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摘 要：为研究云蒙湖表层沉积物中重金属分布特征、来源及其潜在生态风险，2018年8月采集表层沉积物样品，采用电感耦合等离子体质谱法测定Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等6种重金属的含量，并将地统计学方法与GIS技术相结合分析云蒙湖湖区沉积物重金属空间分布特征，利用地积累指数法和潜在生态风险指数法进行污染状况评价，使用相关性与主成分分析法对沉积物中重金属来源进行解析。云蒙湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均值分别为62.91、9.66、56.79、93.14、0.09、11.07 mg/kg;地积累指数法评估显示，水库沉积物重金属总体污染状况为未污染或轻度污染;潜在生态风险指数RI显示，湖区RI平均值为50.12，属于低度生态风险水平;云蒙湖沉积物中Cr、Cd、Pb来源主要为工业污染和农业生产活动，Zn和Cu主要来源于水产养殖污染。
关键词：沉积物;重金属污染;空间分布;生态风险评价;云蒙湖
中图分类号：X524; TV213.3
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.09.018
引用格式：付瑶，李浩然，李欣，等.云蒙湖沉积物重金属污染特征及风险评估[J].人民黄河，2021，43（9）：94-99.
Distribution Characteristics and Risk Assessment of Heavy Metals in
Surface Sediments of Yunmeng Lake
FU Yao1， LI Haoran2， LI Xin1， ZHAO Yuqiang1， LIU Shanjun1， SHEN Henglun2
（1.Jinan Environmental Research Institute， Jinan 250014， China;
2.College of Life Sciences， Zaozhuang University， Zaozhuang 277160， China）
Abstract： In order to understand the distribution characteristics， sources and potential ecological risks of heavy metals in Yunmeng Lake， surface sediment samples were analyzed in August 2018. Concentrations of six heavy metals， including Cr， Ni， Cu， Zn， Cd and Pb were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The spatial distribution of heavy metals were analyzed by geo-statistics method and GIS technology， then risks of these heavy metals were evaluated by geo-accumulation index and potential ecological risk index and the sources were investigated by using principal component analysis and correlation analysis. The results indicate that the average contents of Cr， Ni， Cu， Zn， Cd and Pb are 62.91， 9.66， 56.79， 93.14， 0.09 and 11.07 mg/kg respectively. The Igeo shows that the pollution status of heavy metals is unpolluted and slightly polluted. According to the potential ecological risk indicators， the average value of RI in the reservoir is 50.12， suggesting a lower ecological risk. The analysis of heavy metal sources shows that Cr， Cd and Pb are greatly affected by industrial and agricultural activities and Zn and Cu are mainly from aquaculture.
Key words： surface sediments; heavy metal pollution; spatial distribution; ecological risk assessment; Yunmeng Lake
水庫作为半自然半人工水体，兼具湖泊与河流特性，其流动性差、水力停留时间长，水库生态系统与天然水域生态系统相比，更容易受到人类活动的影响。进入水体的重金属被悬浮颗粒吸附后绝大部分通过物理、化学、生物途径迅速由水相转为固相，最终进入沉积物中蓄积，使沉积物成为重金属等化学物质的主要存储库，同时当沉积物与水界面环境发生变化时，沉积物中的部分重金属会释放出来重新进入水体，造成水体二次污染，进而进入人类食物链，影响人类健康[1-3]。由于沉积物中重金属具有难降解性、生物累积性和食物链的生物放大作用等生态环境效应，因此其含量成为判别水环境质量的重要参考指标[4-5]。研究沉积物中重金属含量的时空变化，对于了解湖库污染现状，评价人类活动对湖库水环境的影响等具有重要意义。 云蒙湖原名岸堤水库，位于山东省中南部沂蒙山腹地蒙阴县，属淮河流域沂沭泗河水系，是山东省第二大人工湖，我国北方大型水库之一[6]。云蒙湖始建于1959年，库容7.49亿m3，坝高29.8 m，坝长1 665 m，湖区南北最大长度14 km，东西最大宽度4 km。其平均水深5.3 m，控制流域面积1 693.3 km2，流域内有东汶河、梓河两条支流，正常蓄水位176 m，汛期限制水位173 m，每年平均向下游供水3.79亿m3[7-8]。云蒙湖水质良好，是临沂市重要的饮用水源地。
随着工业化和城市化的快速发展，大多数湖库尤其是城市附近湖库底泥中重金属含量大大超过当地土壤背景值，对湖库生态系统造成直接影响，并威胁饮用水源安全[9-10]。云蒙湖入库支流东汶河沿程接纳了大量生活污水，且周边村落、耕地较多，农业污染相对较重。1993—2006年云蒙湖发展网箱养殖，且从未对底泥进行疏浚，对云蒙湖表层沉积物重金属污染状况及潜在生态危害还缺乏全面了解。因此，通过调查云蒙湖湖区表层沉积物中重金属（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni）含量，解析其主要来源及蓄积规律，并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法和主成分分析法对云蒙湖表层沉积物重金属污染分布特征进行评价和分析，以期为饮用水源地水库沉积物重金属生态风险管理和水环境综合治理提供依据。
1 研究方法
1.1 样品采集
參照《湖泊生态安全调查与评估技术指南》《水域生态系统观测规范》，根据云蒙湖地理位置、水动力条件等，设置10个采样点（见图1），并将湖区划分为东汶河入湖区（YM01点）、梓河入湖区（YM10点）、东汶河过渡区（YM02、YM03点）、湖泊区（YM04、YM05、YM06、YM07点，其中YM05位于防洪闸前、YM07位于坝前）、梓河过渡区（YM08、YM09点）进行分析。其中水库库尾水深较浅，船只无法到达，因此没有采集沉积物。2018年8月采用彼得森采泥器采集表层沉积物样品，并将样品置于洁净的聚乙烯塑料袋中带回实验室，经自然风干，去除杂质用玛瑙研钵研磨后，过200目筛以备分析。
1.2 样品分析与测定
表层沉积物中重金属在SH230重金属消解仪上提取，样品经0.45 μm滤膜过滤并稀释后，采用电感耦合等离子体质谱法测定沉积物中Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni等重金属含量，采用水系沉积物标准物质GSD9进行质量控制分析，重金属元素各平行样间含量的相对误差<5%。
1.3 评价方法
（1）地积累指数法。地积累指数法是德国科学家Müller提出的，被广泛应用于重金属污染评价[11]。该指数综合考虑了人类活动的影响、地球化学背景值和各地岩性差异所引起的背景值变化等因素，能直观反映重金属的污染程度[12]。其公式为
Igeo=lb[Ci/（KBi）]
式中：Igeo为地积累指数;Ci为重金属i在土壤中的含量;Bi为土壤中重金属i的化学背景值;K为考虑各地岩性差异可能会引起背景值的变化而取的系数（一般取1.5）。
根据Müller分级标准，污染程度从无污染到极度污染被分为7个等级，见表1。
（2）潜在生态风险指数法。潜在生态风险指数法是Hakanson依据重金属性质及环境行为特点，从沉积学角度提出的对沉积物重金属污染进行评价的方法[13]。该方法应用毒性相关系数的概念，综合考虑重金属区域背景值的差异、重金属的毒性在沉积物中被迁移转化的普遍规律和评价区域对重金属污染的敏感性，消除了区域差异和异源污染的影响[14]。计算公式为
RI=∑ni=1Eir=∑ni=1（TirCi/Cin）
式中：RI为底泥中多种重金属的综合潜在生态风险指数;Eir为重金属i的潜在生态风险指数;Tir为重金属i的毒性响应系数，Cd、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn的毒性响应系数分别为30、5、5、5、5、1[13];Cin为重金属含量参比值，此处选用全国土壤重金属环境背景值。
污染程度及总潜在生态风险程度所对应的参数见表2。
2 结果与讨论
2.1 云蒙湖沉积物重金属含量统计特征
云蒙湖表层沉积物中6种
重金属含量统计结果见图2（其中A为全国土壤环境背景值，B为Ⅰ类土壤质量标准）、表3。6种重金属含量最大值从大到小顺序是Cu>Zn>Cr>Pb>Ni>Cd，Cu、Cr、Zn变异较大，Pb、Ni、Cd变异较小。
参照《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）和中国土壤环境背景值[15-16]，对云蒙湖底泥重金属含量进行对比分析。由于云蒙湖位于临沂市饮用水源地核心区，按照《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995），应达到土壤环境质量标准中的Ⅰ类标准，云蒙湖表层沉积物中Cu、Zn、Cr含量超标严重，见图2。
相较于国内其他饮用水源地水库，云蒙湖表层沉积物重金属含量相对较低[4，17-27]。Cr平均含量低于山东省土壤环境背景值，但高于全国土壤环境背景值，与国内其他水库相比，低于官厅水库（64.60 mg/kg）、密云水库（77.86 mg/kg）、三峡水库（106.14 mg/kg）、大伙房水库（81.87 mg/kg）、宿鸭湖水库（78.47 mg/kg）、红枫湖水库（91.03 mg/kg）和于桥水库（67.55 mg/kg）;Cu平均含量远高于山东与全国土壤环境背景值，但低于三峡水库（60.54 mg/kg）、大伙房水库（65.20 mg/kg）、阿哈水库（79.14 mg/kg）和红枫湖水库（89.14 mg/kg）;Zn平均含量远高于山东与全国土壤环境背景值，但仅比丹江口水库（83.89 mg/kg）和于桥水库（91.20 mg/kg）高一点;Pb平均含量仅高于于桥水库（7.24 mg/kg），远低于山东和全国土壤环境背景值，以及三峡水库（54.39 mg/kg）、陆浑水库（166.31 mg/kg）、清凉山水库（105.08 mg/kg）、鹤地水库（74.51 mg/kg）以及通济桥水库（55.40 mg/kg）;Ni、Cd平均含量低于全国土壤环境背景值和官厅水库、密云水库、三峡水库等。 2.2 表层沉积物重金属空间分布特征
采用地统计学方法与GIS技术相结合的方法得到各采样点沉积物重金属含量的空间分布，见图3。由图3可知，Cr、Zn、Ni含量空间分布特征相似，均为东汶河入湖区、湖泊区含量高于梓河入湖区;Pb与Cd呈现相反的空间分布格局;对于Cu而言，湖泊区坝前Cu含量高于其他区的，且Cu含量超标严重，各区域Cu最低值也超出了全国土壤环境背景值。Cr和Zn在东汶河入湖区和过渡区及湖泊区含量较高，但是在梓河入湖区及过渡区并未发现含量超标的情况，说明两条河上游的污染状况不同。Cd的含量仅在梓河入湖区超过全国土壤环境背景值，但均未超过Ⅰ类土壤质量标准。Pb与Ni的含量均未超过全国土壤环境背景值和Ⅰ类土壤质量标准，但是Pb含量波动较Ni来说相对较大，较大值出现在东汶河过渡区、梓河过渡区和梓河入湖区，说明Pb含量从梓河入湖区到过渡区呈逐渐增大趋势，在湖泊区含量减小。Ni含量变化不大，分布较均匀。
2.3 表层沉积物重金属污染评价
（1）地积累指数。云蒙湖沉积物地积累指数与污染程度分级结果见表4。沉积物重金属总体污染状况为未污染或轻度污染，但个别点污染较严重。Cu污染状况最为严重，最高值出现在YM07点，达到Ⅳ级，为中度污染;YM04、YM05点达到Ⅲ级，为偏中度污染;YM01、YM03、YM06、YM08点为Ⅱ级，为轻度污染。Ni和Pb均为Ⅰ级，为未污染;Cr、Zn、Cd在某些点存在污染，但均为轻度污染。
（2）潜在生态风险评价。由表5可以看出，各采样点重金属综合潜在生态风险指数由大到小为YM07>YM10>YM05>YM04 >YM09>YM03>YM06>YM08>YM01>YM02。云蒙湖各重金属风险水平为Cd>Cu>Cr>Pb>Ni>Zn。整个湖区RI的平均值为50.12，属于低度生态风险水平。
2.4 表层沉积物重金属来源分析
根据Pearson相关性分析（见表6），6种重金属中Cr、Cd、Zn在0.01水平极显著正相关，说明有相同的来源或者沉积特征[27]，此外Pb和Cu与其他重金属无明显相关性。采用主成分分析法对重金属来源进行辨析，结果表明，主成分分析共提取出特征值大于1.000的主成分2个，其特征值分别为3.098和1.398，贡献率分别为51.625%和23.298%，两者累计贡献率为74.923%，完全可以反映云蒙湖沉积物中重金属元素的绝大部分信息，见表7、表8。
在第1主成分上，Cr、Zn、Cd具有较高载荷，三者之间的显著相关性说明它们具有同源性，且Cr与Zn具有相同的空间分布特征，东汶河入湖区的含量显著高于其他区域的。Cr易于迁移和转化，反映近期人类排污的影响，来源于冶金、电镀、制革、机械制造等行业，生活垃圾是Cr的另一主要来源[28-30]。水产养殖所施用的渔用饲料、养殖过程中硫酸铜鱼药等可能引起Zn、Cu等重金属污染[31-32]，且云蒙湖1993—2006年发展网箱养殖，并成为库区支柱产业，造成Zn污染[33];Cd被认为是施用农药和化肥等农业活动的标志元素[34-35]。这3种重金属元素含量变化主要受人类活动（工农业生产、生活垃圾以及水产养殖）的影响。第2主成分中Cu、Pb载荷较大，Pb一般来源于工业生产中煤、原油及含铅汽油燃烧以及机动车尾气排放[36-37]，云蒙湖中从事网箱养殖的渔民大多驾驶燃油船进行作业，造成Pb含量超标;Cu主要来源于生活污水以及水产养殖[29，32，38]。Ni含量低于全國土壤环境背景值，该元素在土壤中未积累，可能来源于土壤母质和地球化学活动。根据以上分析结果，第1主成分主要受工业污染、农业生产活动及生活垃圾的影响，第2主成分主要受水产养殖活动影响。
3 结 论
云蒙湖沉积物重金属除Ni、Pb、Cd外，平均含量均高于全国土壤环境背景值，Cr、Zn含量东汶河高、梓河低，而Cd含量则为东汶河低高、梓河高，与国内其他水源地水库相比，重金属含量相对较低。地积累指数评价结果显示，云蒙湖表层沉积物重金属总体污染状况为未污染或中度污染，研究区域内Cu污染程度较高，坝前达到重度污染;Cr、Zn、Cd均在个别点存在污染，但均为中度污染;Ni和Pb均为未污染。从潜在生态风险指数来看，云蒙湖各重金属风险水平为Cd>Cu>Cr>Pb>Ni>Zn，水库处于低度风险水平。重金属来源分析结果表明，云蒙湖沉积物中Cr、Cd、Pb主要来源为工业污染和农业生产活动，Zn和Cu则主要来源于水产养殖。
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【责任编辑 吕艳梅】
关键词：沉积物;重金属污染;空间分布;生态风险评价;云蒙湖
中图分类号：X524; TV213.3
文献标志码：A
doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.09.018
引用格式：付瑶，李浩然，李欣，等.云蒙湖沉积物重金属污染特征及风险评估[J].人民黄河，2021，43（9）：94-99.
Distribution Characteristics and Risk Assessment of Heavy Metals in
Surface Sediments of Yunmeng Lake
FU Yao1， LI Haoran2， LI Xin1， ZHAO Yuqiang1， LIU Shanjun1， SHEN Henglun2
（1.Jinan Environmental Research Institute， Jinan 250014， China;
2.College of Life Sciences， Zaozhuang University， Zaozhuang 277160， China）
Abstract： In order to understand the distribution characteristics， sources and potential ecological risks of heavy metals in Yunmeng Lake， surface sediment samples were analyzed in August 2018. Concentrations of six heavy metals， including Cr， Ni， Cu， Zn， Cd and Pb were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry. The spatial distribution of heavy metals were analyzed by geo-statistics method and GIS technology， then risks of these heavy metals were evaluated by geo-accumulation index and potential ecological risk index and the sources were investigated by using principal component analysis and correlation analysis. The results indicate that the average contents of Cr， Ni， Cu， Zn， Cd and Pb are 62.91， 9.66， 56.79， 93.14， 0.09 and 11.07 mg/kg respectively. The Igeo shows that the pollution status of heavy metals is unpolluted and slightly polluted. According to the potential ecological risk indicators， the average value of RI in the reservoir is 50.12， suggesting a lower ecological risk. The analysis of heavy metal sources shows that Cr， Cd and Pb are greatly affected by industrial and agricultural activities and Zn and Cu are mainly from aquaculture.
Key words： surface sediments; heavy metal pollution; spatial distribution; ecological risk assessment; Yunmeng Lake
水庫作为半自然半人工水体，兼具湖泊与河流特性，其流动性差、水力停留时间长，水库生态系统与天然水域生态系统相比，更容易受到人类活动的影响。进入水体的重金属被悬浮颗粒吸附后绝大部分通过物理、化学、生物途径迅速由水相转为固相，最终进入沉积物中蓄积，使沉积物成为重金属等化学物质的主要存储库，同时当沉积物与水界面环境发生变化时，沉积物中的部分重金属会释放出来重新进入水体，造成水体二次污染，进而进入人类食物链，影响人类健康[1-3]。由于沉积物中重金属具有难降解性、生物累积性和食物链的生物放大作用等生态环境效应，因此其含量成为判别水环境质量的重要参考指标[4-5]。研究沉积物中重金属含量的时空变化，对于了解湖库污染现状，评价人类活动对湖库水环境的影响等具有重要意义。 云蒙湖原名岸堤水库，位于山东省中南部沂蒙山腹地蒙阴县，属淮河流域沂沭泗河水系，是山东省第二大人工湖，我国北方大型水库之一[6]。云蒙湖始建于1959年，库容7.49亿m3，坝高29.8 m，坝长1 665 m，湖区南北最大长度14 km，东西最大宽度4 km。其平均水深5.3 m，控制流域面积1 693.3 km2，流域内有东汶河、梓河两条支流，正常蓄水位176 m，汛期限制水位173 m，每年平均向下游供水3.79亿m3[7-8]。云蒙湖水质良好，是临沂市重要的饮用水源地。
随着工业化和城市化的快速发展，大多数湖库尤其是城市附近湖库底泥中重金属含量大大超过当地土壤背景值，对湖库生态系统造成直接影响，并威胁饮用水源安全[9-10]。云蒙湖入库支流东汶河沿程接纳了大量生活污水，且周边村落、耕地较多，农业污染相对较重。1993—2006年云蒙湖发展网箱养殖，且从未对底泥进行疏浚，对云蒙湖表层沉积物重金属污染状况及潜在生态危害还缺乏全面了解。因此，通过调查云蒙湖湖区表层沉积物中重金属（Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni）含量，解析其主要来源及蓄积规律，并采用地积累指数法、潜在生态风险指数法和主成分分析法对云蒙湖表层沉积物重金属污染分布特征进行评价和分析，以期为饮用水源地水库沉积物重金属生态风险管理和水环境综合治理提供依据。
1 研究方法
1.1 样品采集
參照《湖泊生态安全调查与评估技术指南》《水域生态系统观测规范》，根据云蒙湖地理位置、水动力条件等，设置10个采样点（见图1），并将湖区划分为东汶河入湖区（YM01点）、梓河入湖区（YM10点）、东汶河过渡区（YM02、YM03点）、湖泊区（YM04、YM05、YM06、YM07点，其中YM05位于防洪闸前、YM07位于坝前）、梓河过渡区（YM08、YM09点）进行分析。其中水库库尾水深较浅，船只无法到达，因此没有采集沉积物。2018年8月采用彼得森采泥器采集表层沉积物样品，并将样品置于洁净的聚乙烯塑料袋中带回实验室，经自然风干，去除杂质用玛瑙研钵研磨后，过200目筛以备分析。
1.2 样品分析与测定
表层沉积物中重金属在SH230重金属消解仪上提取，样品经0.45 μm滤膜过滤并稀释后，采用电感耦合等离子体质谱法测定沉积物中Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、Ni等重金属含量，采用水系沉积物标准物质GSD9进行质量控制分析，重金属元素各平行样间含量的相对误差<5%。
1.3 评价方法
（1）地积累指数法。地积累指数法是德国科学家Müller提出的，被广泛应用于重金属污染评价[11]。该指数综合考虑了人类活动的影响、地球化学背景值和各地岩性差异所引起的背景值变化等因素，能直观反映重金属的污染程度[12]。其公式为
Igeo=lb[Ci/（KBi）]
式中：Igeo为地积累指数;Ci为重金属i在土壤中的含量;Bi为土壤中重金属i的化学背景值;K为考虑各地岩性差异可能会引起背景值的变化而取的系数（一般取1.5）。
根据Müller分级标准，污染程度从无污染到极度污染被分为7个等级，见表1。
（2）潜在生态风险指数法。潜在生态风险指数法是Hakanson依据重金属性质及环境行为特点，从沉积学角度提出的对沉积物重金属污染进行评价的方法[13]。该方法应用毒性相关系数的概念，综合考虑重金属区域背景值的差异、重金属的毒性在沉积物中被迁移转化的普遍规律和评价区域对重金属污染的敏感性，消除了区域差异和异源污染的影响[14]。计算公式为
RI=∑ni=1Eir=∑ni=1（TirCi/Cin）
式中：RI为底泥中多种重金属的综合潜在生态风险指数;Eir为重金属i的潜在生态风险指数;Tir为重金属i的毒性响应系数，Cd、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn的毒性响应系数分别为30、5、5、5、5、1[13];Cin为重金属含量参比值，此处选用全国土壤重金属环境背景值。
污染程度及总潜在生态风险程度所对应的参数见表2。
2 结果与讨论
2.1 云蒙湖沉积物重金属含量统计特征
云蒙湖表层沉积物中6种
重金属含量统计结果见图2（其中A为全国土壤环境背景值，B为Ⅰ类土壤质量标准）、表3。6种重金属含量最大值从大到小顺序是Cu>Zn>Cr>Pb>Ni>Cd，Cu、Cr、Zn变异较大，Pb、Ni、Cd变异较小。
参照《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995）和中国土壤环境背景值[15-16]，对云蒙湖底泥重金属含量进行对比分析。由于云蒙湖位于临沂市饮用水源地核心区，按照《土壤环境质量标准》（GB 15618—1995），应达到土壤环境质量标准中的Ⅰ类标准，云蒙湖表层沉积物中Cu、Zn、Cr含量超标严重，见图2。
相较于国内其他饮用水源地水库，云蒙湖表层沉积物重金属含量相对较低[4，17-27]。Cr平均含量低于山东省土壤环境背景值，但高于全国土壤环境背景值，与国内其他水库相比，低于官厅水库（64.60 mg/kg）、密云水库（77.86 mg/kg）、三峡水库（106.14 mg/kg）、大伙房水库（81.87 mg/kg）、宿鸭湖水库（78.47 mg/kg）、红枫湖水库（91.03 mg/kg）和于桥水库（67.55 mg/kg）;Cu平均含量远高于山东与全国土壤环境背景值，但低于三峡水库（60.54 mg/kg）、大伙房水库（65.20 mg/kg）、阿哈水库（79.14 mg/kg）和红枫湖水库（89.14 mg/kg）;Zn平均含量远高于山东与全国土壤环境背景值，但仅比丹江口水库（83.89 mg/kg）和于桥水库（91.20 mg/kg）高一点;Pb平均含量仅高于于桥水库（7.24 mg/kg），远低于山东和全国土壤环境背景值，以及三峡水库（54.39 mg/kg）、陆浑水库（166.31 mg/kg）、清凉山水库（105.08 mg/kg）、鹤地水库（74.51 mg/kg）以及通济桥水库（55.40 mg/kg）;Ni、Cd平均含量低于全国土壤环境背景值和官厅水库、密云水库、三峡水库等。 2.2 表层沉积物重金属空间分布特征
采用地统计学方法与GIS技术相结合的方法得到各采样点沉积物重金属含量的空间分布，见图3。由图3可知，Cr、Zn、Ni含量空间分布特征相似，均为东汶河入湖区、湖泊区含量高于梓河入湖区;Pb与Cd呈现相反的空间分布格局;对于Cu而言，湖泊区坝前Cu含量高于其他区的，且Cu含量超标严重，各区域Cu最低值也超出了全国土壤环境背景值。Cr和Zn在东汶河入湖区和过渡区及湖泊区含量较高，但是在梓河入湖区及过渡区并未发现含量超标的情况，说明两条河上游的污染状况不同。Cd的含量仅在梓河入湖区超过全国土壤环境背景值，但均未超过Ⅰ类土壤质量标准。Pb与Ni的含量均未超过全国土壤环境背景值和Ⅰ类土壤质量标准，但是Pb含量波动较Ni来说相对较大，较大值出现在东汶河过渡区、梓河过渡区和梓河入湖区，说明Pb含量从梓河入湖区到过渡区呈逐渐增大趋势，在湖泊区含量减小。Ni含量变化不大，分布较均匀。
2.3 表层沉积物重金属污染评价
（1）地积累指数。云蒙湖沉积物地积累指数与污染程度分级结果见表4。沉积物重金属总体污染状况为未污染或轻度污染，但个别点污染较严重。Cu污染状况最为严重，最高值出现在YM07点，达到Ⅳ级，为中度污染;YM04、YM05点达到Ⅲ级，为偏中度污染;YM01、YM03、YM06、YM08点为Ⅱ级，为轻度污染。Ni和Pb均为Ⅰ级，为未污染;Cr、Zn、Cd在某些点存在污染，但均为轻度污染。
（2）潜在生态风险评价。由表5可以看出，各采样点重金属综合潜在生态风险指数由大到小为YM07>YM10>YM05>YM04 >YM09>YM03>YM06>YM08>YM01>YM02。云蒙湖各重金属风险水平为Cd>Cu>Cr>Pb>Ni>Zn。整个湖区RI的平均值为50.12，属于低度生态风险水平。
2.4 表层沉积物重金属来源分析
根据Pearson相关性分析（见表6），6种重金属中Cr、Cd、Zn在0.01水平极显著正相关，说明有相同的来源或者沉积特征[27]，此外Pb和Cu与其他重金属无明显相关性。采用主成分分析法对重金属来源进行辨析，结果表明，主成分分析共提取出特征值大于1.000的主成分2个，其特征值分别为3.098和1.398，贡献率分别为51.625%和23.298%，两者累计贡献率为74.923%，完全可以反映云蒙湖沉积物中重金属元素的绝大部分信息，见表7、表8。
在第1主成分上，Cr、Zn、Cd具有较高载荷，三者之间的显著相关性说明它们具有同源性，且Cr与Zn具有相同的空间分布特征，东汶河入湖区的含量显著高于其他区域的。Cr易于迁移和转化，反映近期人类排污的影响，来源于冶金、电镀、制革、机械制造等行业，生活垃圾是Cr的另一主要来源[28-30]。水产养殖所施用的渔用饲料、养殖过程中硫酸铜鱼药等可能引起Zn、Cu等重金属污染[31-32]，且云蒙湖1993—2006年发展网箱养殖，并成为库区支柱产业，造成Zn污染[33];Cd被认为是施用农药和化肥等农业活动的标志元素[34-35]。这3种重金属元素含量变化主要受人类活动（工农业生产、生活垃圾以及水产养殖）的影响。第2主成分中Cu、Pb载荷较大，Pb一般来源于工业生产中煤、原油及含铅汽油燃烧以及机动车尾气排放[36-37]，云蒙湖中从事网箱养殖的渔民大多驾驶燃油船进行作业，造成Pb含量超标;Cu主要来源于生活污水以及水产养殖[29，32，38]。Ni含量低于全國土壤环境背景值，该元素在土壤中未积累，可能来源于土壤母质和地球化学活动。根据以上分析结果，第1主成分主要受工业污染、农业生产活动及生活垃圾的影响，第2主成分主要受水产养殖活动影响。
3 结 论
云蒙湖沉积物重金属除Ni、Pb、Cd外，平均含量均高于全国土壤环境背景值，Cr、Zn含量东汶河高、梓河低，而Cd含量则为东汶河低高、梓河高，与国内其他水源地水库相比，重金属含量相对较低。地积累指数评价结果显示，云蒙湖表层沉积物重金属总体污染状况为未污染或中度污染，研究区域内Cu污染程度较高，坝前达到重度污染;Cr、Zn、Cd均在个别点存在污染，但均为中度污染;Ni和Pb均为未污染。从潜在生态风险指数来看，云蒙湖各重金属风险水平为Cd>Cu>Cr>Pb>Ni>Zn，水库处于低度风险水平。重金属来源分析结果表明，云蒙湖沉积物中Cr、Cd、Pb主要来源为工业污染和农业生产活动，Zn和Cu则主要来源于水产养殖。
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