霍慶霖，肖 慧，王俊杰，董袁媛，張雨豪，王 丹，程 章，張世熔，徐小遜

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，四川 成都 611130)

淡水養(yǎng)殖產(chǎn)品是我國居民，尤其是內(nèi)陸居民重要的水產(chǎn)消費(fèi)品[1]。我國淡水養(yǎng)殖方式主要包括池塘、水庫以及湖泊養(yǎng)殖，其中池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量最高[2]。隨著工業(yè)發(fā)展，重金屬已成為生態(tài)系統(tǒng)中最重要的污染物之一[3]。目前，水環(huán)境重金屬研究主要集中在自然水域[4]，也有學(xué)者對進(jìn)行淡水魚養(yǎng)殖的水庫、湖泊和池塘開展研究[5-7]，研究表明這些水域均存在不同程度的重金屬污染，其中池塘養(yǎng)殖污染相對較重，這可能是由于池塘是半靜態(tài)小型水體，自凈能力弱，主要以投餌、施肥和高密度養(yǎng)殖取得高產(chǎn)[8]，易導(dǎo)致重金屬進(jìn)入池塘環(huán)境，危害魚類生長，存在一定的養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)。

重金屬進(jìn)入池塘水體后會通過吸附、絡(luò)合和沉淀等作用富集到沉積物中[9-10]，當(dāng)水環(huán)境中化學(xué)條件(如pH值、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)分解等)發(fā)生變化時(shí)，重金屬會重新釋放到上覆水中，造成二次污染[11]。平衡分配系數(shù)能夠反映污染物質(zhì)在水相和沉積物相間的遷移能力及可能的潛在生態(tài)危害[12]，是描述污染物質(zhì)在水環(huán)境中行為的重要物理化學(xué)特征參數(shù)。目前，針對淡水養(yǎng)殖池塘環(huán)境中重金屬的分配特征和風(fēng)險(xiǎn)研究不足，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。

成都市為長江上游大型城市，位于中國內(nèi)陸，是西南地區(qū)的科技、商貿(mào)、金融中心和交通樞紐，有著悠久的淡水池塘養(yǎng)殖歷史和淡水水產(chǎn)品消費(fèi)習(xí)慣，養(yǎng)殖方式以混養(yǎng)模式為主。筆者選取成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘為研究對象，分析不同樣點(diǎn)、不同季節(jié)水體和沉積物中重金屬分布特征，評價(jià)其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并探討水體和沉積物中重金屬的分配特征，以期為成都市淡水混養(yǎng)池塘的健康發(fā)展和生態(tài)保護(hù)提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 樣點(diǎn)布設(shè)

由于城市化進(jìn)程加快，成都市大部分淡水混養(yǎng)池塘分布在城市郊區(qū)，依據(jù)均勻分布、兼顧重點(diǎn)的原則，分別于2016年3月(春季)、6月(夏季)、9月(秋季)及12月(冬季)采集成都市第一繞城、第二繞城高速附近10個(gè)淡水混養(yǎng)池塘水體和沉積物樣品，進(jìn)行重金屬調(diào)查與研究。樣點(diǎn)布設(shè)見圖1，樣點(diǎn)詳細(xì)情況見表1。

圖1 采樣布點(diǎn)圖

1.2 樣品采集與分析

1.2.1樣品采集及預(yù)處理

采用5點(diǎn)取樣法采集養(yǎng)殖池塘4個(gè)拐角以及中心點(diǎn)水體和沉積物樣品，于水面下50 cm處采集水樣，混勻后密封保存于用稀HNO3浸泡清洗過的聚乙烯瓶中，并于采集水樣的同一點(diǎn)位采集沉積物，利用鐵楸采集表層(0—5 cm)沉積物樣品，混勻后儲存于聚乙烯袋內(nèi)。

表1成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘樣點(diǎn)周邊情況

Table1SurroundingconditionofdifferentsamplingsitesoffreshwateraquaculturepondinpartialareasofChengduCity

樣點(diǎn)地點(diǎn)池塘養(yǎng)殖年限/a周邊潛在污染源潛在污染源類型 S1青白江區(qū)15周邊農(nóng)田,靠近物流運(yùn)工業(yè)園區(qū)農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)污染S2龍泉驛區(qū)1周邊農(nóng)田,無污染工業(yè)企業(yè)農(nóng)業(yè)面源污染S3龍泉驛區(qū)50周邊農(nóng)田,鄰近鐵路軌道農(nóng)業(yè)面源、交通污染S4新都區(qū)5周邊農(nóng)田,靠近化學(xué)試劑廠農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)污染S5郫都區(qū)30周邊河流,無污染工業(yè)企業(yè)無S6溫江區(qū)12周邊農(nóng)田,無污染工業(yè)企業(yè)農(nóng)業(yè)面源污染S7雙流區(qū)13鄰近高速路交通污染S8崇州市15鄰近養(yǎng)殖場和家具生產(chǎn)廠養(yǎng)殖、工業(yè)污染S9高新區(qū)5周邊農(nóng)田,鄰近服裝制造廠農(nóng)業(yè)面源、工業(yè)污染S10天府新區(qū)10周邊農(nóng)田,鄰近高速路農(nóng)業(yè)面源、交通污染

樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，水樣測定pH值，用定量濾紙過濾后加入濃HNO3使樣品pH值低于2，4～5 ℃冷藏保存，2 d 內(nèi)測定。沉積物經(jīng)自然風(fēng)干，用陶瓷研缽研磨粉碎，過150 μm孔徑篩后避光室溫干燥保存，待測。

1.2.2樣品測定

水樣：水樣無需消解，經(jīng)0.45 μm孔徑濾膜過濾后直接用于重金屬濃度測定。

沉積物：沉積物重金屬總量測定采用HNO3(10 mL)-H2O2(1 mL)體系于微波消解儀(MARS)消解待測。重金屬形態(tài)測定采用BCR連續(xù)提取法[13]，分為弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。采用550 ℃灼燒法測定沉積物中有機(jī)質(zhì)(TOC)含量[14]。

用電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES，Perkin Elmer Optima 8300)測定水體和沉積物中Cu、Zn、Cd 、Pb、Cr和Ni濃度，測試曲線由1 000 μg·L-1Cu、Zn、Cd 、Pb、Cr、Ni標(biāo)準(zhǔn)溶液(國家有色金屬及電子材料分析測試中心)梯度稀釋配置。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1沉積物重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)沉積物中重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)，公式為

Er,i=Tr,i×Cs,i/Cn,i，

(1)

IR=∑Er,i。

(2)

式(1)～(2)中，Er,i為重金屬i的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；Tr,i為重金屬i的毒性響應(yīng)參數(shù)，Cu、Zn、Cd、Pb、Cr 和 Ni分別取值5、1、30、5、2 和5[15]；Cs,i為重金屬i含量實(shí)測值，mg·kg-1；Cn,i為重金屬i的背景值，mg·kg-1，該研究采用四川省土壤重金屬背景值[16]；IR為多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(RI)。Er,i等級劃分標(biāo)準(zhǔn)： <40、40～<80、80～<160、

160～<320、≥ 320分別表示單項(xiàng)污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為輕微、中等、強(qiáng)、很強(qiáng)、極強(qiáng)[17]。IR等級劃分標(biāo)準(zhǔn)：<150、150 ～<300、300～<600、≥ 600分別表示綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為輕微、中等、強(qiáng)、很強(qiáng)。

1.3.2重金屬分配系數(shù)

采用重金屬的分配系數(shù)對數(shù)值(lgKP)來評價(jià)重金屬在水相和顆粒物之間的遷移能力及可能的潛在生態(tài)危害[18]，由于殘?jiān)鼞B(tài)形式存在的重金屬通常并不具有生物有效性，因此沉積物需去除重金屬殘?jiān)鼞B(tài)含量進(jìn)行計(jì)算[19]，表達(dá)式為

KP=CS/CW，

(3)

CS=CT-CT×A。

(4)

式(3)～(4)中，Kp為重金屬在沉積物-水相間的平衡分配系數(shù)；CS為沉積物中具有生物有效性的重金屬含量，mg·kg-1；CW為水體中重金屬質(zhì)量濃度，mg·L-1；CT為沉積物中重金屬總量，mg·kg-1；A為殘?jiān)鼞B(tài)重金屬占總量比例，%。

1.3.3數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對不同樣點(diǎn)、不同季節(jié)水體和沉積物中重金屬濃度及含量進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，用LSD法進(jìn)行多重比較，差異顯著性水平設(shè)為0.05。

1.4 質(zhì)量控制

實(shí)驗(yàn)過程用到的玻璃器皿均在體積分?jǐn)?shù)為3% 的HNO3溶液中浸泡24 h以上，使用前用去離子水潤洗3次，每批樣品設(shè)置空白試樣2個(gè)，每個(gè)樣品測試3次。對每批水樣進(jìn)行加標(biāo)回收，Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni回收率為83.33%～103.24%。對沉積物標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)NIST 1944和土壤形態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07443(GSF-3)中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni進(jìn)行分析測試，重金屬總量回收率為83.02%～100.13%，形態(tài)回收率為81.24%～102.29%。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體中重金屬分布特征

成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘水體中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni年均質(zhì)量濃度范圍分別為0.97～8.37、42.2～113、0.15～0.36、0.08～2.49、0.50～0.96和0.40～2.47 μg·L-1(表2)。S9樣點(diǎn)水體中Ni濃度顯著高于S6樣點(diǎn)(P<0.05)，除Ni外，其余重金屬濃度在各樣點(diǎn)間無顯著性差異。S8和S10樣點(diǎn)Zn濃度超過GB 11607—1989《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[20]要求，其余5種元素均未超過該標(biāo)準(zhǔn)。

水體中6種重金屬濃度總體呈現(xiàn)出春、夏季高于秋、冬季的特征，但元素間存在一定的差異(圖2)。Cu濃度在夏季達(dá)到最高值，顯著高于秋、冬季(P<0.05)。Cr濃度也在夏季達(dá)最高值，顯著高于其他3季(P<0.05)，其中夏季Cr濃度比春季高出近30倍。Zn、Pb和Ni濃度在春季達(dá)到最高值，均顯著高于秋季(P<0.05)，分別比秋季高出373.54%、304.29%和380.43%。Cd濃度在春、冬季濃度較高，顯著高于夏季和秋季(P<0.05)，其中春季Cd濃度比秋季高出542.86%。

表2成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘水體中重金屬年均濃度

Table2AnnualmeanconcentrationsofheavymetalsinwateroffreshwaterpolyculturepondsinpartialareasofChengduCity

采樣點(diǎn)ρ/(μg·L-1)CuZnCdPbCrNiS13.82±2.3282.0±41.30.36±0.232.49±2.140.74±0.511.11±0.67abS23.67±2.8571.1±19.80.26±0.072.48±0.410.76±0.571.17±0.38abS37.34±5.1473.9±43.50.24±0.120.63±0.230.50±0.421.14±0.85abS48.37±3.3342.2±10.30.30±0.102.37±1.070.75±0.500.84±0.18abS52.70±1.3854.7±24.60.31±0.152.38±2.380.90±0.401.64±0.84abS61.48±1.4855.3±15.60.15±0.040.22±0.220.96±0.420.40±0.24bS70.97±0.9742.8±30.90.17±0.070.08±0.050.54±0.411.25±0.31abS81.96±1.50103.0±68.40.19±0.181.29±0.640.70±0.451.35±0.57abS92.72±2.5157.5±21.40.35±0.182.39±1.740.94±0.592.47±0.38aS101.46±1.46113±66.40.33±0.140.26±0.210.74±0.380.96±0.41ab漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值1010055010050

英文小寫字母不同代表不同水樣間Ni濃度差異顯著(P<0.05)；各樣點(diǎn)間其余重金屬濃度無顯著差異。

同一組直方柱上方英文小寫字母不同表示不同季節(jié)某重金屬濃度差異顯著(P<0.05)。

2.2 沉積物中重金屬分布及形態(tài)特征

2.2.1分布特征

不同季節(jié)沉積物中重金屬平均含量見圖3，各采樣點(diǎn)沉積物重金屬年均含量見表3。

同一組直方柱上方英文小寫字母不同表示不同季節(jié)某重金屬含量差異顯著(P<0.05)。

沉積物中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni年均含量范圍分別為11.4～22.8、22.5～102、0.04～0.18、4.92～11.5、11.1～30.3和8.08～16.2 mg·kg-1。從表3可知，S3、S4和S8樣點(diǎn)沉積物中Cu含量超過生物低影響閾值ERL (濃度低于該值時(shí)其對生物的不利影響很少被觀察到[21])，S3樣點(diǎn)沉積物中Cu含量最高，顯著高于其余樣點(diǎn)(P<0.05)。此外，S1樣點(diǎn)Cr和Ni含量，S3樣點(diǎn)Zn、Cd、Cr和Ni含量，S4樣點(diǎn)Cd和Cr含量，S8樣點(diǎn)Zn含量以及S9樣點(diǎn)Cd含量較高，均顯著高于其余樣點(diǎn)(P<0.05)。沉積物中Zn、Cd、Pb、Cr和Ni含量均未超過ERL和生物中等影響閾值ERM(濃度高于該值時(shí)其對生物的不利影響經(jīng)常被觀察到[21])。

表3成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘沉積物中重金屬年均含量

Table3AnnualmeanconcentrationsofheavymetalsinsedimentsoffreshwaterpolyculturepondsinpartialareasofChengduCity

采樣點(diǎn)w/(mg·kg-1)CuZnCdPbCrNiS125.0±1.06c36.5±11.2de0.10±0.08ab6.76±7.05a30.34±7.06a16.2±4.00aS214.7±5.50c22.5±6.72e0.07±0.03b4.92±3.46a13.36±6.07c8.08±3.86cS3123.0±23.0a102.0±17.8a0.18±0.02a8.55±6.04a27.05±5.42a16.0±2.58aS466.9±5.98b63.1±9.23bc0.18±0.02a11.5±6.50a26.30±3.76a14.5±2.36abS532.2±10.5c68.1±24.1b0.11±0.05ab7.72±4.74a18.04±3.25bc15.1±3.21abS611.4±4.29c32.3±6.71de0.06±0.05b5.80±4.94a11.11±3.55c10.2±2.39bcS719.9±10.4c50.7±25.7 bcd0.12±0.09ab7.32±6.32a16.41±7.09bc13.9±5.05abS866.4±26.3b101.0±19.4 a0.10±0.06ab9.80±4.99a18.45±3.96bc14.2±3.28abS923.0±10.8c40.4±9.37cde0.17±0.05a10.9±4.77a23.51±3.90ab13.3±2.15abcS1014.0±3.76 c33.2±11.3de0.04±0.05b5.16±4.55a15.74±4.49bc11.6±3.69abcERL341501.2478121ERM2704109.621837052

同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同代表不同樣點(diǎn)沉積物中某重金屬含量差異顯著(P<0.05)。ERL為生物低影響閾值；ERM為生物中等影響閾值。

從季節(jié)特征(圖3)來看，Pb、Ni和Cr元素存在顯著季節(jié)差異性，其中Pb和Ni均在秋季含量最低，顯著低于春、夏和冬季(P<0.05)，分別比這3個(gè)季節(jié)降低77.71%～84.22%和27.31%～37.81%。Cr含量在春季與夏季無顯著差異，但顯著高于秋、冬季(P<0.05)，其中春季比冬季增加46.22%。

2.2.2形態(tài)特征

從圖4可以看出， Zn、Cr和Ni元素殘?jiān)鼞B(tài)所占比例較大，分別占總量的27.5%～66.2%、26.8%～54.0%和30.5%～58.7%，Cr和Ni的可氧化態(tài)所占比例較大，Zn的還原態(tài)和弱酸提取態(tài)所占比例較大。

圖4 成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘沉積物中重金屬形態(tài)組成

Cu、Cd和Pb 3種元素殘?jiān)鼞B(tài)所占比例較小，在非殘?jiān)鼞B(tài)中，Cd弱酸提取態(tài)所占比例在6種元素中最高，占總量的18.0%～49.2%，Pb主要以可還原態(tài)存在，占總量的64.1%～86.4%，Cu的可還原態(tài)所占比例較大，占總量的27.8%～47.7%。

2.3 沉積物中重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

沉積物中重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值由高到低依次為Cd、Cu、Ni、Pb、Zn和 Cr(表4)，其中S3、S4、S5、S7和S9樣點(diǎn)沉積物中Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值均大于40，存在中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，所有采樣點(diǎn)Cd的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均值超過40，表明Cd為這些區(qū)域主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。Cu、Zn、Pb、Cr和Ni 5種重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均低于40，存在輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。多項(xiàng)重金屬綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分析表明，10個(gè)采樣點(diǎn)綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于150，表明成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘沉積物中重金屬存在綜合輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

表4成都市部分區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘沉積物中重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

Table4PotentialriskindexforheavymetalsinsedimentsfromdifferentsamplingsitesoffreshwaterpolyculturepondsinpartialareasofChengduCity

采樣點(diǎn)Er,iCuZnCdPbCrNiIRS14.020.4239.151.090.772.4847.93S22.370.2626.200.800.341.2431.20S319.801.1869.261.380.682.4594.70S410.800.7370.131.850.672.2286.36S55.180.7942.761.250.462.3152.75S61.840.3721.470.940.281.5726.47S73.200.5946.851.190.422.1354.38S810.701.1639.031.580.472.1855.10S93.700.4765.301.760.602.0473.86S102.250.3813.490.830.401.7819.14平均值6.380.6343.361.270.512.0454.19

Er,i為單項(xiàng)重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；IR為多種重金屬的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)。

2.4 水體-沉積物重金屬分配特征

圖5統(tǒng)計(jì)了各樣點(diǎn)養(yǎng)殖池塘中重金屬在沉積物-水相間的平衡分配系數(shù)對數(shù)值(lgKp)。

箱體上、中、下線分別為上四分位數(shù)、中位數(shù)和下四分位數(shù)；*表示極大值和極小值； 表示平均值。

由圖5可見，各元素lgKp存在一定差異，Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni的lgKp范圍分別為3.01～4.35、1.96～3.14、1.86～3.07、3.16～5.25、3.37～3.95和3.35～4.61，平均值分別為3.58、2.53、2.71、3.87、3.75和3.90，其中Zn和Cd的lgKp較低。

3 討論

3.1 重金屬的樣點(diǎn)和季節(jié)分布特性

不同樣點(diǎn)養(yǎng)殖池塘中重金屬含量不同，S3、S4、S8和S10樣點(diǎn)分別存在水體和沉積物中重金屬超標(biāo)情況(表2～3)。通過樣點(diǎn)周邊環(huán)境調(diào)查(表1)發(fā)現(xiàn)，大部分采樣點(diǎn)位于農(nóng)田周邊，可能會受到農(nóng)業(yè)面源污染影響。除此之外，S4和S8樣點(diǎn)分別位于工廠和畜禽養(yǎng)殖廠附近，重金屬可能會通過工業(yè)、養(yǎng)殖廢水排放等方式進(jìn)入養(yǎng)殖池塘。S3樣點(diǎn)緊靠鐵路軌道，石油、礦石、建材等貨物運(yùn)輸可能會導(dǎo)致重金屬進(jìn)入養(yǎng)殖池塘，并且S3樣點(diǎn)養(yǎng)殖年限長達(dá)50 a，長期缺少清淤可能導(dǎo)致池塘重金屬累積。S10樣點(diǎn)鄰近高速公路，汽車尾氣排放產(chǎn)生的重金屬會隨大氣沉降進(jìn)入養(yǎng)殖池塘。S1和S9樣點(diǎn)重金屬含量雖未超標(biāo)，但這2個(gè)樣點(diǎn)分別位于物流工業(yè)園區(qū)和服裝生產(chǎn)廠周邊，池塘中重金屬含量相對較高(表2～3)，重金屬可能會隨工業(yè)廢水排放或大氣沉降進(jìn)入養(yǎng)殖池塘，導(dǎo)致池塘重金屬含量超標(biāo)，因此，在加強(qiáng)超標(biāo)樣點(diǎn)重金屬污染防控的同時(shí)還應(yīng)注重S1和S9樣點(diǎn)的污染防控。

池塘水體中重金屬濃度總體呈現(xiàn)出春、夏季高于秋、冬季的規(guī)律(圖2)，研究表明重金屬在固體顆粒上的解吸為吸熱過程，溫度升高有利于沉積物重金屬的釋放[22]，因此春、夏季池塘水體中重金屬濃度較高。此外，春、夏季隨著降雨量增加，池塘周邊農(nóng)田化肥中隨雨水進(jìn)入池塘的重金屬增加，大氣中重金屬的濕沉降也會有所增加。沉積物中重金屬季節(jié)變化規(guī)律不明顯(圖3)，可能是由于沉積物中部分重金屬受溫度等環(huán)境影響遷移至水體，同時(shí)又受到池塘外來重金屬影響所致。

3.2 重金屬遷移轉(zhuǎn)化特性

分配系數(shù)KP是當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，重金屬在固相與液相中的濃度比值，能反映重金屬在水體中天然物理化學(xué)條件下的實(shí)際遷移能力[23]，較高的KP表明沉積物對重金屬有較強(qiáng)的吸附能力[24]。該研究中Zn和Cd的lgKp較低(圖5)，表明Zn和Cd較易從沉積物轉(zhuǎn)移至水體中，與楊超等[24]和莊云龍等[25]研究結(jié)果類似，這可能與重金屬的形態(tài)特征存在一定關(guān)系。沉積物中Cd的弱酸提取態(tài)所占比例高于其余重金屬元素(圖4)，這與CHENG等[26]和朱程等[27]研究一致，其原因可能與其在沉積物中的吸附方式以及本身較強(qiáng)的化學(xué)活性有關(guān)[28]，由于弱酸提取態(tài)能夠吸附在黏土和腐殖質(zhì)等成分中[29]，可直接被生物利用，因此Cd具有很強(qiáng)的遷移性和環(huán)境危害。Zn的弱酸提取態(tài)和還原態(tài)比例較大(圖4)，由于可還原態(tài)由Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)組成，重金屬會由于氧化物的還原轉(zhuǎn)化為生物可利用的形態(tài)[30]，因此Zn也具有一定的遷移性。

重金屬分配系數(shù)還與沉積物自身的性質(zhì)和組成(如表面性質(zhì)、粒徑分布等)以及沉積物固相-水相的界面環(huán)境(如溫度、pH和氧化還原電位等)存在一定關(guān)系[31]。研究表明，沉積物中總有機(jī)碳含量和水體pH值對分配系數(shù)影響較大[24]，由于沉積物中有機(jī)碳易與重金屬離子形成絡(luò)合物[32]，因此總有機(jī)碳含量較高的沉積物中重金屬分配系數(shù)較高，不易遷移。李鵬等[33]發(fā)現(xiàn)沉積物中重金屬在酸性區(qū)內(nèi)隨著pH值升高，釋放量逐漸降低。由于重金屬的生物可利用態(tài)在酸性條件下較易溶出，因此pH值越高則重金屬分配系數(shù)越高。

3.3 重金屬超標(biāo)及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)解析

研究表明Cu和Zn為養(yǎng)殖池塘內(nèi)源性重金屬污染的主要元素[6,34]，研究區(qū)池塘水體和沉積物分別存在Zn和Cu超標(biāo)情況(表2～3)。由于Cu和Zn是生物體必需元素，需要在漁用飼料中進(jìn)行適量添加，魚藥中還會添加CuSO4等用以防治魚病[34]，因此飼料為池塘水體和沉積物中Cu、Zn的重要來源，飼料和魚藥的過度施用可能會導(dǎo)致池塘Cu和Zn超標(biāo)。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估發(fā)現(xiàn)沉積物中Cd存在中等生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)(表4)，與謝文平等[6]、施沁璇等[35]研究一致。研究區(qū)存在Cd潛在污染風(fēng)險(xiǎn)的大多數(shù)樣點(diǎn)位于工業(yè)和交通道路附近，工業(yè)廢水以及交通運(yùn)輸中產(chǎn)生的Cd易遷移至池塘，最終富集到沉積物中，周邊農(nóng)田肥料的施用也易導(dǎo)致Cd進(jìn)入養(yǎng)殖池塘。Cd雖然為非必需元素，但隨著工、農(nóng)業(yè)重金屬污染加劇，飼料中也會存在Cd元素[35]。沉積物中Cu含量雖然超標(biāo)，但生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較弱，可能與其毒性系數(shù)較小有關(guān)。由于Cd的分配系數(shù)較低，易于遷移轉(zhuǎn)化，會對池塘養(yǎng)殖魚類造成一定風(fēng)險(xiǎn)，危害人體健康，因此需重點(diǎn)加強(qiáng)成都市淡水混養(yǎng)池塘Cd元素的污染防控，一方面應(yīng)關(guān)注池塘周邊環(huán)境中的重金屬輸入風(fēng)險(xiǎn)，另一方面還應(yīng)注意投入品的合理施用。

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)域淡水混養(yǎng)池塘除部分樣點(diǎn)水體中Zn年均濃度超過GB 11607—1989標(biāo)準(zhǔn)，沉積物中Cu年均含量超出ERL閾值，其余重金屬元素均未超標(biāo)，總體情況較好。

(2)水體和沉積物中重金屬會受到樣點(diǎn)周邊環(huán)境和季節(jié)影響，其中S3、S4、S8和S10樣點(diǎn)水體和沉積物中重金屬濃度及含量較高。水體中重金屬濃度總體呈現(xiàn)出春、夏季高于秋、冬季的規(guī)律，沉積物中重金屬含量無明顯季節(jié)變化規(guī)律。

(3)沉積物中Cd的弱酸提取態(tài)所占比例最高，Pb和Cu的可還原態(tài)比例較大，Zn主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，同時(shí)弱酸提取態(tài)和還原態(tài)含量較高，Cr和Ni主要以殘?jiān)鼞B(tài)和可氧化態(tài)存在。Cd和Zn的分配系數(shù)對數(shù)值較低，較易從沉積物遷移至水體。

(4)沉積物中重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度依次為Cd > Cu > Ni > Pb > Zn > Cr，各樣點(diǎn)綜合潛在生態(tài)危害程度為輕微，Cd為研究區(qū)域主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。因此，需重點(diǎn)加強(qiáng)成都市淡水混養(yǎng)池塘Cd元素的污染防控。