盛 媛

（廣東新創(chuàng)華科環(huán)保股份有限公司，廣東 東莞 523170）

水體沉積物重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與遷移途徑的研究進(jìn)展

盛 媛

（廣東新創(chuàng)華科環(huán)保股份有限公司，廣東 東莞 523170）

沉積物是水生生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，對(duì)維持水體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)起著重要的作用，但它也是各種重金屬污染物的載體和潛在的二次污染物的來源。由于重金屬是許多水體的重要污染物，殘留在沉積物中的重金屬會(huì)積累在微生物、水生動(dòng)植物體內(nèi)，最終會(huì)進(jìn)入人類的食物鏈，危害人體健康。本文對(duì)沉積物重金屬的監(jiān)測(cè)方法、遷移途徑、污染評(píng)價(jià)方法及修復(fù)方法進(jìn)行闡述，指出了該領(lǐng)域存在的問題及可能的研究方向。

沉積物；重金屬；水環(huán)境；污染

重金屬是最常見的環(huán)境污染物，其在土壤、水和大氣等環(huán)境中的積累和分布以驚人的速度增長(zhǎng)。重金屬對(duì)環(huán)境的污染具有豐富性和持久性，其會(huì)在水體中富集。重金屬是許多河流系統(tǒng)的重要污染物，殘留在沉積物中的重金屬可能積累在微生物、水生動(dòng)植物體內(nèi)，其最終會(huì)進(jìn)入人類食物鏈并且導(dǎo)致健康問題[1]。值得一提的是，沉積物是水生環(huán)境中最大的重金屬儲(chǔ)備池，水生系統(tǒng)中超過90%的重金屬負(fù)載與沉積物有關(guān)[2]。在監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)水體環(huán)境質(zhì)量時(shí)，由于排水波動(dòng)和停留時(shí)間較短，水中污染物含量的測(cè)定并不準(zhǔn)確。然而，沉積物有很長(zhǎng)的停留時(shí)間，它是評(píng)估河流水環(huán)境狀況及人為污染程度的重要指標(biāo)，因此研究沉積物中重金屬的污染和遷移途徑問題具有非常重要的意義。

1 沉積物重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)

1.1 沉積物重金屬監(jiān)測(cè)方法

目前，國(guó)內(nèi)頒布的沉積物和監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法主要有《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》和《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》。美國(guó)是最早頒布沉積物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法的國(guó)家，而且分析項(xiàng)目和方法較多，主要偏重于沉積物中持久性的有機(jī)物和重金屬對(duì)水體的影響[3]。

湖泊和海洋沉積物的采集方法相似，采樣點(diǎn)的布設(shè)和采集方法根據(jù)預(yù)先設(shè)定的路線或者面積來確定，主要用蚌式、箱式或拖網(wǎng)等采樣方法來采集表層沉積物，用重力活塞或淺鉆來進(jìn)行柱狀采集。河流沉積物的采集不僅要考慮自然因素，也要考慮人為因素，洪水期和冰凍期不宜采樣，水流速度和流量會(huì)影響沉積物沉積的厚度和粒徑的分配，樣點(diǎn)的布設(shè)和采集次數(shù)也需考慮河道的寬度和污染程度，并且應(yīng)選擇河床底部或河岸邊與水面接觸處采集。

1.2 沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)方法

沉積物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法較多，運(yùn)用較多的有污染指數(shù)法、污染負(fù)荷系數(shù)法、綜合污染指數(shù)法、沉積物富集系數(shù)法、地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法及環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)等[4]。由于各種污染評(píng)價(jià)方法有一定的缺陷，人們通常采用多種評(píng)價(jià)方法相結(jié)合的方式來進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中，地累積指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)法及環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)這三種方法相結(jié)合來評(píng)價(jià)沉積物污染被廣泛應(yīng)用，消除了地區(qū)的差異性，考慮了人為活動(dòng)及背景值變動(dòng)造成的影響及重金屬的生物毒性效應(yīng)，全面地反映了沉積物中重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。但是，我國(guó)還未制定出沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)，在用環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)來評(píng)價(jià)我國(guó)沉積物污染狀況時(shí)一般采用美國(guó)、加拿大等國(guó)的沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)，使得評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性不高。各國(guó)學(xué)者對(duì)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)做了大量的研究，采用相平衡法或者建立生物效應(yīng)數(shù)據(jù)庫等方法來計(jì)算環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者則根據(jù)美國(guó)慢性生物毒性淡水水質(zhì)基準(zhǔn)來推算一些河流湖泊的沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)值[5-7]。由于各國(guó)的背景值及生物種類的差異性，所選擇的環(huán)境因子及測(cè)試生物不同，因此建立沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)的方法也不統(tǒng)一，這使得各國(guó)學(xué)者所制定的沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)值差異顯著。

2 沉積物重金屬的遷移和轉(zhuǎn)化

2.1 沉積物重金屬的轉(zhuǎn)化途徑

由自然或人為排入河流系統(tǒng)的重金屬，在轉(zhuǎn)移過程中被分布在水相和河床的沉積物之間。由于吸附作用、水解作用和聯(lián)合沉淀作用，只有少部分的自由金屬離子在水中溶解，大部分堆積在沉積物中。重金屬在水體-沉積物界面之間遷移過程主要有擴(kuò)散、吸附、絡(luò)合、沉降及再懸浮等形式。pH、ORP及有機(jī)質(zhì)等被認(rèn)為是影響沉積物中重金屬分布的重要因素，只要它們有輕微的改變，重金屬的分布就會(huì)產(chǎn)生較大的改變。其他因素如鹽度、溫度的改變對(duì)重金屬分布影響程度較小。而沉積物的再懸浮是沉積物中重金屬遷移的一個(gè)非常重要的過程，該過程使得還原態(tài)沉積物接觸到有氧環(huán)境，改變了沉積物的氧化還原電位、pH值、養(yǎng)分及重金屬在水和沉積物之間的分配比[8]。

3 沉積物重金屬污染的修復(fù)方法

在水生環(huán)境中，重金屬通常被分為水溶態(tài)、膠體、懸浮形式及沉積相[9]。和有機(jī)物不同，自然的分解過程不能去除重金屬。相反，它們通過生物體或一些化合物富集在沉積物中。進(jìn)入河流的重金屬超過99%能以各種形式存在于沉積物中。因此就像土壤修復(fù)，沉積物也有相關(guān)的修復(fù)方法。對(duì)于重金屬污染的沉積物，人們主要采用原位修復(fù)和異位修復(fù)兩種方式。原位修復(fù)技術(shù)只適用于污染較輕的沉積物，污染較重的沉積物則需要進(jìn)行異位修復(fù)，如沖洗、電化學(xué)修復(fù)、浮選及超聲波提取等，但這些方法成本較高且操作復(fù)雜。雖然原位修復(fù)技術(shù)憑借操作簡(jiǎn)便、低成本和快速的修復(fù)效果等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用，但被固定的重金屬仍然存在于沉積物中，通過一些特殊的條件，其會(huì)再次釋放到水中并造成二次污染。因此，沉積物的修復(fù)方法還需要進(jìn)一步的探索和研究，以找到更合適的修復(fù)方法。

4 結(jié)語

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于沉積物重金屬污染的來源、重金屬釋放機(jī)制及修復(fù)方法的研究還不夠充分，研究主要側(cè)重于區(qū)域環(huán)境的沉積物重金屬污染狀況及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，而對(duì)于污染狀況的治理方法和沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)的研究相對(duì)較少。我國(guó)目前還沒有完善的沉積物監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法和適合本國(guó)的沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)。因此，我國(guó)應(yīng)先制定出一套完整的沉積物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范沉積物的研究方法，使得研究成果更具有說服力，并找出最經(jīng)濟(jì)有效且對(duì)生態(tài)環(huán)境影響最小的沉積物重金屬污染治理方法，進(jìn)而從監(jiān)測(cè)手段、沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和修復(fù)方法等方面建立一套完整的沉積物研究體系。

1 Mohiuddin K M， Ogawa Y，Zakir H M，etal.Heavy metals contamination in water and sediments of an urban riverin a developing country[J].Environmental ScienceTechnology，2011，8（4）：723-736.

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3 蘭 靜，朱志勛，馮艷玲，等.沉積物監(jiān)測(cè)方法和質(zhì)量基準(zhǔn)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].人民長(zhǎng)江，2012，43（12）：78-80.

4 陳靜生，王立新，洪 松.各國(guó)水體沉積物重金屬質(zhì)量基準(zhǔn)的差異及原因分析[J].環(huán)境化學(xué)，2001，20（5）：417-423.

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6 MacDonald D D，Ingersoll C G，Berger T A.Development and evaluation of consensusbased sediment quality guidelines for freshwater ecosystems[J].Archives of Environment Contamination and Toxicology，2000，39（1）：20–31.

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9 Peng JP，Song YH，Yuan P，etal.The remediation of heavy metals contaminated sediment[J].Journal of Hazardous Materials，2009，161（2）：633-640.

Research Progress on Risk Assessment and Migration of Heavy Metal Pollution in Water Sediments

Sheng Yuan
(Guangdong Sinoation Environmental Protection Co.,Ltd.,Dongguan 523170,China)

Sediment is an important part of the aquatic ecological environment,to maintain water nutritional status plays an important role,but it is also the carrier of various sources of heavy metal pollutants and potential two pollutants.As heavy metals are important pollutants in many water bodies,heavy metals remaining in sediments will accumulate in microorganisms,aquatic animals and plants,and will eventually enter the human food chain,endangering human health.In this paper,the monitoring methods,migration pathways,pollution assessment methods and remediation methods of heavy metals in sediments are described.The existing problems and possible research directions in this area are pointed out.

sediment; heavy metals; water environment; pollution

X824

A

1008-9500(2017)11-0059-03

2017-09-15

盛媛（1989-），女，湖北孝感人，碩士研究生，研究方向：沉積物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及環(huán)境行為。