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本文分析测定了北运河沉积物中Cr、Co、Mn、Ni、As、Cd、Cu、Pb、Zn、Tl及稀土元素的总量,并对其进行了BCR法逐级提取。在此基础上,运用多种化学统计方法对北运河沉积物中重金属的空间分布、赋存形态、来源、迁移规律进行了研究,并对研究区的重金属潜在生态风险进行了评价。北运河中各元素的含量水平为:As:3.42~15.62mg/kg;Cd:0.08~1.93 mg/kg;Co:8.79~19.09 mg/kg;Cr:41.97~156.87 mg/kg;Cu:17.17~316.15 mg/kg;Hg:0.01~0.44 mg/kg;Mn:379.51~653.71 mg/kg;Ni:14.74~55.95 mg/kg;Pb:15.90~92.50 mg/kg;Zn:66.50~741.91 mg/kg;Tl:0.43~0.85 mg/kg。其中,各金属元素在S4点及下游的S13、S14和S15点含量较高,呈现富集现象。用BCR法对沉积物重金属的赋存形态进行研究的结果显示,其主要以残渣态形式存在,含量高于80%。As、Cd、Co、Mn、Ni、Zn、Cr、Cu、Pb的可提取态范围为0.13~0.41mg/kg、0.01~0.20mg/kg、0.31~0.87mg/kg、8.05~37.59mg/kg、0.40~2.62mg/kg、3.35~71.73 mg/kg、1.18~2.97mg/kg、0.83~22.33mg/kg和0.31~2.25 mg/kg。化学统计分析结果发现,Cr、Co、Ni、Cu、Y、Pb与相关性有机及硫化物态较强,而Mn、Zn、As、Cd则与可交换及碳酸盐态、铁锰氧化及氢氧化物态相关性较强。分析北运河中重金属的来源发现,其金属富集现象与大气颗粒物中的金属富集类似,结合前人对北京重金属干湿沉降通量等方面的研究,推断大气颗粒物中的重金属对北运河沉积物中的重金属有较大贡献率,而其主要是通过雨水径流的方式进入河流。计算北运河中重金属的潜在生态风险系数发现,北运河平均生态风险指数达到287.57,处于高污染程度,其中Cd为潜在生态风险贡献最大的重金属元素,单项风险指数达到195.42,属于很高污染程度。北运河沉积物中的稀土元素总量平均值为168.0,低于北美页岩而略高于上地壳含量。元素浓度变化范围在0.31μg/g(Lu)~74.12μg/g(Ce)之间,含量的大小顺序均为Ce>La>Nd>Pr>Gd>Sm>Dy>Er>Yb>Eu>Ho>Tb>Tm>Lu。经页岩标准化后,表现出轻稀土富集而重金属亏损的特点,其中Gd正异常明显。稀土元素均以残渣态为主,含量高于87%。BCR连续提取法提取的形态含量顺序为:残渣态>铁锰氧化-氢氧化物态>可交换及碳酸盐态>有机及硫化物态。本文运用多种手段研究北运河沉积物中重金属的污染状况,为研究受城市化影响严重的河流污染情况提供先例,也为北运河的污染治理提供凭据。