湖泊污染物重金屬與有機(jī)污染物不同，不能通過自然降解過程分解，在生物活動(dòng)過程中富集后毒性更大［1］。湖泊重金屬主要來源于流域土壤巖石的風(fēng)化、城市生活污水和工礦業(yè)廢水的排放［2－5］，排入湖泊的重金屬經(jīng)過懸浮物沉降而駐留在沉積物中，成為二次污染源［6－7］。懸浮物是一種由無機(jī)、有機(jī)和生物碎屑、浮游動(dòng)植物、細(xì)菌和其他能被0．22μm或0．45μm濾膜截留的顆粒物組成的混合體，不僅影響水生生態(tài)系統(tǒng)中重金屬的活化和遷移，而且影響重金屬在水體、沉積物和食物鏈之間的相互轉(zhuǎn)化，是一個(gè)非常關(guān)鍵的化學(xué)組分，含有其他水中溶解態(tài)物質(zhì)難以凸現(xiàn)的環(huán)境和地球化學(xué)信息［4－5］。在江西省經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，鄱陽(yáng)湖水環(huán)境受到了不同程度的重金屬污染［2－3］，對(duì)流域水環(huán)境和人類生命構(gòu)成了潛在的危害。關(guān)于鄱陽(yáng)湖及其流域重金屬污染的研究很多，但大多集中在沉積物污染方面［6－9］，單純針對(duì)懸浮物中重金屬污染的研究則較少［10－11］。對(duì)懸浮物的研究可以較全面地了解水環(huán)境的污染狀況，對(duì)揭示水環(huán)境的污染效應(yīng)與水體凈化規(guī)律有著極其重要的意義。本文從懸浮物的角度進(jìn)行鄱陽(yáng)湖重金屬污染研究，為了解鄱陽(yáng)湖污染狀況及重金屬在湖泊中的環(huán)境行為提供依據(jù)。

1材料與方法

1．1樣品采集

鄱陽(yáng)湖重金屬污染目前僅限于局部范圍［6］，采樣點(diǎn)采用網(wǎng)格布點(diǎn)法布設(shè)，每個(gè)點(diǎn)平均采3個(gè)樣，對(duì)其進(jìn)行平行測(cè)定，因此樣品具有較好的代表性。采樣于2011年2月枯水期進(jìn)行，采樣點(diǎn)均采用全球定位系統(tǒng)(GPS)定位，如圖1所示。懸浮物樣品在距水面30cm以下處采集，除去漂浮或浸沒的樹枝、枯葉等雜質(zhì)，在全玻璃微孔濾膜器中減壓抽氣進(jìn)行過濾，提取懸浮物(GB11901－89)。樣品采集后立即用HACH現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)儀測(cè)定水溫、溶解氧、pH值和電導(dǎo)率，水樣現(xiàn)場(chǎng)過0．45μm濾膜后，裝入聚乙烯瓶中加優(yōu)級(jí)純濃硝酸保存，帶回實(shí)驗(yàn)室采用石墨爐原子吸收法(PEAA800)測(cè)定。水體中重金屬銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)和鉻(Cr)的含量采用原子吸收分光光度法測(cè)定。

1．2潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

采用瑞典科學(xué)家Hakanson于1980年提出的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)鄱陽(yáng)湖重金屬污染進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［12］，生態(tài)－危害指數(shù)RI為:式中，Ci為污染物的實(shí)測(cè)濃度，mg/kg;Cin為鄱陽(yáng)湖重金屬的背景參比值［13］，Cif為單個(gè)污染物污染指數(shù)，Tir為污染物毒性響應(yīng)參數(shù)，Eir為單個(gè)污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。參考前人研究成果，結(jié)合鄱陽(yáng)湖沉積物的性質(zhì)和污染水平，具體分級(jí)如表1所示。

2結(jié)果與討論

2．1懸浮物中重金屬的分布

實(shí)測(cè)懸浮物重金屬含量見表2。由表2可知，南、北湖區(qū)懸浮物重金屬Cu、Pb和Cr平均含量的差異較大，Cd、Zn平均值相近，分別為0．95，0．93mg/kg。根據(jù)不同種類重金屬含量范圍，結(jié)合水流從南湖區(qū)向北湖區(qū)流動(dòng)特征來看，含量變化分布情況一致:南湖區(qū)大于北湖區(qū)。Cu的最高值出現(xiàn)在南湖區(qū)，為1045mg/kg，含量分布不均，最小值為16．5mg/kg;Pb北湖區(qū)最大值是最小值的30多倍，南湖區(qū)超過100倍;Cd的最小值南、北湖區(qū)相差不大，南湖區(qū)出現(xiàn)最大值;Cr的最大值出現(xiàn)在北湖區(qū);且北湖區(qū)含量普遍比南湖區(qū)高;Zn在南、北湖區(qū)分布均勻，含量相近。由表3可以看出，懸浮物中Cu、Pb、Cd、Cr、Zn間正相關(guān)性顯著，Cr與Cu及Cd的相關(guān)性系數(shù)高達(dá)1，表明Cu、Pb、Cd、Cr、Zn具有顯著的同源性。鄱陽(yáng)湖重金屬污染主要來自各支流水系，污染嚴(yán)重區(qū)域主要是各大入湖口處:信江入湖口、饒河入湖口、南湖區(qū)的三江口以及東湖區(qū)的柳樹灣等區(qū)域。信江和饒河入湖口處主要污染物為Zn、Cu、Pb，其中Cu主要是由樂安江中下游的德興銅礦和信江中游的永平銅礦開采產(chǎn)生的含重金屬的酸性廢水排放所致［13］;Zn和Pb為Cu的伴生礦，污染也相對(duì)嚴(yán)重;部分Pb是沿江城市排放的生活污水及工業(yè)廢水所致［9］。南湖區(qū)三江口是3條主要支流———贛江、撫河和信江匯合處，各種重金屬污染均最嚴(yán)重，原因與信江中游地區(qū)永平銅礦廢水、南昌市大量工業(yè)廢水和生活污水排入贛江以及水土流失土壤中的重金屬有關(guān)［14］。懸浮物中各種重金屬含量的空間分布特征與鄱陽(yáng)湖入流水系有密切關(guān)系，流域內(nèi)有礦產(chǎn)工業(yè)的支流如信江、饒河等均分布在南湖區(qū)，致使鄱陽(yáng)湖南湖區(qū)與北湖區(qū)懸浮物重金屬含量差異性明顯。

2．2懸浮物、沉積物、水體重金屬含量對(duì)比

對(duì)沉積物、水體、懸浮物中重金屬的含量以及最大值、最小值及平均值的分析發(fā)現(xiàn)，除了Zn以外，其余金屬最大含量均出現(xiàn)在懸浮物中，最小含量在懸浮物與水體中均有出現(xiàn)，可見重金屬的分布不僅與其賦存的介質(zhì)有關(guān)，與元素本身相關(guān)性也很大(見表4)。一般懸浮物的重金屬含量比沉積物高幾倍，是水體溶解態(tài)重金屬的幾百倍［15］，鄱陽(yáng)湖中懸浮物與沉積物和水體的比值為0．04～976．91，0．34～2824．86，說明其懸浮物中重金屬含量很高。水體中的重金屬污染物不易溶解，絕大部分迅速由水溶物轉(zhuǎn)入固相物，并隨水運(yùn)移，當(dāng)懸浮物負(fù)荷超過搬運(yùn)能力時(shí)，便沉積進(jìn)入底泥。因自然、生物、人為活動(dòng)等因素驅(qū)動(dòng)，沉積物再懸浮使得被沉積物顆粒吸附和結(jié)合的重金屬可能通過吸附－解吸平衡和氧化還原反應(yīng)而釋放進(jìn)入上覆水體，導(dǎo)致水體普遍出現(xiàn)重金屬污染問題。在此遷移轉(zhuǎn)化過程中，懸浮物是重金屬元素的主要遷移載體。懸浮物主要由黏土、細(xì)碎屑等物質(zhì)組成，重金屬元素在懸浮物中可呈吸附態(tài)、礦物態(tài)等形式。懸浮物中重金屬元素含量受懸浮物的礦物組成、重金屬元素存在形式受流域地質(zhì)背景等綜合因素制約。鄱陽(yáng)湖是江西省的內(nèi)陸湖泊，其地貌主要組成物質(zhì)是變質(zhì)巖和花崗巖，巖溶地貌主要為沉積巖，在水體的遷移轉(zhuǎn)化過程中，重金屬在沉積物、懸浮物、水體三相中不斷進(jìn)行著交換吸附作用，維持動(dòng)態(tài)平衡，但懸浮物中重金屬含量最高。

2．3潛在生態(tài)危害指數(shù)評(píng)價(jià)

將Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)用于水體懸浮物重金屬污染評(píng)價(jià)時(shí)，所選擇的參比值差別較大。懸浮物是水體污染物遷移的主要載體，主要來源于流域土壤巖石的風(fēng)化產(chǎn)物、動(dòng)植物殘骸、工業(yè)廢水、廢渣、廢氣中的顆粒物，沉積物則是污染物的主要儲(chǔ)存場(chǎng)所。因此背景值既可選用全球沉積物重金屬的平均背景值［16］，也可用國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995)或當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘俦尘爸担?7］。本文選用鄱陽(yáng)湖沉積物中的重金屬背景值作為背景參考值，見表5。由于吸附富集作用，懸浮物重金屬含量將遠(yuǎn)超于其背景值，因此將表1中的生態(tài)危害指數(shù)做了相應(yīng)的調(diào)整，以小于250為輕度、250～500為中度、500～1000為強(qiáng)度、大于1000為極強(qiáng)。以此等級(jí)劃分得到鄱陽(yáng)湖懸浮物重金屬的生態(tài)危害系數(shù)見表6。由表6可見，鄱陽(yáng)湖近一半?yún)^(qū)域重金屬污染達(dá)強(qiáng)度級(jí)別，其中2/3分布在南湖區(qū)。南湖區(qū)集中了鄱陽(yáng)湖的所有入湖支流，污染物進(jìn)入湖區(qū)時(shí)，大量富集于懸浮物中。鄱陽(yáng)湖重金屬單元素危害系數(shù)最大的是Cd，其次是Cu、Pb，最小的是Zn，這種現(xiàn)象與5條支流流域內(nèi)的工業(yè)礦業(yè)類型有關(guān)。