水壩建設(shè)影響下瀾滄江中游沉積物量化重金屬元素污染研究

　　1 引言

　　為適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和日益緊張的能源需求，中國(guó)在河流上修建的水壩數(shù)量日益增多.水壩工程在帶來(lái)灌溉、供水、航運(yùn)、防洪和發(fā)電效益的同時(shí)，也會(huì)引發(fā)生物棲息地喪失和水環(huán)境質(zhì)量惡化等環(huán)境問(wèn)題.水壩建成后，河水會(huì)淹沒(méi)岸邊大量的土地，進(jìn)而改變流域內(nèi)的生境條件.由于水壩工程的攔沙效應(yīng)，大量重金屬元素由水相通過(guò)懸浮物沉積在庫(kù)底.庫(kù)底的沉積物既是重金屬的儲(chǔ)存場(chǎng)所，也會(huì)在一定條件下成為污染物的釋放源，因此沉積物中重金屬元素的含量是評(píng)價(jià)沉積物質(zhì)量的主要指標(biāo)，同時(shí)也可以反映流域內(nèi)人類活動(dòng)對(duì)水環(huán)境的影響程度.重金屬的生物活性和毒性與其在沉積物中的賦存形態(tài)緊密相關(guān)，其中重金屬的賦存形態(tài)包括可交換態(tài)、可還原態(tài)、有機(jī)質(zhì)態(tài)、硫化物態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài).這些不同形態(tài)的重金屬往往會(huì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量形成直接或間接的影響，因而成為了解重金屬遷移性和潛在釋放能力的關(guān)鍵指標(biāo).目前，許多學(xué)者針對(duì)不同地區(qū)的水體沉積物的特征，研究了重金屬元素不同賦存形態(tài)的分布規(guī)律和污染程度，但是，鮮有學(xué)者針對(duì)梯級(jí)水壩工程影響下的河流沉積物進(jìn)行重金屬形態(tài)分析及污染規(guī)律研究.

　　自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，中國(guó)在西南諸河規(guī)劃了梯級(jí)水電基地，僅在瀾滄江干流規(guī)劃建設(shè)5座梯級(jí)水電站(目前已建成4座).瀾滄江流域梯級(jí)水壩建設(shè)引發(fā)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題也得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，)評(píng)價(jià)了大壩建設(shè)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響和分別從瀾滄江境外河段的含沙量和境內(nèi)河段的水文數(shù)據(jù)入手，定量研究了漫灣大壩造成的沉積物淤積規(guī)律;和分別就梯級(jí)水壩建設(shè)對(duì)流域植物、動(dòng)物分布和生物完整性的影響進(jìn)行了定量評(píng)價(jià);解譯遙感影像解譯，分析了梯級(jí)水壩建設(shè)對(duì)土地利用類型和景觀連接度的影響.;研究了漫灣庫(kù)區(qū)沉積物的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，但是并未從重金屬形態(tài)角度分析重金屬的污染水平和遷移能力.因此，本文以漫灣庫(kù)區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)作為梯級(jí)水壩工程建設(shè)案例，分析沉積物中不同重金屬賦存形態(tài)的含量和比例，揭示重金屬元素受人類活動(dòng)和其他因素的影響，量化重金屬元素的污染水平，為流域重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的防控提供科學(xué)依據(jù).

　　2 材料與方法

　　2.1 研究區(qū)域概況

　　研究區(qū)域?qū)儆趰{谷河流地區(qū)，冬季涼爽少雨，夏季炎熱多雨.漫灣庫(kù)區(qū)始于小灣水壩壩下，止于漫灣水壩壩前，回水距離70 km(圖 1).大朝山庫(kù)區(qū)始于漫灣水壩壩下，止于大朝山水壩壩前，回水距離80 km(圖 1).漫灣水電站于1986年開(kāi)工建設(shè)，1993年開(kāi)始投產(chǎn)，壩高132 m.大朝山水電站于1996年動(dòng)工建設(shè)，2003年開(kāi)始投產(chǎn)，壩高115 m.兩座水電站合計(jì)年發(fā)電量可達(dá)13.7億kW · h.

　　圖1(Fig.1)

　　圖1 研究區(qū)采樣斷面分布圖

　　2.2 樣品采集

　　本研究于2013年5月在漫灣庫(kù)區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)使用重力式抓泥斗對(duì)沉積物進(jìn)行了系統(tǒng)采樣.根據(jù)兩個(gè)庫(kù)區(qū)的地形特征和河道長(zhǎng)度，使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)分別在漫灣庫(kù)區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)布設(shè)12個(gè)采樣斷面和13個(gè)采樣斷面(圖 1).每個(gè)采樣斷面分別在距離岸邊5 m處和斷面中心采集樣品.考慮到水壩對(duì)水流的攔截效應(yīng)根據(jù)，根據(jù)分類方法，按照水流速度的變化趨勢(shì)，將每個(gè)庫(kù)區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)域，從上游到下游分別命名為河流區(qū)、過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū).考慮到本研究中河道的支流較短，因此所有采樣斷面均位于河道干流.

　　2.3 樣品分析

　　各斷面不同位置的3個(gè)沉積物樣品經(jīng)過(guò)等量混合后，于-65 ℃下冷凍干燥至恒重.在除去大石塊后過(guò)100目篩，密封冷藏保存待分析用.重金屬形態(tài)連續(xù)提取采用改進(jìn)BCR四級(jí)五步提取法，具體步驟如下：①準(zhǔn)確稱取1 g沉積物樣品置于聚丙烯離心試管中，加入0.11 mol · L-1醋酸溶液40 mL，在室溫下振蕩提取16 h，以4000 r · min-1離心分離，取其上清液，殘?jiān)�分別用8 mL 0.11 mol · L-1醋酸溶液清洗，離心分離，取其上清液合并于提取液中稀釋到50 mL，作為待測(cè)液，殘?jiān)�留作下一步分�?jí)提取物.此步提取的重金屬為可交換態(tài)(F1);②在殘?jiān)�中，加�?.1 mol · L-1NH2OH · HCl 40 mL(pH=3)，室溫下振蕩16 h，殘?jiān)��? mL提取劑溶液清洗，離心分離，取其上清液合并于提取液中稀釋到50 mL，作為待測(cè)液，殘?jiān)�留作下一分�?jí)提取物.此步提取的重金屬為可還原態(tài)(F2);③在殘?jiān)�中，加�?.01 mol · L-1NaOH 40 mL，室溫下振蕩12 h，以4000 r · min-1離心分離，取其上清液，殘?jiān)�分別用8 mL 0.0l mol · L-1NaOH溶液清洗，離心分離，取其上清液合并于提取液中稀釋到50 mL，作為待測(cè)液.殘?jiān)�加�?.1 mol · L-1NH2OH · HCl(0.02 mol · L-1HCl)40 mL，室溫下振蕩16 h，以4000 r · min-1離心分離，取其上清液，殘?jiān)�分別用8 mL 0.1 mol · L-1NH2OH · HCl(0.02 mol · L-1HCl)溶液清洗，離心分離，取其上清液合并于提取液中稀釋到50 mL，作為待測(cè)液.殘?jiān)�留作下一步分�?jí)提取物.此步提取的重金屬元素均為有機(jī)物態(tài)(F3);④)將殘?jiān)�移�?00 mL三角燒瓶中，滴加10 mL(分?jǐn)?shù)次加入)0% H2O2溶液，搖勻，室溫下放置1 h，低溫水浴加熱1 h，間歇式搖動(dòng)，加熱恒溫于(85±2)℃，蒸發(fā)至剩余溶液2 mL左右.補(bǔ)加H2O210 mL，重復(fù)上述蒸發(fā)操作，至剩余溶液2 mL左右.冷卻后加入l mol · L-1醋酸溶液3 mL(pH=2)搖勻，振蕩0.5 h，離心分離取其上清液，殘?jiān)�再加�? mL 1 mol · L-1HAc溶液(pH=2)搖勻振蕩0.5 h，離心分離取其上清液與前述上清液合并，稀釋至10 mL作待測(cè)液，殘?jiān)�留作下一步消解�?此步提取重金屬為硫化物態(tài)(F4);⑤將殘?jiān)�移至微波消解儀中，使用HF-HNO3-HClO4體系進(jìn)行消解，此步提取的重金屬為殘?jiān)鼞B(tài)(F5).

　　沉積物中重金屬總量的測(cè)試方法與殘?jiān)鼞B(tài)的方法相同.所有提取液和消化液采用ICP-AES(SPECTRO Analytical Instruments GmbH)測(cè)定金屬元素，分析過(guò)程中用程序空白、水系沉積物成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07309來(lái)控制實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和精確性，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中各重金屬的變異系數(shù)均小于15%.沉積物干燥樣品在經(jīng)過(guò)H2O2和HCL除去有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽的干擾后，使用Microtrac Inc S3500激光粒度儀測(cè)定粒度分布.總有機(jī)碳(TOC)采用TOC-V有機(jī)碳測(cè)定儀測(cè)定，總氮(TN)采用PerkinElmer 2400 CHN分析儀測(cè)定.

　　2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

　　本研究采用EXCEL軟件對(duì)重金屬元素的空間分布進(jìn)行分析，并計(jì)算各元素的最大值、最小值、變異系數(shù)，并通過(guò)公式進(jìn)行重金屬人為貢獻(xiàn)率和污染水平的評(píng)價(jià).針對(duì)沉積物中重金屬元素的分布影響因素，采用SPSS18.0中的Pearson相關(guān)性分析模塊進(jìn)行計(jì)算.沉積物中值粒徑采用機(jī)關(guān)粒度分析儀自身軟件進(jìn)行計(jì)算.

　　2.5 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

　　本研究采用次生相與原生相分布比值法(RSP)來(lái)估測(cè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).沉積物在未受污染的條件下，大部分重金屬都分布于礦物晶格和顆粒物包裹膜的鐵-錳氧化物中.而沉積物在受污染的條件下，人為源的重金屬元素較多被吸附于顆粒物表面或與顆粒物中的有機(jī)質(zhì)結(jié)合.根據(jù)水系沉積物各地球化學(xué)相自身的起源和重金屬的來(lái)源，提出將顆粒物中的原生礦物稱為原生地球化學(xué)相(primary phase)，將風(fēng)化產(chǎn)生物和外來(lái)次生物質(zhì)統(tǒng)稱為次生地球化學(xué)相(secondary phase)，并提出次生相與原生相分布比值法來(lái)反映和評(píng)價(jià)沉積物中重金屬的來(lái)源和污染水平.具體公式如下：

　　式中，RSP表示污染程度;Msec表示沉積物的次生相中重金屬含量;Mprim表示原生相中重金屬的含量.F1表示交換態(tài)重金屬含量;F2表示還原態(tài)重金屬含量;F3表示有機(jī)質(zhì)態(tài)重金屬含量;F4表示硫化物態(tài)重金屬含量;F5表示殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量. RSP≤1，表示無(wú)污染;1< RSP≤2，表示輕度污染;2< RSP≤3，表示中度污染;RSP>3表示重度污染.

　　3 結(jié)果與分析

　　3.1 重金屬總量含量分布規(guī)律

　　由表 1可知，在漫灣庫(kù)區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)，沉積物的中值粒徑從上游的河流區(qū)到下游的湖泊區(qū)均呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，兩個(gè)庫(kù)區(qū)的沉積物中值粒徑均值差異較小.在過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)，因?yàn)樗畨螌?duì)水流的阻攔效應(yīng)，導(dǎo)致水流速度減緩，為河流中懸移質(zhì)的沉積創(chuàng)造了更加有力的條件.從沉積物中值粒徑結(jié)果來(lái)看，從河流區(qū)到湖泊區(qū)，各庫(kù)區(qū)沉積物中的細(xì)顆粒含量呈現(xiàn)明顯的下 降趨勢(shì).通過(guò)對(duì)比相鄰的漫灣庫(kù)區(qū)湖泊區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)過(guò)渡區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，水文條件的不同導(dǎo)致沉積物粒徑組成差異明顯.總有機(jī)碳(TOC)和總氮(TN)均主要來(lái)自輸入到沉積物中的有機(jī)質(zhì).漫灣庫(kù)區(qū)中TOC和TN的含量從上游到下游均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì).在大朝山庫(kù)區(qū)，過(guò)渡區(qū)的沉積物中TOC和TN的含量與下游的湖泊區(qū)相似，均明顯高于河流區(qū).漫灣庫(kù)區(qū)沉積物中TOC和TN整體含量均低于大朝山庫(kù)區(qū).在過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)，由于沉積條件優(yōu)于河流區(qū)，導(dǎo)致水體中大量有機(jī)質(zhì)隨懸移質(zhì)沉積到沉積物中.沉積物中的細(xì)顆粒具有較高的比表面積，對(duì)碳、氮及金屬元素能表現(xiàn)出不同程度的吸附作用.在沉積物物理結(jié)構(gòu)相似的條件下，輸入大朝山庫(kù)區(qū)沉積物中有機(jī)質(zhì)要高于漫灣庫(kù)區(qū)，這是由于梯級(jí)水壩的攔截作用使上下游庫(kù)區(qū)有機(jī)質(zhì)源輸入強(qiáng)度不同所致.

　　　　表1 沉積物中重金屬、總有機(jī)碳、總氮以及中值粒徑分布

　　從各庫(kù)區(qū)的上游到下游，重金屬元素中所有元素均與TOC和TN呈現(xiàn)相似的空間變化趨勢(shì).在漫灣庫(kù)區(qū)，Cd和Pb元素的空間變異系數(shù)均高于0.4，Al和Cr元素空間變異系數(shù)均低于0.3，其余金屬元素空間變異系數(shù)均位于0.3~0.4之間.在大朝山庫(kù)區(qū)，除Al和As元素變異系數(shù)低于0.3外，其余金屬元素變異系數(shù)均高于0.4.空間差異性較大的金屬元素受水電建設(shè)影響較為明顯;空間差異較小的金屬元素以沉積物母質(zhì)影響為主.空間根據(jù)兩個(gè)庫(kù)區(qū)重金屬元素均值對(duì)比結(jié)果來(lái)看，砷(As)、鎘(Cd)和鋅(Zn)元素的含量在漫灣庫(kù)區(qū)較高;鉻(Cr)、錳(Mn)、鎳(Ni)和鉛(Pb)元素的含量在大朝山庫(kù)區(qū)較高;銅(Cu)元素含量在兩個(gè)庫(kù)區(qū)差異較小.這一方面是由于梯級(jí)水壩的攔截效應(yīng)，從漫灣庫(kù)區(qū)下泄到大朝山庫(kù)區(qū)的泥沙受漫灣大壩攔截而減少了40%以上;另一方面是梯級(jí)水壩的時(shí)間效應(yīng)，由于漫灣水壩運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)于大朝山水壩，所以在外來(lái)源輸入強(qiáng)度相同的條件下，漫灣庫(kù)區(qū)的沉積物積累重金屬的量可能高于大朝山庫(kù)區(qū).Cd、As、Zn元素主要來(lái)源于電鍍廠、金屬冶煉和采砂場(chǎng)，這些重金屬在漫灣庫(kù)區(qū)及其上游的外源輸入和漫灣水壩較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的累積效應(yīng)可能是造成漫灣庫(kù)區(qū)含量較高的主要原因.由于Cu屬于生命構(gòu)成元素，在沉積物中常與有機(jī)質(zhì)結(jié)合.Cr、Ni、Mn元素的差異可能受到庫(kù)區(qū)周邊土壤中原生礦物質(zhì)和外來(lái)輸入源差異性的共同影響，需要從賦存形態(tài)角度進(jìn)一步分析.實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，大朝山庫(kù)區(qū)兩岸農(nóng)田面積比例明顯高于漫灣庫(kù)區(qū).梯田內(nèi)農(nóng)作物的種植帶來(lái)更多的有機(jī)質(zhì)和農(nóng)藥殘留的輸入，造成了Mn、Pb元素在大朝山庫(kù)區(qū)含量上升.

　　3.2 沉積物中重金屬元素賦存形態(tài)分析

　　沉積物中不同賦存形態(tài)重金屬含量見(jiàn)圖 2.各區(qū)域沉積物中的As元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其次是有機(jī)質(zhì)態(tài)，其余形態(tài)含量較少.殘?jiān)鼞B(tài)的As元素在漫灣的過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)含量明顯高于大朝山庫(kù)區(qū).各庫(kù)區(qū)中，有機(jī)質(zhì)態(tài)As呈現(xiàn)出從河流區(qū)到湖泊區(qū)上升的趨勢(shì).Cd元素主要以可交換態(tài)為主，其余形態(tài)含量相近.從河流區(qū)到湖泊區(qū)，各庫(kù)區(qū)均呈現(xiàn)可交換態(tài)Cd含量逐漸上升的趨勢(shì)，且漫灣庫(kù)區(qū)整體高于大朝山庫(kù)區(qū).Cr元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其含量從河流區(qū)到湖泊區(qū)逐漸上升，且大朝山庫(kù)區(qū)殘?jiān)鼞B(tài)Cr含量明顯高于漫灣庫(kù)區(qū)的相同區(qū)域.Cu元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)質(zhì)態(tài)為主，除漫灣庫(kù)區(qū)的湖泊區(qū)外，其余區(qū)域殘?jiān)鼞B(tài)含量均高于有機(jī)質(zhì)態(tài).殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)質(zhì)態(tài)Cu元素從河流區(qū)到湖泊區(qū)均呈現(xiàn)含量升高的趨勢(shì).Mn元素主要以可交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)為主，且在各區(qū)域中可交換態(tài)含量均高于殘?jiān)鼞B(tài).還原態(tài)Mn元素含量?jī)H次于可交換態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，在大朝山庫(kù)區(qū)的湖泊區(qū)中也同樣占有較高的比例.從河流區(qū)到湖泊區(qū)，Mn元素的主要賦存形態(tài)的含量均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì).Ni元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其空間變化趨勢(shì)與Cr元素相同.Pb元素在漫灣庫(kù)區(qū)主要以可還原態(tài)、有機(jī)質(zhì)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)為主.從漫灣庫(kù)區(qū)的上游到壩前，可還原態(tài)和有機(jī)質(zhì)態(tài)Pb元素含量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，有機(jī)質(zhì)態(tài)比重逐漸增加.Pb元素在大朝山庫(kù)區(qū)主要以有機(jī)質(zhì)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)為主，有機(jī)質(zhì)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)從河流區(qū)到湖泊區(qū)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，且有機(jī)質(zhì)態(tài)比重增加較為明顯.Zn元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)為主，其余賦存形態(tài)含量相似.在漫灣庫(kù)區(qū)，過(guò)渡區(qū)的殘?jiān)鼞B(tài)Zn含量與其他形態(tài)較為接近，其余區(qū)域殘?jiān)鼞B(tài)含量明顯高于其他形態(tài).漫灣庫(kù)區(qū)Zn元素除殘?jiān)鼞B(tài)外的賦存形態(tài)含量均高于大朝山庫(kù)區(qū).大朝山庫(kù)區(qū)Zn殘?jiān)鼞B(tài)含量明顯高于漫灣庫(kù)區(qū)同區(qū)域的含量.

　　圖2 重金屬賦存形態(tài)空間分布

　　在重金屬的不同賦存形態(tài)中，可交換態(tài)屬于較易釋放的形態(tài)，可還原態(tài)、有機(jī)質(zhì)態(tài)和硫化物態(tài)屬于較難釋放的形態(tài)，殘?jiān)鼞B(tài)屬于極難釋放的形態(tài).殘?jiān)鼞B(tài)的重金屬元素對(duì)環(huán) 境風(fēng)險(xiǎn)極小，然而可交換態(tài)比重較高的元素(Cd和Mn)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注.以有機(jī)質(zhì)態(tài)為主的重金屬元素，可能源自于有機(jī)質(zhì)的直接輸入，或者由可交換態(tài)與有機(jī)質(zhì)官能團(tuán)的絡(luò)合作用，其空間分布與有機(jī)質(zhì)呈現(xiàn)一致性.殘?jiān)鼞B(tài)主要來(lái)自于土壤母質(zhì)，以殘?jiān)鼞B(tài)為主的重金屬元素主要受到區(qū)域背景值的影響.受水壩建設(shè)影響，這些重金屬元素較易隨懸移質(zhì)沉積于過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)的庫(kù)底，但是并不受到沉積物中有機(jī)質(zhì)蓄積的影響.總體上，在水壩建成后，重金屬元素在有機(jī)質(zhì)蓄積和細(xì)顆粒含量上升的影響下，造成在庫(kù)區(qū)的過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)沉積物中含量較高.根據(jù)我們以前在本區(qū)域的研究結(jié)果，Cd和As的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，其余元素處于低風(fēng)險(xiǎn)或無(wú)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí).本研究中As元素主要以殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)質(zhì)態(tài)為主，盡管受水壩建設(shè)影響，大量沉積在過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)，但在有機(jī)碳大量蓄積的環(huán)境中，較難釋放于水環(huán)境中，其潛在風(fēng)險(xiǎn)可以降低.Cd元素主要是可交換態(tài)為主，當(dāng)水體酸性增加時(shí)，較易釋放到水體中，被水生生物所吸收，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注.雖然Mn元素的可交換態(tài)含量較高，但由于其全量處于安全濃度范圍內(nèi)，因此風(fēng)險(xiǎn)較小.本研究中，因水庫(kù)建設(shè)導(dǎo)致的有機(jī)質(zhì)蓄積效應(yīng)對(duì)As、Cu、Mn和Pb元素的螯合固定作用較為明顯，增強(qiáng)了重金屬蓄積在沉積物中的穩(wěn)定性.但是，由于有機(jī)質(zhì)在活性有機(jī)質(zhì)的作用下，也存在礦化作用的風(fēng)險(xiǎn)，因此有機(jī)質(zhì)態(tài)重金屬元素也具有釋放的可能性.

　　3.3 重金屬賦存形態(tài)相關(guān)性分析

　　表 2分別表示8種重金屬元素的賦存形態(tài)的相 關(guān)性分析.由表 2可知，As的可交換態(tài)與有機(jī)質(zhì)態(tài)和中值粒徑呈顯著相關(guān);可還原態(tài)與硫化物態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)呈現(xiàn)顯著相關(guān);有機(jī)質(zhì)態(tài)與中值粒徑、TOC和TN均呈現(xiàn)顯著相關(guān).硫化物態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)、TN呈現(xiàn)顯著相關(guān).由表 3可知，Cd的可交換態(tài)與除殘?jiān)鼞B(tài)外的賦存形態(tài)呈顯著相關(guān);可還原態(tài)與有機(jī)質(zhì)態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)以及中值粒徑、TOC和TN呈顯著相關(guān);有機(jī)質(zhì)態(tài)與除可還原態(tài)外的指標(biāo)呈現(xiàn)顯著相關(guān);殘?jiān)鼞B(tài)與中值粒徑呈現(xiàn)顯著相關(guān).Cr的賦存形態(tài)中，除了可還原態(tài)與中值粒徑外，其余形態(tài)均與各指標(biāo)之間呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系.除了Cu的可交換態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)、硫化物態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)之外，各賦存形態(tài)之間均呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系;TOC和TN與有機(jī)質(zhì)態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)呈現(xiàn)顯著相關(guān).Mn、Ni元素各賦存形態(tài)與各指標(biāo)之間均呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系.Pb的可交換態(tài)與可還原態(tài)之間呈現(xiàn)顯著相關(guān);可還原態(tài)與有機(jī)質(zhì)態(tài)和中值粒徑呈顯著相關(guān);有機(jī)質(zhì)態(tài)與除可交換態(tài)外指標(biāo)均呈現(xiàn)顯著相關(guān);硫化物態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)、中值粒徑、TOC和TN均呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系.Zn元素的可交換態(tài)與可還原態(tài)、硫化物態(tài)呈顯著相關(guān);有機(jī)質(zhì)態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)、中值粒徑、TOC和TN呈現(xiàn)顯著相關(guān);硫化物態(tài)與中值粒徑呈現(xiàn)顯著相關(guān)關(guān)系.

　　　　表2 重金屬元素賦存形態(tài)相關(guān)性分析 　

　　本研究中，有機(jī)質(zhì)態(tài)重金屬元素均與TOC和TN呈現(xiàn)顯著正相關(guān)，表明此賦存形態(tài)受有機(jī)質(zhì)含量影響明顯.同屬于次生相的各個(gè)賦存形態(tài)之間的顯著相關(guān)關(guān)系表明各形態(tài)之間存在轉(zhuǎn)化關(guān)系.賦存形態(tài)與中值粒徑顯著相關(guān)關(guān)系表明此類重金屬的空間分布受到沉積物的吸附能力和水壩建成后改變的水文條件的影響.

　　3.4 重金屬污染水平評(píng)價(jià)

　　從重金屬污染水平結(jié)果可知(表 3)，As、Cr、Ni在研究區(qū)各河段均呈現(xiàn)無(wú)污染水平.Cd元素在各區(qū)域均呈現(xiàn)重度污染水平，尤其是在各庫(kù)區(qū)的過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)的污染水平較高，漫灣庫(kù)區(qū)的Cd污染水平明顯高于大朝山庫(kù)區(qū).Cu元素在各個(gè)庫(kù)區(qū)均呈現(xiàn)輕度-中度污染水平，在漫灣庫(kù)區(qū)的過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)污染水平最高，處于中度污染.Mn元素在漫灣庫(kù)區(qū)的河流區(qū)和過(guò)渡區(qū)呈現(xiàn)輕度污染，在漫灣庫(kù)區(qū)的湖泊區(qū)和大朝山庫(kù)區(qū)的整個(gè)河段均呈現(xiàn)中度污染水平.Pb元素在漫灣庫(kù)區(qū)的過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)均呈現(xiàn)重度污染，在其余河段處于輕度-中度污染水平.Zn元素在漫灣庫(kù)區(qū)處于輕度-中度污染水平，在大朝山庫(kù)區(qū)處于無(wú)污染狀態(tài).考慮到RSP法僅考慮次生相與原生相的比例關(guān)系，未考慮各區(qū)域環(huán)境本底值的差異和惰性金屬元素(Al、Fe)的影響，因此RSP結(jié)果僅可以表征外來(lái)源輸入導(dǎo)致影響程度，不足以表征重金屬元素對(duì)于水質(zhì)和水生生物產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)大小.考慮到本研究區(qū)重金屬污染較嚴(yán)重的河段較深，其沉積環(huán)境較難受到外界環(huán)境因素的干擾，因此污染程度比具有相同RSP值的淺水湖泊低. 具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　　表3 沉積物RSP污染水平結(jié)果

        4 結(jié)論瀾滄江中游漫灣和大朝山梯級(jí)水壩的建成和運(yùn)行，使得水中懸移質(zhì)更容易沉積，顯著改變庫(kù)區(qū)沉積物的粒徑組成.由于在過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)沉積條件較好且沉積物細(xì)顆粒含量較高，沉積物中碳、氮元素蓄積明顯.沉積物中細(xì)顆粒組分的吸附能力和有機(jī)碳的絡(luò)合作用使得重金屬元素在過(guò)渡區(qū)和湖泊區(qū)蓄積含量高于河流區(qū).沉積物中Cd和Mn的可交換態(tài)明顯高于其余提取的形態(tài)，且與其他形態(tài)相關(guān)性較高，表明其較易釋放到水環(huán)境中，形成直接的生態(tài)影響.Cu和Pb的各賦存形態(tài)以有機(jī)質(zhì)態(tài)為主，且與除可交換態(tài)外的形態(tài)均呈現(xiàn)顯著相關(guān)，表明其在有機(jī)質(zhì)礦化的情境下可能產(chǎn)生直接生態(tài)影響.其余以殘?jiān)鼞B(tài)為主的重金屬元素對(duì)河流環(huán)境影響較小.在水壩建設(shè)影響下，Cd、Mn、Pb和Cu元素在壩前地區(qū)污染水平較高，尤其是Cd以可交換態(tài)為主，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)予以重視.