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摘要：通过对海门市主要内河底泥中重金属监测结果的分析，指出内河底泥的污染现状及其变化趋势，为改善海门主要内河底泥质量提供有用的建议。
关键词：底泥重金属 污染现状 变化趋势
The "eleventh five-year plan" period haimen main river of the sediment of heavy metal pollution survey
Zhang haifeng
（Environmental monitoring station haimen, Haimen Jiangsu226100）
Abstract:Based on the main river sediment heavy metals in haimen monitoring results, and points out that the analysis of the present situation and inland river sediment pollution change trend, to improve the production condition inland sediment quality mainly provides useful advice
Keywords: SedimentHeavy metalPollution situation Change trend
研究表明，受污染的水-沉积物系统中，液态和固态之间存在着非常复杂的物理、化学和生物学过程，它们的相关变化依赖于水环境条件和沉积物的来源和构成。由于水体中的重金属元素污染物不易降解，大部分会迅速地由液相转入固相中，即迅速的结合到悬浮物和沉积物中。结合于悬浮物中的重金属元素在被水流搬运的过程中，当负荷超过搬运能力时，最终转入沉积物中，导致沉积物中重金属元素的含量比相应液相中重金属元素的含量高出很多倍。累积在底泥中的重金属元素不是固定不变的，在一定条件下，重金属元素会再次进入水体中造成二次污染，是一个潜在的二次污染源。沉积物具有反映水系统状况的意义，是水体污染的指示剂，其环境质量在很大程度上反映着水体的污染状况。因此对底泥中重金属元素的调查与研究具有什么重要的意义。
1、 底泥监测概况
1.1概况
“十一五”期间，海门市对主要河流海门河、通启河、通吕河、圩角河开展了内河底质监测，共布设了5个监测断面，底泥监测断面与河流水质常规采样点位一致，分别为通启河常乐闸断面、通吕河货隆大桥断面、通启河海洪大桥断面、海门河东洲大桥断面、圩角河秀山大桥断面。监测频次为每年一次，主要监测项目为总砷、总汞、总铬、总镉、总铅、总铜6个项目。
1.2样品采集
底泥监测点采用GPS确定采样点具体位置，采用抓斗式采样器采集样品。
1.3样品预处理
采样后样品置于样品袋中密封保存，运至实验室。将样品中剔除杂物，采用自然风干的方法对底泥进行脱水处理，磨碎后再进行分筛制备，并测定底泥样品中的含水量。
1.4样品分析方法
样品分析方法见表1
表1底泥监测项目分析方法
监测项目 分析方法及标准
总砷 《土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法 第2部分：土壤中总砷的测定》（GB/T22105.2-2008）
总汞 《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》（GB/T22105.1-2008）
总铬 《土壤质量 总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》HJ491-2009
总镉 《土壤质量 铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T17141-1997
总铅 《土壤质量 铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T17141-1997
总铜 《土壤质量 铜的测定火焰原子吸收分光光度法》GB/T17138-1997
2.评价方法与评价标准
2.1评价方法
底质中各污染物单项评价中污染指数计算公式：
式中： ——污染指数；——污染物实测值； ——污染物评价标准。
底质综合评价采用内梅罗综合污染指数：
式中：——底质综合污染指数； ——各单项指标中最高值；
——各单项指标的均值。
底质变化趋势定量分析采用spearman秩相关系数法，秩相关系数rs计算方法如下：
式中:di=Xi-Yi；
Xi－时间周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号；
Yi－按时间顺序排列的序号；
N－时间周期数（如5年、5月等）
当rs＞Wp则表明变化趋势有显著意义，如果rs是负值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势或好转趋势；如果rs为正值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势或加重趋势；当rs≤Wp则表明变化趋势没有显著意义：说明在评价时段内底泥变化稳定或平稳。
2.2评价标准
由于国内没有统一明确的底泥评价标准，本文评价标准以南通市1987年农业土壤背景调查结果为参照值，标准见表2。分级标准见表3。
表2 农业土壤中部分元素评价标准单位：毫克/千克
元素 汞 砷 铅 镉 铬 铜
含量 0.113 5.86 25.3 0.557 57.1 27.5
表3 底质分级标准
污染等级 污染状况 综合污染指数
Ⅰ 安全 Ph≤1.0
Ⅱ 轻污染 1.0＜Ph≤5.0
Ⅲ 中污染 5.0＜Ph≤10
Ⅳ 重污染 10＜Ph≤20
Ⅴ 严重污染 20＜Ph
3、现状评价与趋势分析
3.1底泥现状
2010年全市主要内河底质均受到不同程度的污染，污染等级为Ⅱ级，属轻污染。全市内河底质的铬、铅、砷和铜全部超过标准，镉和汞的污染也较为普遍。各项监测结果见表4.
按综合污染指数由大到小排列，海门市內河底泥污染程度由重到轻依次为海门河>圩角河>通吕河>通启河>。
表42010年海门市内河底质监测评价结果表单位：毫克/千克
区域 项目 综合污染指数 污染等级 污染状况
汞 砷 铅 镉 铬 铜
通启河 0.080 8.95 28.8 0.11 68.2 21.6 1.26 Ⅱ 轻污染
通吕河 0.090 9.50 29.4 0.15 66.5 23.9 1.34 Ⅱ 轻污染
海门河 0.090 11.90 30.7 0.19 64.7 21.2 1.61 Ⅱ 轻污染
圩角河 0.090 10.90 30.6 0.10 74.3 21.5 1.50 Ⅱ 轻污染
3.2变化趋势
“十一五”期间，全市内河底泥监测评价结果见表5，采用秩相关系数法对内河底泥综合污染指数进行趋势分析（表6、图1），结果表明：
通启河底泥综合污染指数无变化，底泥质量无变化，砷、镉和铜浓度总体上呈下降趋势，其它污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
通吕河底泥综合污染指数呈不显著上升趋势，底泥质量无明显变化，底泥中各污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
海门河底泥综合污染指数不显著上升趋势, 底泥质量无明显变化，底泥中各污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
圩角河底泥综合污染指数呈不显著上升趋势，底泥质量无明显变化，铅和铬浓度总体上呈上升趋势，铜浓度呈下降趋势，其它污染物基本呈震荡式变化趋势。
表5 2006～2010年内河底质监测结果单位：毫克/千克
区域 年份 项目 综合污染指数 污染级别
汞 砷 铅 镉 铬 铜
通启河 2006 0.040 0.49 30.2 0.22 81.8 34.8 1.15 Ⅱ
2007 0.090 11.2 30.1 0.61 44.6 25.6 1.56 Ⅱ
2008 0.090 9.61 32.2 0.56 45.6 28.4 1.39 Ⅱ
2009 0.070 9.41 24.2 0.14 62.8 26.8 1.31 Ⅱ
2010 0.080 8.95 28.8 0.11 68.2 21.6 1.26 Ⅱ
通吕河 2006 0.020 0.82 32.4 0.23 72.6 33.4 1.05 Ⅱ
2007 0.100 7.71 39.9 0.71 35.6 23.0 1.35 Ⅱ
2008 0.100 9.97 31.0 0.42 39.2 28.8 1.41 Ⅱ
2009 0.080 9.35 28.6 0.13 66.7 25.6 1.32 Ⅱ
2010 0.090 9.50 29.4 0.15 66.5 23.9 1.34 Ⅱ
海门河 2006 0.080 0.41 31.6 0.27 72.7 34.7 1.08 Ⅱ
2007 0.110 9.92 20.7 0.53 43.4 25.0 1.39 Ⅱ
2008 0.100 8.85 34.5 0.58 43.2 30.4 1.32 Ⅱ
2009 0.080 8.94 26.8 0.17 57.0 24.7 1.25 Ⅱ
2010 0.090 11.90 30.7 0.19 64.7 21.2 1.61 Ⅱ
圩角河 2006 0.050 0.52 28.7 0.31 73.0 37.4 1.12 Ⅱ
2007 0.080 12.20 25.6 0.56 35.2 27.8 1.65 Ⅱ
2008 0.100 9.95 27.4 0.73 46.3 27.4 1.44 Ⅱ
2009 0.070 8.79 27.7 0.10 64.2 22.3 1.23 Ⅱ
2010 0.090 10.90 30.6 0.10 74.3 21.5 1.50 Ⅱ
表62006～2010年內河底质综合污染指数趋势分析
年份 通启河 通吕河 海门河 圩角河
2006 1.15 1.05 1.08 1.12
2007 1.56 1.35 1.39 1.65
2008 1.39 1.41 1.32 1.44
2009 1.31 1.32 1.25 1.23
2010 1.26 1.34 1.61 1.50
rs 0 0.2 0.6 0.3
趋势判断 无变化 上升 不显 上升 不显 上升 不显
图12006-2010年海门市主要河流底泥综合污染指数趋势图
4、结果分析
“十一五”期间，海门市加大了创建国家生态城市的步伐，对环境质量的要求提升到了一个新的高度，加大了对海门主要河流的治理力度，在调查摸底的基础上，开展了通启河、通吕河沿岸企业综合整治工程，加快了沿河排污管网建设。对城区河流海门河、圩角河开展综合整治工程，对河流的部分区域进行了清淤处理，使得河流底质的质量有所好转。海门市的环境综合整治使得主要河流底泥中重金属污染整体上得到了有效控制。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：底泥重金属 污染现状 变化趋势
The "eleventh five-year plan" period haimen main river of the sediment of heavy metal pollution survey
Zhang haifeng
（Environmental monitoring station haimen, Haimen Jiangsu226100）
Abstract:Based on the main river sediment heavy metals in haimen monitoring results, and points out that the analysis of the present situation and inland river sediment pollution change trend, to improve the production condition inland sediment quality mainly provides useful advice
Keywords: SedimentHeavy metalPollution situation Change trend
研究表明，受污染的水-沉积物系统中，液态和固态之间存在着非常复杂的物理、化学和生物学过程，它们的相关变化依赖于水环境条件和沉积物的来源和构成。由于水体中的重金属元素污染物不易降解，大部分会迅速地由液相转入固相中，即迅速的结合到悬浮物和沉积物中。结合于悬浮物中的重金属元素在被水流搬运的过程中，当负荷超过搬运能力时，最终转入沉积物中，导致沉积物中重金属元素的含量比相应液相中重金属元素的含量高出很多倍。累积在底泥中的重金属元素不是固定不变的，在一定条件下，重金属元素会再次进入水体中造成二次污染，是一个潜在的二次污染源。沉积物具有反映水系统状况的意义，是水体污染的指示剂，其环境质量在很大程度上反映着水体的污染状况。因此对底泥中重金属元素的调查与研究具有什么重要的意义。
1、 底泥监测概况
1.1概况
“十一五”期间，海门市对主要河流海门河、通启河、通吕河、圩角河开展了内河底质监测，共布设了5个监测断面，底泥监测断面与河流水质常规采样点位一致，分别为通启河常乐闸断面、通吕河货隆大桥断面、通启河海洪大桥断面、海门河东洲大桥断面、圩角河秀山大桥断面。监测频次为每年一次，主要监测项目为总砷、总汞、总铬、总镉、总铅、总铜6个项目。
1.2样品采集
底泥监测点采用GPS确定采样点具体位置，采用抓斗式采样器采集样品。
1.3样品预处理
采样后样品置于样品袋中密封保存，运至实验室。将样品中剔除杂物，采用自然风干的方法对底泥进行脱水处理，磨碎后再进行分筛制备，并测定底泥样品中的含水量。
1.4样品分析方法
样品分析方法见表1
表1底泥监测项目分析方法
监测项目 分析方法及标准
总砷 《土壤质量 总汞、总砷、总铅的测定原子荧光法 第2部分：土壤中总砷的测定》（GB/T22105.2-2008）
总汞 《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》（GB/T22105.1-2008）
总铬 《土壤质量 总铬的测定火焰原子吸收分光光度法》HJ491-2009
总镉 《土壤质量 铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T17141-1997
总铅 《土壤质量 铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法》GB/T17141-1997
总铜 《土壤质量 铜的测定火焰原子吸收分光光度法》GB/T17138-1997
2.评价方法与评价标准
2.1评价方法
底质中各污染物单项评价中污染指数计算公式：
式中： ——污染指数；——污染物实测值； ——污染物评价标准。
底质综合评价采用内梅罗综合污染指数：
式中：——底质综合污染指数； ——各单项指标中最高值；
——各单项指标的均值。
底质变化趋势定量分析采用spearman秩相关系数法，秩相关系数rs计算方法如下：
式中:di=Xi-Yi；
Xi－时间周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号；
Yi－按时间顺序排列的序号；
N－时间周期数（如5年、5月等）
当rs＞Wp则表明变化趋势有显著意义，如果rs是负值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈下降趋势或好转趋势；如果rs为正值，则表明在评价时段内有关统计量指标变化呈上升趋势或加重趋势；当rs≤Wp则表明变化趋势没有显著意义：说明在评价时段内底泥变化稳定或平稳。
2.2评价标准
由于国内没有统一明确的底泥评价标准，本文评价标准以南通市1987年农业土壤背景调查结果为参照值，标准见表2。分级标准见表3。
表2 农业土壤中部分元素评价标准单位：毫克/千克
元素 汞 砷 铅 镉 铬 铜
含量 0.113 5.86 25.3 0.557 57.1 27.5
表3 底质分级标准
污染等级 污染状况 综合污染指数
Ⅰ 安全 Ph≤1.0
Ⅱ 轻污染 1.0＜Ph≤5.0
Ⅲ 中污染 5.0＜Ph≤10
Ⅳ 重污染 10＜Ph≤20
Ⅴ 严重污染 20＜Ph
3、现状评价与趋势分析
3.1底泥现状
2010年全市主要内河底质均受到不同程度的污染，污染等级为Ⅱ级，属轻污染。全市内河底质的铬、铅、砷和铜全部超过标准，镉和汞的污染也较为普遍。各项监测结果见表4.
按综合污染指数由大到小排列，海门市內河底泥污染程度由重到轻依次为海门河>圩角河>通吕河>通启河>。
表42010年海门市内河底质监测评价结果表单位：毫克/千克
区域 项目 综合污染指数 污染等级 污染状况
汞 砷 铅 镉 铬 铜
通启河 0.080 8.95 28.8 0.11 68.2 21.6 1.26 Ⅱ 轻污染
通吕河 0.090 9.50 29.4 0.15 66.5 23.9 1.34 Ⅱ 轻污染
海门河 0.090 11.90 30.7 0.19 64.7 21.2 1.61 Ⅱ 轻污染
圩角河 0.090 10.90 30.6 0.10 74.3 21.5 1.50 Ⅱ 轻污染
3.2变化趋势
“十一五”期间，全市内河底泥监测评价结果见表5，采用秩相关系数法对内河底泥综合污染指数进行趋势分析（表6、图1），结果表明：
通启河底泥综合污染指数无变化，底泥质量无变化，砷、镉和铜浓度总体上呈下降趋势，其它污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
通吕河底泥综合污染指数呈不显著上升趋势，底泥质量无明显变化，底泥中各污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
海门河底泥综合污染指数不显著上升趋势, 底泥质量无明显变化，底泥中各污染物浓度基本呈震荡式变化趋势。
圩角河底泥综合污染指数呈不显著上升趋势，底泥质量无明显变化，铅和铬浓度总体上呈上升趋势，铜浓度呈下降趋势，其它污染物基本呈震荡式变化趋势。
表5 2006～2010年内河底质监测结果单位：毫克/千克
区域 年份 项目 综合污染指数 污染级别
汞 砷 铅 镉 铬 铜
通启河 2006 0.040 0.49 30.2 0.22 81.8 34.8 1.15 Ⅱ
2007 0.090 11.2 30.1 0.61 44.6 25.6 1.56 Ⅱ
2008 0.090 9.61 32.2 0.56 45.6 28.4 1.39 Ⅱ
2009 0.070 9.41 24.2 0.14 62.8 26.8 1.31 Ⅱ
2010 0.080 8.95 28.8 0.11 68.2 21.6 1.26 Ⅱ
通吕河 2006 0.020 0.82 32.4 0.23 72.6 33.4 1.05 Ⅱ
2007 0.100 7.71 39.9 0.71 35.6 23.0 1.35 Ⅱ
2008 0.100 9.97 31.0 0.42 39.2 28.8 1.41 Ⅱ
2009 0.080 9.35 28.6 0.13 66.7 25.6 1.32 Ⅱ
2010 0.090 9.50 29.4 0.15 66.5 23.9 1.34 Ⅱ
海门河 2006 0.080 0.41 31.6 0.27 72.7 34.7 1.08 Ⅱ
2007 0.110 9.92 20.7 0.53 43.4 25.0 1.39 Ⅱ
2008 0.100 8.85 34.5 0.58 43.2 30.4 1.32 Ⅱ
2009 0.080 8.94 26.8 0.17 57.0 24.7 1.25 Ⅱ
2010 0.090 11.90 30.7 0.19 64.7 21.2 1.61 Ⅱ
圩角河 2006 0.050 0.52 28.7 0.31 73.0 37.4 1.12 Ⅱ
2007 0.080 12.20 25.6 0.56 35.2 27.8 1.65 Ⅱ
2008 0.100 9.95 27.4 0.73 46.3 27.4 1.44 Ⅱ
2009 0.070 8.79 27.7 0.10 64.2 22.3 1.23 Ⅱ
2010 0.090 10.90 30.6 0.10 74.3 21.5 1.50 Ⅱ
表62006～2010年內河底质综合污染指数趋势分析
年份 通启河 通吕河 海门河 圩角河
2006 1.15 1.05 1.08 1.12
2007 1.56 1.35 1.39 1.65
2008 1.39 1.41 1.32 1.44
2009 1.31 1.32 1.25 1.23
2010 1.26 1.34 1.61 1.50
rs 0 0.2 0.6 0.3
趋势判断 无变化 上升 不显 上升 不显 上升 不显
图12006-2010年海门市主要河流底泥综合污染指数趋势图
4、结果分析
“十一五”期间，海门市加大了创建国家生态城市的步伐，对环境质量的要求提升到了一个新的高度，加大了对海门主要河流的治理力度，在调查摸底的基础上，开展了通启河、通吕河沿岸企业综合整治工程，加快了沿河排污管网建设。对城区河流海门河、圩角河开展综合整治工程，对河流的部分区域进行了清淤处理，使得河流底质的质量有所好转。海门市的环境综合整治使得主要河流底泥中重金属污染整体上得到了有效控制。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。