钱慧琳 杨双波 朱燕彬 赵静芳 黄 萌 吴 然 陶 洋 李儒强
（长沙医学院公共卫生系，湖南 长沙 410219）
【摘 要】为了解2014年湘江长沙段丰、枯水期底泥中重金属含量，在对湘江长沙段污染现状详细调查与分析的基础上，利用地积累指数对湘江长沙段底泥重金属进行综合性的评价分析。结论：湘江长沙段水域受到不同程度的重金属污染，从总体的污染程度分析，各种污染物的污染程度为Cd>Zn>Pb>Cu，污染的地区和时间差异大，各采样点污染程度为：橘子洲大桥西 >黄泥塘>乔口，且枯水期大于丰水期。环境有关部门应及时采取措施，防止水域环境污染的进一步恶化。
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关键词 湘江长沙段；重金属污染；地积累指数
※基金项目：湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目“2014年湘江长沙段底泥重金属污染现状评价”。
作者简介：钱慧琳（1991—），学生，预防医学专业。
通讯作者：杨双波，37岁，女，卫生毒理学硕士，副教授，主要从事预防医学教学及教学管理。
水体沉积物作为水环境中重金属主要蓄积库，可以反映水体受重金属污染的现况[1]。湘江流域集中了湖南省六成人口和七成左右的省内生产总值，亦承载了60%以上的污染，湘江既是纳污水体，又是该流域居民的重要生活饮用水及农业用水水源。由于产业结构和工业企业地区分布的不合理，部分江段重金属含量已超过环境功能区规划所允许的纳污范围[2-3]。近年来,随着湘江沿岸工业“三废"的大量排放、城市生活垃圾和污泥的不合理利用、含重金属农药和化肥的过量施用等,湘江流域底泥接纳的各类重金属污染物含量逐年增长,对湘江长沙段底泥重金属污染进行研究,有利于进一步了解重金属在环境中的迁移转化行为,为重金属污染的综合防治提供依据。为此本文以长沙城市生态体系为单元，以湘江流经长沙段为研究对象，使用地积累指数法对湘江长沙段底泥重金属污染进行定量分析评价，以便为当前湘江水域治理和城市规划提供基础数据。
1 研究水域概括
湘江全长858千米，流域面积9.46万平方千米，沿途接纳大小支流1300多条，流域内资源分丰富，有丰富的煤、铁、猛、铅、锌、铜等矿产资源，沿岸有采选矿业和冶炼业[4]。本次研究区域为湘江流域的长沙段，湘江流域集中了湖南省六成人口和七成左右的省内生产总值，亦承载了60%以上的污染，湘江既是纳污水体，又是该流域居民的重要生活饮用水及农业用水水源。由于产业结构和工业企业地区分布的不合理，部分江段重金属含量已超过环境功能区规划所允许的纳污范围。
2 湘江长沙段底泥重金属污染分析与现状评价
本研究从湘江长沙段表层底泥中的重金属污染物入手,通过全年度监测，设计的3个断面不同采样点采集的底泥样品中Cd、Pb、Zn、Cu四种重金属元素的检测，调查和评价湘江长沙段底泥中重金属的污染程度。
2.1 采样点布设及编号
本课题研究样品采集采用断面取样方法，于湘江长沙段共设计3个断面，并于每个断面上设计2个代表性取样点，于河边左岸和河中心处分别进行浅层底泥取样工作。
采样时间间隔为枯水期（12-2月）和丰水期（5-7月）进行样品采集，即全年度共进行2次样品采集工作，每次采集6个代表性样品。3个断面具体地理位置见下表1。
2.2 样品的采集与处理
用无扰动重力底泥采样器采集底泥表层0～20cm沉积物，用聚乙烯保鲜袋包装，封口并标记后带回实验室。将采集的底泥样品转移至洁净搪瓷盘中，自然风干，剔除硕石、木屑、动植物残体等异物，混合均匀后用玛瑙研钵研磨处理，全部过100目尼龙筛，用广口玻璃瓶保存备用。所用器皿均用浓度10%硝酸溶液浸泡12h以上，去离子水洗净后自然风干[5]。
2.3 样品的测试
底泥样品的消解参照中国环境监测总站的《土壤元素近代分析方法》。测定Cu、Pb、Zn、Cd的底泥样品用HNO3—HF—HclO4法消解，然后用电感耦合等离子体原子放射法测定（ICP—AES），测试过程中，每批样品分析均作2个全程序空白，借以检查和控制样品在处理和测试过程中可能带来的污染。采用平行样控制样品测试的精密度，平行样的数量不少于测试样品的10%[6－7]。
3 研究结果与讨论
湘江长沙段12个底泥样品中4种金属含量见表2.可见于中国土壤环境质量标准（GB15618-1995）中三级标准[8]相比较，Cd元素在每个采样点含量都有超标，Zn在枯水期黄泥塘断面的河心采样点超标，Pb和Cu在各个采样点均不超标。Cd和Zn在长沙段最富集，在枯水期均数分别为土壤背景值的24.1倍、2.5倍，在丰水期分别为13.9倍、1.4倍。Cd在枯水期和丰水期的变异系数为2.56和0.58，相对较大，表示人为干预作用较大，可得出Cd元素以外源污染形式进入湘江较多。
4 底泥重金属污染程度评价
底泥重金属污染程度评价方法：地累计指数法
地累计指数法是德国海德堡大学沉积物研究所的科学家Muller于1979年提出的一种研究水环境沉积物中重金属污染的定量指标[9]，其计算公式是：
Igeo=log２Cn/（ＫＢｎ）
式中，Cn 为元素n在沉积物中的含量（指质量比，实测值），mg/kg；K为考虑各地岩石差异可能引起背景值变动而取的常数，K=1.5；Bn 为粘质沉积岩（即普通岩）中该元素的地球化学背景值，研究中采用长沙地区土壤的背景值作为评估背景值[10]，以更客观地评价富集程度。
从表4可得：检测金属元素中Cd的污染程度最大，平均污染级别达到3级，为中～强度污染，其中枯水期橘子大桥西河断面的污染达4级，属强度污染。元素Zn稍有污染平均污染级别为1级，在枯水期橘子大桥西断面河心和黄泥塘左岸采样点污染达2级数中度污染。其他采样点基本上无污染。综合分析上述重金属的地积累指数分级由大到小依次为：Cd、Zn、Pb、Cu。从季节分布来看，枯水期与丰水期重金属污染物分布有差异，Cd和Zn枯水期污染大于丰水期，主要是由于丰水期湘江水流量交大，污染物不易沉积而枯水期水流较缓污染物慢慢沉积到水底。从地域分布来看，从上游到下游，污染物的分布差异较大。黄泥塘与橘子洲大桥西河段受附近冶炼厂、化工厂、城市生活废水等的污染，是重金属污染主要断面，主要污染物为Cd和Zn。
5 结论
（1）与国家土壤三级标准和长沙地区土壤背景值相比较，主要污染物为Cd和Zn,枯水期污染程度大于丰水期，主要污染面为橘子大桥西河段。
（2）地积累指数方法评价结果表明，各污染物污染程度为：Cd>Zn>Pb>Cu。
（3）从本次研究显示，橘子大桥西河段污染较严重，该河段属于市区中心地带，主要有大量的城市生活废水和湘江沿岸地区工业废水的排入，控制该地区重金属污染是长沙城市环境治理迫在眉睫的任务，也是改善湘江水体环境质量的关键。
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参考文献
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［３］刘耀驰,高栗,李志光,刘素琴,黄可龙,李倦生. 湘江重金属污染现状、污染原因分析与对策探讨[J].环境保护科学,2010,(04):26-29.
［４］唐文清,刘利,冯永兰.河流底泥重金属污染现状分析及评价[J].衡阳师范学院报,2008(6).
［５］张祥,黄坚,马慧雪.湘江长沙段沉积物中重金属污染评价[J].广州化工,2012,(23):120-123.
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［９］弓晓峰,陈春丽,周文斌,简敏菲,张振辉.鄱阳湖底泥中重金属污染现状评价[J].环境科学,2006(04):732-736.
［１０］GB15618-1995 土壤环境质量标准[S].
［责任编辑：杨玉洁］