9.3　结 论

9　澜沧江水系底沙重金属含量空间分布及其污染评价

已有研究表明，河流底沙沉积物是重金属污染物的主要聚集和沉降场所，沉积物中重金属的含量可以反映污染物在时间和空间上的变化，因此，沉积物中重金属的分布情况可以反映流域的污染状况，是水环境中重金属的指示剂。当重金属污染物超过一定的浓度时，会具有一定的毒性、不易降解，且易吸附于泥沙颗粒表面，通过水动力条件的改变或生物活动等各种途径向生态环境释放和迁移，造成二次污染，对水环境造成一定的影响。因此，针对河流沉积物中的重金属空间分布状况的研究及污染程度评价就显得尤为重要。目前，对重金属的评价，国内外都有许多评价方法，如潜在生态危害指数法、地积累指数法、水质模糊综合评价法、单因子指数法、多变量脸谱图、回归过量分析法、污染负荷指数法等。其中，单因子指数法可确定沉积物中主要的污染因子，潜在生态危害指数法可定量评价潜在生态危害程度，因此，本章采取这2种方法对澜沧江水系底沙沉积物中的重金属进行污染评价。

近几年，西南地区滑坡、泥石流、水土流失等自然灾害频发，加之流域梯级电站建设、道路建设、矿产资源开发等人类活动的强烈作用，造成河道泥沙物理化学性质、泥沙组成成分等方面的改变，使周围的生态环境遭受严重的破坏。因此，选择澜沧江流域进行底沙沉积物中污染物的研究显得尤为重要。澜沧江干流从源头至昌都为上游段，昌都至功果桥为中游段，功果桥至南阿河口为下游段，澜沧江的主要支流集中分布在中下游河段。由于流域调蓄作用，同一条河流年际变化一般呈现支流大，干流小，支流对水资源的贡献占有一定的比例。但由于近几年人类活动的较大程度影响，澜沧江部分支流相继出现一些环境问题，如流沙河土壤侵蚀促使河道内输沙量增加，中游段沘江、威远江等支流含沙量大于干流，水土流失问题较突出，支流沘江重金属污染较严重等。支流的汇入对干流的水沙条件、维护河道功能等具有一定的作用，但支流的污染物经过转移、运输等作用可能会进入干流，造成干流一定程度的污染，对下游产生危害，因此对澜沧江支流的研究也是至关重要的。纵观已有文献，澜沧江泥沙的研究主要集中在干流，且主要针对泥沙的特性及大坝建设造成的影响等方面做了大量研究，对澜沧江干流和电站库区的泥沙重金属污染也有相关研究。虽然已有学者针对部分支流泥沙沉积物的重金属污染开展相关研究，但综合整个流域干支流的底泥重金属的系统研究尚未开展。

鉴此，本研究主要选择澜沧江中下游的11条主要支流及干流4个主要控制点（旧州、戛旧、允景洪、界碑）为研究对象，对各支流主要断面和干流主要控制断面进行采样分析。根据单因子指数法和瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法，对澜沧江主要支流和干流4个主要控制点的底沙沉积物中5种常见重金属（Cu、As、Pb、Zn、Cr）进行空间含量分析及污染评价，对澜沧江各主要支流的污染状况及污染来源做一个空间性的描述与分析，来确定哪条支流是重金属最主要的污染来源，分析其潜在的污染源，从而为河流治理与生态环境保护提供一个科学依据。

9.1　材料与方法

9.1.1　样品采集

2006年汛期，对澜沧江中下游干、支流进行床沙沉积物样品采集。采样点包括干流4个主要控制断面（旧州、戛旧、允景洪、界碑），11条主要支流自上而下分别是沘江、黑惠江、勐戛河、小黑江、勐帕河、威远江、黑河、纳董河、补远江、南阿河、南腊河。根据相关水文测量规范，视河宽及断面水位情况，对干支流的床沙沉积物进行取样。采样点通常选择在水文站测量断面或比较有代表性的河段，一般要求河段平直、断面上下100 m范围内无明显弯道及人为干扰，以消除某些河段特殊水力特征及人为扰动对泥沙的分选干扰。采集河道水体与边滩过渡带表面泥沙，采样深度不超过10 cm。每个采样点在不同位置取3袋样品，用塑封袋封好，每袋重约1 kg，自然风干，测量前将样品置于42℃的恒温箱内干燥24小时，各样点的干样品混合后获得待测样品。

9.1.2　样品分析与测试

河流底沙沉积物化学成分分析测试在中国科学院黄土与第四纪地质国家重点实验室用X射线荧光光谱仪（XRF，Panalytical，Ea Almelo，The Netherlands）完成。床沙样品采用压片法测试，将已干燥好的样品用玛瑙研钵进行研磨，保证样品颗粒过200目的标准筛，取约5 g样品进行压片，保压时间20秒，获得直径3 cm，厚度为0.5 cm的样品圆饼，用于检测。

9.1.3　沉积物重金属污染评价方法

9.1.3.1　单因子指数法

本章采用单因子评价法对沉积物污染要素进行分析和评价，其计算公式为：

式中：为单一重金属污染物的污染指数；Ci为沉积物中污染物的实测浓度，mg/kg；为沉积物背景参考值（本书采用云南省土壤元素背景值中的几何平均值，如表9-1所示）。

表9-1　土壤重金属元素背景值　单位：mg·kg-1

单因子指数法可确定沉积物中主要的污染因子，该方法用值来表征沉积物中单个污染物的污染程度，并将污染程度划分为4个等级（表9-2）。同一采样点多种污染物的综合效应通过综合指数C d来表示，用C d来表征5种重金属（Cu、As、Pb、Zn、Cr）综合污染程度，综合指数C d同样划分为4个等级（表9-2）。多种污染物的综合指数C d计算公式为：

式中：为沉积物中单个污染物的污染指数；C d为5种重金属（Cu、As、Pb、Zn、Cr）综合污染指数。

表9-2　重金属单因子污染指数（）和综合污染指数（C d）与污染程度的关系

9.1.3.2　潜在生态危害指数法

瑞典科学家Hakanson提出的潜在生态危害指数法，在对沉积物中的重金属进行生态风险评估时，不仅能考虑单个污染物的影响，而且也能反映了多种污染物的综合影响，并且定量划分潜在生态危害程度，因此，此方法成为国内外定量评价重金属生态风险的有效办法之一。评价公式如下：

其中，RI为沉积物中多种重金属潜在生态危害指数；为潜在生态危害系数。为单个污染物毒性系数，反映其毒性水平和生物对其污染的敏感程度。重金属Cu、As、Pb、Zn和Cr的毒性响应参数分别是5、10、5、1和2。潜在生态风险程度级别划分见表9-3。

表9-3　重金属潜在生态危害系数（）和潜在生态危害指数（RI）与污染程度的关系

9.2　结果与讨论

9.2.1　各支流重金属含量及其变化范围

通过对澜沧江水系干流控制点及各主要支流底沙中重金属含量进行实验分析，得到5种重金属元素Cu、As、Pb、Zn、Cr空间含量实测值如表9-4所示。

表9-4　澜沧江干、支流底沙重金属含量实测值　单位：mg·kg-1

图9-1　澜沧江干支流底沙重金属元素含量分布图

从流域沿程分布来看，Pb在干流旧州站点含量为123.9 mg·kg-1，大于干流其他站点含量，Zn在干流旧州和戛旧站点含量都较高，分别为161.8 mg·kg-1和137.3 mg·kg-1。各支流Pb、Zn含量呈逐渐减少趋势（表9-4，图9-1）。支流沘江的Pb、Zn含量分别为361.7 mg·kg-1和2287.2 mg·kg-1，明显高于其他支流，其中Zn的含量高于背景值28倍多。而支流勐帕河、黑河、纳董河的Pb含量均超过背景值，分别为42.1mg·kg-1、43.4mg·kg-1、49.8mg·kg-1。干流旧州Cu含量为36.9 mg·kg-1，略高于背景值，而支流勐戛河Cu含量为109.3 mg·kg-1，高于背景值3倍多，其他采样点Cu含量均未超过背景值。As在干流上自上而下含量明显减少（图9-1）。支流黑惠江As含量为38.1 mg·kg-1，明显高于其他支流。Cr在干流空间上含量先减小后增大的趋势，在干流戛旧处含量突然减少，为9.9 mg·kg-1。支流小黑江Cr含量最高，为83.85 mg·kg-1，高于背景值，其他支流Cr含量均未超出背景值。

9.2.2　单因子指数法评价结果

根据单因子污染指数和多种污染物综合指数对澜沧江干流主要控制点及各支流重金属污染状况进行计算，结果见表9-5。

表9-5　沉积物中重金属污染单因子污染指数（）和综合污染指数（C d）

根据单个重金属污染程度分级，从表9-5可以看出Cu在干流旧州站点有中等程度污染，支流勐戛河站点有重污染程度，在其他采样点处于低污染水平；As在干流旧州、支流黑惠江处为重污染，在干流戛旧及勐戛河、小黑江、补远江、南阿河等支流有中等程度的污染；Pb在干流旧州为重污染，支流沘江为严重污染，在支流勐帕河、黑河、纳董河有中度污染程度，在其他采样点都处于较低污染程度；Zn仅在沘江表现为严重污染程度，在干流旧州和戛旧处有中等程度污染，在其他采样点均为低污染程度；Cr在干流旧州和允景洪及支流小黑江处有中等程度的污染，在其他采样点均为低污染程度。部分河流受到两种及两种以上的重金属污染。其中，干流旧州的Cu、Zn、Cr为中等程度污染，As、Pb为重污染，支流勐戛河的Cu、As为中等程度污染；支流沘江Pb、Zn均为严重污染程度；支流小黑江As、Cr均有中等程度的污染。根据综合污染指数C d，可以看出支流沘江C d大于20，为高污染程度，而干流允景洪处及支流勐戛河、黑惠江为中等程度污染，其余采样点均为低等程度污染。从数值上看，各支流综合污染指数由大到小顺序依次为沘江、黑惠江、勐戛河、小黑江、纳董河、黑河、威远江、南阿河、补远江、勐帕河、南腊河。

9.2.3　潜在生态危害指数评价结果

根据潜在生态危害指数评价方法，计算出澜沧江水系各站点沉积物中5种重金属元素（Cu、As、Pb、Zn、Cr）的潜在生态危害系数和综合潜在生态风险指数RI，结果见表9-6。

表9-6　沉积物中重金属潜在生态危害系数和风险指数RI

根据干、支流各采样点单因子潜在生态危害系数，澜沧江中游的支流沘江重金属Pb大于40，为中潜在生态风险，其他采样点都处于低风险。根据综合潜在生态风险指数RI，干、支流值均小于150，属于低潜在生态风险的范畴（表9-6、图9-2）。从数值上看，各支流综合潜在生态危害指数由大到小依次为沘江、黑惠江、勐戛河、小黑江、威远江、黑河、南阿河、补远江、纳董河、南腊河、勐帕河。

图9-2　澜沧江干支流综合污染程度（C d）和总潜在生态风险程度（RI）沿程变化

9.2.4　讨 论(https://www.daowen.com)

支流水系沉积物中重金属污染程度对澜沧江干流的生态环境有严重的影响作用。由于支流分布状况及区域发展模式差异，导致各支流的沉积物重金属污染来源及污染程度存在差异。根据各支流重金属元素浓度实测值显示，支流沘江重金属Pb、Zn含量明显高于其他支流，是由于兰坪铅锌矿位于支流沘江上，且近年大规模开采而导致流域内重金属污染较严重。而干流旧州断面的Pb、Zn含量明显高于其他干流采样点，说明已经受到沘江流域附近铅锌矿的影响。干流上Pb、Cr含量先减少后增大，在戛旧采样点含量突然降低，因为戛旧上游的小湾和漫湾大坝的拦截作用，使得沉积物沉降在小湾、漫湾库区内；在干流允景洪断面含量又升高，是由于允景洪近年航运增加、城市建设、大规模开垦种植等人为因素造成的污染，与之前的研究结果相同。干流界碑断面的重金属元素含量明显低于支流补远江、南阿河和南腊河，可能是由于干流对污染物的沿程稀释作用，也同时也说明澜沧江下游及其出界河段均没有明显受到重金属污染。

从重金属单因子危害程度来看，As在大多数支流中都是中等程度污染，而在所有支流中其潜在生态危害系数均小于40，为低程度污染；As在干流旧州处为重污染，其潜在生态危害系数大于40，为中等程度污染。Pb在支流沘江处重金属单因子危害程度严重，其潜在生态危害系数大于40，为中等危害程度。从单因子综合污染指数看，支流沘江为高污染程度，而其潜在生态危害指数值小于150，为低污染程度。其原因可能是由于两种评价方法侧重点不一样。单因子指数评价法可能侧重于突出主要因子对评价结果的决定性作用，弱化其他因子作用；潜在生态危害指数法则是考虑了生物毒性参数的一种定量的评价方法。总体来看，单因子指数和Hakanson潜在生态危害指数两种评价方法的评价结果相近，可以很好反映澜沧江水系支流的重金属污染情况。

本研究针对澜沧江干流4个主要控制点（旧州、戛旧、允景洪、界碑）及11条支流底沙沉积物中重金属污染进行评价，其中支流沘江重金属污染较突出，应加大治理力度，控制污染源汇入干流。首先，就整个流域而言，所选的样点较小，应增加样点数才能更好地描述重金属分布状况及污染程度。其次，目前我国还没有明确河流泥沙质量标准，在评价底泥沉积物重金属污染程度时存在不足。再者，需同时结合泥沙的磁学、表面形貌等物理特性及适当采用GIS技术手段，从多方面来综合评价重金属的污染状况。

9.3　结 论

通过对澜沧江干流4个主要控制点和11条支流底沙沉积物中重金属的污染现状及其潜在生态危害程度评价分析，得出以下结论：

（1）在元素空间分布上，澜沧江由北向南，支流底沙沉积物重金属污染程度呈逐渐减轻趋势，支流汇入干流后流域整体上并没有明显的污染。澜沧江中下游各支流重金属含量分布差异较大，支流沘江污染较严重，其中Pb、Zn含量明显高于其他支流。

（2）单因子指数法评价结果表明，支流底沙沉积物重金属综合污染程度由重到轻顺序为：沘江、黑惠江、勐戛河、小黑江、纳董河、黑河、威远江、南阿河、补远江、勐帕河、南腊河，其中重金属Pb和Zn在支流沘江处有较高值。

（3）单因子重金属的潜在生态危害系数和多个重金属的潜在生态危害指数的评价结果表明：各个支流的潜在生态危害程度较低，且对干流并没有造成很大程度危害。而从单因子重金属的潜在生态危害系数看，元素Pb在支流沘江处有中等程度的污染。各支流潜在生态危害指数RI从高到低依次为：沘江、黑惠江、勐戛河、小黑江、威远江、黑河、南阿河、补远江、纳董河、南腊河、勐帕河。

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