相对于欧盟标准,梁滩河水体菊酯残留率未造成健康威胁,但也应采取相应措施防止其污染水平加重。
本研究还利用EQC模型模拟了菊酯农药的环境行为和归趋。对三氟氯氰菊酯在多介质环境即大气、水体、土壤、沉积物中的归趋进行了模拟。EQC模型作为一个分析工具,包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,通过输入目标物的分配系数、环境过程参数、目标物的理化性质、介质间的传输系数,可获得描述目标物环境行为和归趋的示意图。作为评价农药归趋的的工具,本研究还讨论了模型的作用大小。
通过Ⅰ级模型模拟发现,三氟氯氰菊酯主要残留在土壤相中,质量分数为97.7%;其次是沉积物相和水相,分别为2.17%和0.011%;在大气相中残留非常少,仅为0.0000407%。Ⅱ级模型结果显示,在稳态平衡状态下,氟氯氰菊酯主要的输出过程如下:土壤化学反应降解99.5%,大气水平迁移0.000101%,水体水平迁移0.00272%,大气降解0.000058%,水体降解0.00359%,沉积物输出0.5337%。总残留时间为247h,水平迁移残留时间为1820000h。Ⅲ级模型模拟显示,当输入速率为3000kg/h时,水平迁移输出为:沉积物为13.5kg/h,水体170kg/h,大气294kg/h。化学反应降解输出为:土壤1589kg/h,大气126kg/h,水体和沉积物分别为224和657kg/h。三氟氯氰菊酯总量为1250000kg,总残留时间为417h。另外,Ⅲ级模型还可以看出三氟氯氰菊酯在各介质间的迁移转化的难易程度,气-土迁移通量为590kg/h,气-水迁移通量为65.5kg/h,水体-沉积物迁移通量为670.5kg/h。