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中国湖泊底泥重金属污染状况分析 湖泊是重要的多功能地表水资源，具有灌溉、防洪、运输、水产养殖等功能。它对调节气候和保持生态平衡具有重要的生态功能。底泥作为湖泊生态环境的重要组成部分,在湖泊水体环境中具有特殊的重要性。一方面,底泥可以吸附水体中的污染物,降低水质污染程度,一旦条件发生变化,污染物会重新释放出来,影响上覆水体的水质;另一方面,底泥又是底栖生物的主要生活场所和食物来源,其中的污染物质可直接或间接地对水生生物产生致毒致害作用,并通过生物富集、食物链放大等过程进一步影响陆地生物和人类。随着工业经济的不断发展,湖泊底泥的污染已严重妨碍了湖泊功能的正常发挥,因此,弄清底泥污染机理对恢复湖泊生态环境有重要意义。 重金属污染问题是我国水环境研究人员最早关注的重要问题之一,由于底泥在水环境中的重要作用,多数学者在研究水相中的重金属污染状况时,同时也会对水体底泥的重金属污染状况进行同步采样分析。20世纪80年代以来,广大学者对我国不同地理区域的湖泊底泥重金属污染状况进行了较广泛的研究,研究所涉及的重金属元素包括Fe、Mn、Hg、Cd、Zn、Cu、Cr、As、Ni、Se、Co、Ni等,积累了丰富的数据。但是,以前的研究主要是针对某一具体区域的某一具体湖泊而进行底泥重金属污染的实验研究,到目前为止,对我国不同区域的众多湖泊底泥的重金属含量及污染情况从整体上进行比较和分析的相关资料还比较少。本文通过对不同区域湖泊重金属元素(主要为Cu、Cd、Pb、Zn、Hg、As、Ni、Cr 8种重金属)含量及背景值数据的搜集和处理加工,对我国湖泊底泥中重金属污染情况进行了比较和分析,并对重点湖泊底泥重金属污染程度作出了评价。 1 中国湖泊土壤中重金属含量分析 1.1 底泥重金属含量 本研究主要搜集了贵州红枫湖、云南洱海、滇池的内草海和外草海、江西鄱阳湖、浙江西湖、湖北东湖、江苏阳澄湖、江苏太湖、江苏梅梁湖、上海淀山湖、安徽巢湖、南京玄武湖、山东荣城月湖、山东南四湖、河北白洋淀、北京未明湖、北京昆明湖、长春南四湖、吉林长白湖、吉林松花湖、黑龙江镜泊湖21个湖泊的资料。图1为所研究湖泊的区域分布图。这些湖泊主要分布在东部和南部沿海地区。表1是中国主要湖泊底泥中重金属含量的平均值,从平均值分析,可以看出,滇池中Cu、Zn、Pb、Cd和Ni的浓度在这些湖泊中是最高的,分别为:920,2208,647,164.8和466 mg/kg,底泥中Cr的最高浓度出现在洱海,为130 mg/kg,Hg的最高浓度出现在松花江,为2.10 mg/kg,As的最高浓度出现在太湖,为21.4 mg/kg。Cu、Zn、Cr、Pb、Cd、Hg、Ni和As的最低浓度分别出现在北京未名湖12.0mg/kg、山东月湖17.3 mg/kg、吉林长白湖35.7mg/kg、山东月湖6.7 mg/kg、山东月湖0.15 mg/kg、江西鄱阳湖0.03 mg/kg、吉林长白湖20.0 mg/kg、黑龙江镜泊湖7.3 mg/kg。由此可以看出,滇池、太湖、松花湖底泥重金属含量较高,污染较严重,而月湖、长白湖、镜泊湖和鄱阳湖底泥某种重金属含量较低,尤其是月湖,3种重金属元素浓度均为最低值。 对所研究湖泊不同采样点底泥重金属浓度数据进行处理,得出中国湖泊底泥重金属含量范围列于表2。研究表明,中国湖泊底泥中重金属含量变化较大,一方面是不同重金属元素的浓度有很大差异,底泥中浓度最大值为重金属Zn,其最高浓度2208mg/kg;浓度最低的Hg,其最小浓度为0.01 mg/kg,两者差值高达2000 mg/kg之多。另一方面,同一种重金属在不同湖泊底泥中的差值也很大:差值最大的重金属为Zn,其浓度最大值与最小值相差2206.4mg/kg;相差倍数最多的是Hg的浓度,最大值是最小值的4609倍。可见,由于湖泊所在区域不同决定了湖泊及其周围的自然生态环境也不相同,因此所受到重金属污染的程度有较大差异。从表2中还可以看出,中国湖泊底泥中平均浓度最高的重金属是Zn(160.64 mg/kg),其次为:Cr(67.55 mg/kg)>Ni(53.02 mg/kg)>Cu(48.03 mg/kg)>Pb(38.03mg/kg)>As(13.55 mg/kg)>Cd(0.94 mg/kg),最小为Hg(0.64 mg/kg),但这并不代表各种重金属对水体造成的污染程度。各种重金属元素在生物体内需求量和毒性是不同的,一些重金属是生命正常生理代谢所必不可少的,称之为生命必需微量元素,如Cu、Zn,生命必需微量重金属元素超过一定剂量时,可能对生物体产生毒害或负面影响。其他一些重金属元素,如Cr、Cd、Hg、Pb、As等是生命非必需重金属元素,环境中的这些重金属元素往往对生物和人体具有很大的毒害作用。因此衡量各种重金属在底泥中是否超