0 引言

　　河湖沉积物作为生态系统的重要组成部分，成为河道中重金属元素的源和汇。汞是典型的重金属元素，生物毒性和生物富集性都很强，具有多形态、易挥发和易长距离运输等特点^[1]。沉积物中的汞具有难降解性，通过生物富集在食物链上进行积累传递，当含量超过环境背景值且环境条件发生变化时，沉积物中的重金属将释放回水体中，造成二次污染^[2]。由于汞的特性及水环境条件，本文利用潜在生态风险指数法，分析沉积物中重金属汞的污染特征和风险，以期控制和改善水环境质量^[3]。

　　1 取样与分析方法

　　1.1 取样

　　为保证采集样品具有代表性，试验采用断面法布点。勘测过程中，于河流上中下游分别设置10个取样点(点位1～10号)，位置如图1所示，用于监测对比各点位的汞含量及风险差异性，利用彼得逊抓斗采样器采集河流沉积物中表层0～25cm处的底泥，混合均匀后去除底泥中的石块、树枝等杂物，进行密封标记、遮光保存后带回实验室^[4]。不同采样点间距离相差不大，以减小长距离运输过程中污染物的衰减差异。

　　图1 采样点位置分布  

　　1.2 预处理与测定

　　在室内晒干样品，初步剔除其中的粗杂质，用玻璃研钵小心研碎后过筛、备用。汞元素的测定参考GB/T 22105.1—2008《土壤质量总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法第1部分:土壤中总汞的测定》，采用原子荧光法进行测定。

　　1.3 评价方法

　　沉积物重金属评价方法多采用积累指数法、沉积物富集系数法、灰色聚类法、模糊数学法^[5]、Hakanson的潜在生态危害指数法及污染负荷指数法等^[6]。本研究采用瑞典学者Hakanson提出的潜在生态危害指数法，对沉积物重金属进行风险评估。该方法综合考虑沉积物中重金属的毒性、生态和相关环境效应，采用具有可比的、等价属性指数分级法评价定量地区潜在生态危害程度^[7]。根据该方法，沉积物中某种重金属i的金属潜在生态风险系数E_rⁱ表示如下:

　　式中:C_fⁱ为重金属的污染富集指数;Cⁱ为重金属的实测含量:C_nⁱ为计算所需重金属的背景值，即参比值，依据GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》;T_rⁱ为重金属i的生物毒性响应因子，汞的毒性响应因子为40，参比值C_nⁱ为0.29mg/kg;E_rⁱ为单一污染物潜在生态风险参数。根据重金属潜在风险参数可将底泥中的重金属潜在污染分为4级，如表1所示^[2]。

　　表1 重金属潜在生态风险评价指标及分级标准 

　　表1 重金属潜在生态风险评价指标及分级标准

　　2 结果与分析

　　2.1 汞含量及分布特征分析

　　王家河各监测点沉积物中汞含量数据如表2所示。由表2可知，监测点处沉积物的汞含量远超GB36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中第二类用地风险标准值(82mg/kg)，及GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中6.5≤p H≤7.5类土壤的风险标准值(4.0mg/kg)。以建设用地第二类用地土壤污染风险标准值82mg/kg为参照限制值，1～10号监测点位沉积物的汞含量分别超过标准值154%,1 318%,1 365%,535%,217%,209%,1 063%,170%,239%,507%。

　　表2 不同采样点汞含量  

　　mg·kg^-1

　　表2 不同采样点汞含量

　　王家河不同取样点处，汞含量水平空间的变化趋势如图2所示。由图2可知，王家河沉积物重金属汞含量在水平面上有明显分布特征，总体处于较高水平，同时还具有较大的波动性。以2,3号监测点位最突出，含量均>1 000mg/kg,7号监测点仅次于2号，1,5,6,8号监测点均处于200mg/kg左右。

　　图2 不同取样点汞含量  

　　综上，王家河流域沉积物中汞含量已出现严重富集，不仅表现出高浓度，且水平空间上含量差异性较大。沉积物中汞具有与水相似的分布规律，即在排污口附近富集大量汞，可以猜测水平方向上的差异性是不同流段含汞的排污口造成^[8]。

　　2.2 潜在生态风险指数法评价(见表3)

　　表3 潜在生态风险评价结果 

　　表3 潜在生态风险评价结果

　　表3中，1,8号监测点为1≤C_fⁱ<3，呈低污染水平;5,6,9号监测点为3≤C_fⁱ<6，呈中度污染水平;2,3,4,7,10号监测点为C_fⁱ≥6，呈高污染水平。

　　分析以上数据的潜在生态风险指数可得，1,5,6,8,9号监测点为80≤E_rⁱ<160，汞污染风险呈相当高水平;4,10号监测点为160≤E_rⁱ<320，汞污染风险呈高水平;2,3,7号监测点为E_rⁱ≥320，汞污染风险呈极高水平。不同点间污染富集指数与潜在生态风险指数变化趋势如图3所示，两者变化趋势与汞含量具有相似性。

　　综上，2,3,7号监测点位的沉积物中，汞富集与汞污染情况最严重;1,8号监测点位中，沉积物中汞富集与汞污染情况相对最轻。

　　图3 汞元素生态危险系数  

　　3 汞来源的初步追溯

　　由于岳阳市城区近年的快速发展，水处理率低、排水系统不完善，大量工业废水与生活污水排入城区湖泊中，2017年王家河水质为劣Ⅴ类^[9]。

　　王家河流域涉及岳阳楼区、岳阳经济技术开发区及岳阳县，在岳阳城区南津港处注入东洞庭湖，干流全长48.2km。王家河两岸的集污面积达11.6km²，常住人口15万人。樊娟等^[10]研究洞庭湖表层沉积物中的重金属含量发现，东洞庭湖表层沉积物中汞含量为0.137～0.267mg/kg，与王家河间相差较远，说明王家河汞超标是两岸人类活动造成。

　　根据岳阳市住房和城乡建设局对《岳阳市城市黑臭水体整治工作情况的汇报》，认定岳阳市南湖周边存在15处黑臭水体，对比南湖另外2条支流(南港河、北港河)，发现南湖周边支流均存在治理差、排放不合理、水质污染严重现象。目前部分河道存在侵占淤塞萎缩、岸坡崩塌、行洪能力差、水质与水环境恶化、排涝调蓄能力下降等问题，一直未进行综合治理，河面漂浮物多、沿线散发恶臭、河岸垃圾成堆是常见现象，为改善王家河兴建的水处理站不久前被关停，导致王家河水质没有明显改善。目前水质污染主要有污水直排、管道淤积沉淀、管道混接错接、雨污合流、初期雨水直排等原因。

　　王家河起源于岳阳市内陆，没有直接源头水，原水主要来自地面降水汇集，王家河周围用地类型主要为居民及工业用地(岳阳经济开发区中有农业开发区、化学工业及汽车修理和汽车工业园等)，同时存在少量农业面源，王家河流域现有管网覆盖率低，有很大部分雨水直接通过地表径流进入王家河。城市雨水径流污染主要为初期雨水污染，王家河周边有密集的公路网，降水初期，雨水冲刷城市路面、建筑物、废弃物等，携带大量的重金属及有机物进入王家河，同时王家河周边医院及岳阳经济开发区直排污水，使王家河底泥中的重金属超标。在王家河前期治理中，并未直接处理河道底泥，使富含重金属的底泥成为内源污染。

　　调查王家河周边用地类型发现，在2,3号监测点附近，分别坐落着学校、汽车修理店及岳阳最大的医院，这些机构排放的高含汞废水可能是造成2,3号监测点汞元素大幅超标的重要原因，而7号监测点附近住宅区及公路网都极其密集，排水不规范也极有可能造成该监测点汞含量超标。

　　4 结语

　　1)在王家河不同流段上，沉积物中汞含量均较高，以建设用地第二类用地土壤污染风险标准值82mg/kg作为汞的参照限制标准值，各监测点位沉积物中汞含量均超标，超标范围为150%～1 300%。

　　2)潜在生态风险评价结果显示，各监测点位沉积物存在一定汞富集和汞污染情况，其中，2,3,7号最严重，1,8号监测点位的沉积相对最轻。污染负荷指数评价结果显示，王家河流域整体和各监测点均存在极强程度的汞污染。

　　3)王家河流域沉积物中汞污染严重，可能与河道两岸密集的居民区与排水不规范有关。本文对重金属汞含量及风险情况进行分析，有利于河道治理时，对违规排放口排查及河道治理方案进行确定。治理时应首先排查河两岸污水直排情况，并加大监管力度;对污染河道进行底泥疏浚，清除高污染的底泥沉积物。若要系统解决重金属污染问题，还须在后续工程实施中综合治理水环境。