5.7.1 沘江铅锌重金属时空分异特征
露天采矿所产生的残留物经侵蚀、风化和地表径流作用进入河流中，导致水体和沉积物中的重金属（如Zn、Cd和Pb）浓度增加（Cidu et al.，2011；刘瑞平等，2018）。加之，矿山开采导致矿区较严重的水土流失，使土壤中携带的大量重金属污染物直接排入河道（Cruz et al.，2019）。此时重金属污染物进入河流系统时基本上是未经稀释的，所以浓度非常高。矿区周边河段水体和沉积物中重金属含量极高，而矿区下游河段重金属的含量及风险程度与矿区距离有密切关系（李永华等，2007；Foulds et al.，2012；Béjar et al.，2018）。因此，铅锌矿山影响下的河流中重金属Pb和Zn含量在空间上存在很大差异性。本章结果表明，矿区河段水体、床沙和悬沙中重金属Pb和Zn含量均远远超过矿区上游河段（图5-16），和以往研究结果一致（表5-2）。而泥沙具有较强的吸附和储存能力，因此，泥沙中重金属Pb和Zn含量远远超过其在水体中的含量（易琦等，2013），与本章研究结果一致。枯水期和汛期，水体中重金属Pb含量均低于检出限，而床沙中重金属Pb含量很高，说明大多数重金属Pb污染物易存于床沙中（图5-16 a和c），主要是重金属Pb易吸附于沉积物而发生沉淀的缘故（Yabe et al.，2018）。对于重金属Zn，枯水期河段水体和床沙中重金属Zn含量远远超过汛期（图5-16 b和d），说明汛期河流重金属Zn污染物发生迁移或被稀释。悬沙和床沙中重金属Zn含量之间无明显差异（图5-16 d），说明重金属Zn主要以颗粒态形式进行传输迁移，与Wen等（2013）的研究结果一致。
图5-16 沘江流域铅锌重金属含量在不同介质中的变化
汛期，悬沙中Pb和Zn的含量一方面受矿业活动影响，另一方面可能是受底泥的再悬浮过程影响，兰坪金顶矿区下游的沉积物（床沙和悬沙）中重金属含量不断降低，主要是通过固相沉淀和通过未污染的支流和雨水稀释，造成污染物迁移和衰减等过程（易琦等，2013）。悬沙中重金属含量的变化趋势与流量、流速有密切关系（Eder et al.，2010；Galván et al.，2016）。高流量下，自然衰减过程主要是来自雨水稀释。在低流量时，自然衰减过程主要是固相沉淀，并通过未污染的表面或地下水流入而稀释（Cidu et al.，2011）。矿区下游河段悬沙中Zn含量高于床沙，主要是由于汛期水流量增大，在河水稀释的同时底部沉积物受到干扰再次悬浮进入河流中。在低流速时，悬沙中重金属易于沉积和富集在底泥中（Wen et al.，2013）。枯水期，沘江含沙量极低，无法采集到河流悬沙样，因此本章仅研究汛期河流悬沙中Pb和Zn含量的变化，而无法比较枯水期和汛期之间的差异性。
与以往研究相比（表5-2），近10年，兰坪金顶矿区对沘江下游河段中重金属污染的影响是在逐渐减小，但在接近澜沧江汇入口的泥沙中Pb和Zn总含量仍然很高（图5-12和图5-14），说明金顶矿业活动对沘江下游水环境，甚至干流澜沧江的水安全存在潜在威胁，重金属污染物可能以溶解态或颗粒态形式被释放进入澜沧江。沘江的汇入导致澜沧江干流功果桥坝上悬沙中Pb和Zn含量明显超过土壤背景值，比如，Zn最高含量高于云南省背景值13.6倍（傅开道等，2016），以及澜沧江干流的鱼体中存在重金属富集（Zhang etal.，2019）。重金属在河道内的迁移传输过程比较复杂，可能与流量、流速等水文条件有关，或与重金属元素在水体和沉积物界面之间的交互作用有关，有待以后进一步的研究。(https://www.daowen.com)
表5-2 沘江不同介质中铅锌重金属含量统计
注：水体中重金属含量单位为mg·L-1；沉积物中重金属含量单位为mg·kg-1。
季节上，河流中重金属污染物在不同季节发生迁移、转化和衰减等过程，导致Pb和Zn含量存在明显的季节差异（Gozzard et al.，2011；Wen et al.，2013）。一方面，是不同季节重金属污染来源不同。Wen等（2013）认为，在汛期，河道中溶解态Zn浓度较高的主要原因是土壤侵蚀和采矿活动，因为攀枝花和南岭矿区表土中的Zn含量很高。而在枯水期，主要是非采矿工业活动和废物处理的贡献。在本次研究中，水体中Zn含量在样点S7、S10、S12、S15和S16均表现枯水期高于汛期，而样点S8、S17和S18表现为汛期高于枯水期，说明存在季节差异。汛期在暴雨冲刷下，矿山固体废弃颗粒物和被淋滤出的Pb、Zn和Cd等微量元素经南大沟被带入沘江（缪福俊等，2011）。而枯水期可能存在着其他的污染来源。另一方面，是不同季节的河流流量、流速等因素导致河流自身净化作用和重金属在河流中迁移、吸附等过程不同（Cidu et al.，2011；Ciszewski，2019）。例如，Gozzard等（2011）的研究发现，下游水体中Zn含量不断降低一是因为矿物的吸附和共沉淀作用。在低流量条件下，方解石在整个河流过程中是过饱和的，且是二价金属的高效吸附剂，具有沉淀和共沉淀的潜力。二是因为夏季低流量期间底栖藻类对Zn的吸收。本次研究表明，枯水期床沙中Pb和Zn含量明显高于汛期（图5-16），一方面是汛期河流流速相对较快，对河床的冲刷和稀释作用，导致其含量降低，另一方面是上游流速较快，河床比降大，导致床沙中Pb和Zn污染物向下游迁移，因此上游床沙中Pb和Zn含量相对降低。
