攀枝花沉积物中重金属的分布特征及污染评价

攀枝花沉积物中重金属的分布特征及污染评价

1悬浮物和沉积物中重金属的运转特征众所周知，重金属是具有潜在毒性的重要污染物。它积聚在生物体中，成为一种永久性污染物，导致严重的环境问题。研究表明,经各种方式进入水体中的重金属污染物不易溶解,绝大部分迅速由水相转入固相,即迅速地结合到悬浮物和沉积物中。结合到悬浮物中的重金属在随水搬运过程中,当负荷超过搬运能力时,便沉积下来进入沉积物中。研究还表明,沉积物中的重金属含量比相应水体中重金属的含量高,一般会得到进一步积累,同时表现出明显的分布规律。“沉积物可以反映水系状况”,“沉积物被认为是水体的指示剂”。因此,对沉积物中的重金属进行研究是很有价值的。2城市轨道交通发展现状金沙江是我国第一大江——长江的上游河段,在目前西部大开发及建设长江上游生态屏障中具有十分重要的意义。攀枝花是我国大型矿冶基地之一,是长江上游金沙江上第一个大型工矿业城市,产有著名的超大型钒钛磁铁矿,是一个典型的矿冶城市。金沙江横穿攀枝花市。由于地形的限制,城市与工矿区相互交错,市内有冶炼厂、选矿厂、矿山、煤矿等大型工矿企业。几十年来,经过大规模开发建设,该区以矿业开发为主的经济发展迅速,但同时由此产生的环境问题也日益突出,如水体污染、土地破坏、土壤污染、生态环境恶化等。为了查明重金属在金沙江攀枝花段的分布情况,本次研究以水系沉积物为研究对象,从环境地球化学角度,应用地球化学方法研究了金沙江攀枝花段水系沉积物中重金属的污染特征,并对其污染状况作了初步分析评价。3样品采集与分析3.1采样位置和采样深度沿金沙江两岸西到格里坪,东到金江车站大约20Km范围内系统采集了水系沉积物样品共20件(采样位置见图1)。采样深度0~5cm,主要是底泥和细—粉砂质沉积物。样品用不锈钢铲采集,采好后装入聚乙烯塑料袋内密封好,带回化验室做分析。3.2样品袋扫码化验室样品在室温条件下自然风干后,用玛瑙研钵研细,过120目尼龙筛,装入纸样品袋送往化验室化验。样品由四川省应用核技术重点实验室采用高灵敏度能量色散XRF分析仪进行分析,所用标样通过ICP-MS方法分析。由于所采用的分析仪器具有较高的能量分辨率和较低的检出限,保证了分析结果的可靠性。4结果与讨论4.1重金属元素分布研究中分析了Cr、Mn、Zn、Pb、As、Cu、V、Co八个重金属元素,分析统计结果见表1。从表1可看出各采样点元素的浓度变化范围大,极差较大。除As之外,其它元素有的甚至相差十几倍。各元素的标准偏差较小,说明元素的含量分布具有较强的规律性。4.2污染评价4.2.1污染负荷指数法本文采用污染负荷指数法(PollutionLoadIndex)对流域水系沉积物进行评价。污染负荷指数法是Tomlinson等人从事重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法。该指数由评价区域所包含的多种重金属成份共同构成,它能直观地反映各个重金属对污染的贡献程度,以及重金属在时间、空间上的变化趋势,应用比较方便。4.2.2污染负荷指数pli首先根据某一点的实测重金属含量,进行最高污染系数(CF)的计算:CFi=CiC0iCFi=CiC0i式中:CFi为元素i的最高污染系数;Ci为元素i的实测含量;C0i为元素i的评价标准,即背景值。某一点的污染负荷指数(PLI)为:PLI=CF1×CF2×CF3⋯CFn−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√nΡLΙ=CF1×CF2×CF3⋯CFnn式中:PLI为某一点的污染负荷指数;n为评价元素的个数。某一区域(流域)的污染负荷指数(PLIzone)为:PLIzone=PLI1×PLI2×PLI3⋯PLIn−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√nΡLΙzone=ΡLΙ1×ΡLΙ2×ΡLΙ3⋯ΡLΙnn式中:PLIzone为流域污染负荷指数;n为评价点的个数(采样点的个数)。污染负荷指数一般分为4个等级见表2。4.2.3本研究中选择的参数根据研究对象,本文所采用的参数为:实测含量根据各重金属的实际分析测量结果;采用全球页岩平均值作为重金属的评价标准见表3。4.3采样点污染负荷指数空间分布采用全球页岩平均值为评价标准,得到评价结果如下表4。通过计算表明,攀枝花段金沙江流域水系沉积物中重金属的污染状况整体上不太严重,属中等污染。在20个样品中,14个中等污染,6个无污染,G2点的污染负荷指数最大,接近于强污染。上游未污染,污染主要集中在中游攀钢冶金区、攀钢选矿厂区、攀枝花铁矿采矿区以及攀钢尾矿坝。重金属中Mn污染较严重,8个重金属污染程度为Mn>V>Pb>Zn>As>Cr>Cu>Co。根据评价结果做出了各采样点的污染负荷指数PLI与采样点空间位置关系图见图2。从图2可看出,各采样点的污染负荷指数在空间分布上具有高值点与低值点相间的特点,这是由于高值点采样位于支流与干流交汇点靠下游处,而低值点采样位于交汇点靠上游处。这也说明一方面支流对干流的影响很大,另一方面干流具有一定的自净化能力。各采样点的污染负荷指数还有一个特点,即上游(G16,G1,G15,G17,G18)变化幅度不大,而且污染指数也不高。下游(G7,G9,G13,G8,G10,G11,G12,G20)污染指数不高,有一定的变化,但变化幅度较小。中游(G19,G14,G2,G5,G3,G4,G6)污染指数较高,并且变化幅度很大。4.4重金属污染状况根据上述分析,污染主要集中在攀枝花市金沙江中段。主要原因是在这一段沿金沙江分布许多工业企业,主要有攀钢冶炼厂(G2)、攀钢选矿厂(G3)、攀枝花铁矿采矿场,另外还有攀钢尾矿坝(G6)及几家私人小型采矿点(G19)、炼铁厂。由于这些工业厂矿在生产过程中,将工业废水排到河流中,进一步流入金沙江并沉积到沉积物中,经过不断积累造成污染。另外,在雅砻江与金沙江的交汇处(G13)由于水流相对较缓,利于重金属沉积,因而也造成了一定的污染。在G11点,由于安宁选矿厂排出的工业废水的影响,造成了轻度污染。总体上来看,攀枝花地区的重金属污染不是十分严重,这可能有几方面的原因:一是近年来攀钢各企业进行技术改造,减少甚至控制了污染物的排放,如攀钢选矿厂的废水进行回收循环利用;二是由于金沙江攀枝花段的河道窄,落差大,水流急,只有部分污染物沉积下来,从而减少了污染物在该区的沉积,因而污染有所减小。5干流和干流交汇点和低值点采样点分布通过对金沙江水系沉积物中重金属地球化学特征及污染程度的研究发现:5.1从空间分布特征看,出现高值点与低值点相间的特点,其原因是由于高值点采样位于支流与干流交汇点靠下游处,而低值点采样位于交汇点靠上游处。这说明一方面支流对干流的影响很大,另一方面干流具有一定的自净化能力。5.2攀枝花地区金沙江水系