开封是我国北方著名的“水城”,流经的河流对开封城市发展起到举足轻重的作用。本研究选取了开封市老工业区、老城区和新开发区的代表河流化肥河、黄汴河和马家河为研究对象,基于实地调查结果,分别在化肥河布设4个采样点,黄汴河布设5个采样点,马家河布设4个采样点,开展开封市不同功能区河流底泥重金属污染分布研究。该研究有助于全面了解开封市不同功能区河流底泥重金属污染情况,可为开展城市河流及其两侧的生态环境建设提供依据。在实验基础上,探析开封市不同功能区河流底泥重金属污染空间分布特征以及重金属污染来源,基于单因子污染指数法和内梅罗污染指数法,并采用改进的Hakanson潜在生态风险指数法分析评价开封市不同功能区河流以及底泥的污染情况。主要研究结果如下:(1)开封市不同功能区河流水体和底泥重金属含量状况。开封市河流水体均未达到地表水环境质量Ⅱ类标准,河流水体中重金属Cd、Zn、Pb和As空间变异系数高于140%,空间变化程度大。不同功能区河流水体中重金属含量表现出较大差异。就Cd和Zn含量来看,表现为老工业区>老城区>新开发区,Cu为老城区>老工业区>新开发区,As含量表现为新开发区>老工业区>老城区,Pb和Cr为老工业区>新开发区>老城区。不同功能区河流底泥重金属含量分布特征:位于老工业区的化肥河底泥中重金属Cd、Zn、Cu、As、Pb、Ni和Cr的平均含量明显高于老城区黄汴河和新开发区马家河底泥重金属含量,老城区和新开发区河流底泥重金属As、Cr含量存在较大差异,As含量表现为老城区>新开发区,Cr含量表现为新开发区>老城区,其余重金属含量差别不大。(2)不同功能区河流底泥重金属污染状况评价。基于单因子污染指数法评价结果表明:位于老工业区的化肥河底泥中Cd、Zn、Cu和Pb为重污染级,As为中污染级,Cr和Ni为轻污染级;位于老城区的黄汴河底泥重金属Cd为重污染级,Zn、Cu和Pb为轻污染级,Cr、Ni和As为清洁级;位于新开发区的马家河底泥重金属Zn和Cd为重污染级,Cu为中污染级,As、Pb和Cr为轻污染级,Ni为清洁级。基于内梅罗污染指数法评价结果表明:位于老工业区的化肥河和位于老城区的黄汴河以及位于新开发区的马家河均表现为重度污染级,河流底泥污染状况不容乐观。各功能区河流底泥重金属污染的潜在生态风险评价结果为:位于老工业区的化肥河表现为很强生态风险程度的VI等级,位于老城区的黄汴河和位于新开发区的马家河则均表现为强的生态风险程度。(3)各功能区底泥重金属形态分布特征与生物有效性分析。河流底泥重金属形态分析结果表明:不同功能区内重金属形态分布呈现出不同规律。位于老工业区的化肥河底泥重金属Cd和Zn以FM(铁锰氧化物结合态)、OR(有机结合态)为主,Cu和Cr以OR和RE(残渣态)为主,Pb、As和Ni以RE和FM为主。位于老城区的黄汴河7种重金属均以RE和FM为主,位于新开发区马家河的河流底泥重金属除Cu以RE和OR为主,其余重金属以RE和FM为主。生物有效态的含量分析结果显示开封底泥重金属Cd生物有效态含量高,生物可利用性高,其次为Zn、Cu、Ni、Pb、Cr、As。(4)开封市河流底泥中重金属污染来源分析。Pb同位素分析结果显示:老工业区的化肥河Pb同位素结果与选取的工业污染土壤结果相似,位于老城区的黄汴河和新开发区的马家河底泥Pb同位素结果相似,对比分析结果,显示这两个功能区底泥重金属Pb同位素与开封市相对清洁土壤的Pb同位素分析结果接近,说明这两个功能区底泥Pb污染程度轻。结合因子分析和相关性分析结果,认为老工业区底泥重金属主要来自工业活动,老城区黄汴河污染主要来自生活污水的排放和交通活动汽车尾气的排放。(5)老工业区化肥河典型样点四种植物重金属富集特征及河流污染治理建议。通过对化肥河典型样点河床及阶地上四种植物葎草、白茅、芦苇、狗牙根富集系数的分析,发现葎草地上部分(茎叶)对Cd的富集效果优于其他重金属。芦苇地上部分对Cr富集效果明显。白茅地上部分对Zn的富集效果明显,狗牙根地上部分对Ni、Zn和Pb的富集系数较为明显。然而,从迁移系数结果来看,葎草运输Cd、Pb的能力较强,狗牙根对Zn迁移系数高,芦苇对重金属Cu、Cd、Ni和Zn向上运输的能力较强。对四种重金属富集系数和迁移系数的综合比较,可以考虑将狗牙根用于河流底泥重金属Pb污染治理的植物。还需要进一步研究分析狗牙根对Pb的耐受程度。