第30卷第4期 2020年12月
洛阳理工学院学报（自然科学版）
Journal of Luoyang Institute of Science and Technology (Natural Science Edition)
Vol. 30 No. 4
Dec. 2020
王坤u，黄明u，陈富荣3，刘绍根U2
(1.安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥230601; 2.环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室，
安徽合肥230601; 3.安徽省地质调查院，安徽合肥230001)
摘要：水域受到污染，其水中污染物可沉淀并被底泥吸附而蓄集，在物理、化学等条件发生改变时，可能会
重新释放，成为二次污染源。应用地积累指数评价合肥饮用水源地流域底泥的重金属污染情况，结果表明：入 董铺水库河流底泥中除1个采样点A s、4个采样点C d为轻度污染外，采样点的As、Cd、Hg、P b、Cu、Zn、Cr、N i均为清洁，董铺水库近东部坝体处除P b、Cu、C r为清洁外，As、Cd、Hg、Zn、N i为轻度污染；入大房郢水 库河流底泥中除1个采样点As、P b、N i，1个采样点H g为轻度污染，采样点的As、Cd、Hg、P b、Cu、Zn、Cr、N i均为清洁，大房郢水库除1个采样点C d轻度污染外，As、Hg、P b、Cu、Zn、Cr、N i为清洁。可见，董铺水
库近东部坝体及其上游北侧支流底泥的重金属污染应引起足够重视。
关键词：地积累指数；城市水源地；底泥；重金属；二次污染
D0I ： 10.3%9/j.issn. 1674-5043.2020.04.003
中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1674-5043(2020)04-0014-04
随着经济快速发展，生活和生产中重金属污染物的产生量也随之逐年增加，而这些未经处理的重金 属污染物通过各种途径排入水体中，在水体中沉积并被底泥吸附。由于底泥中重金属污染物稳定性高和 降解难，对水生生态系统产生潜在危害，尤其是水体的化学、动力等条件发生变化时，底泥中的重金
属 污染物可能会向水体重新释放，从而造成水体的二次污染，最终通过食物链造成人体的重金属积累，危 害人体健康:1<。
本文选择合肥市饮用水源地为调查对象，对饮用水源地流域水体中的底泥重金属污染物进行研究，并应用地积累指数评价其水体中底泥的重金属污染程度。
1研究区现状
研究区位于合肥市西北侧、江淮分水岭南侧董铺水库和大房郢水库的汇水盆地，董铺水库、大房郢 水库为合肥市饮用水源地，上游主要有6条支流汇入董铺水库，3条支流汇人大房郢水库。由于董铺、大 房郢水库不能满足合肥城市用水需求，每年需从大别山通过淠史杭总干渠调水，再流人滁河总干渠后，向董铺水库补水。董铺水库与大房郢水库通过管渠连通，向合肥各大自来水厂提供原水。
2008年-2018年安徽省生态环境厅发布的《安徽省环境状况公报》中淠河总干渠水质基本保持在 《地表水环境质量标准》（G B3838-2002) I-II类，大房郢水库水质基本保持在D I类，符合饮用水源地水 质要求。由于合肥市环保单位主要对董铺水库、大房郢水库水质进行长期监测和监管，而忽视对两大水 库及其上游支流底泥污染情况的调查，尤其缺乏人董铺水库南侧蜀山汊、原科学岛污水处理厂排放口等 区域底泥污染情况的调查，对合肥饮用水源地的水质安全可能造成潜在的危害。
本课题对入董铺水库南侧蜀山汊、原科学岛污水处理厂排放口区域底泥的污染调查结果表明：蜀山 汊底泥中Cd、Hg、Pb、Cu、Zn与合肥市江淮分水岭全区土壤背景值比值为1.49-12.5[5_6]，人类活动叠 加影响显著；原科学岛污水处理厂排放口附近底泥中Cd、Hg、Pb、Cu、Zn与合肥市江淮分水岭全区土
收稿日期：2020-09-15
少年大学生作者简介：王坤（ 1980-)，男，安徽亳州人，硕士，讲师，主要从事水污染治理技术方面的研究.
基金项目：国家水体污染控制与治理科枝重大专项（2017ZX07603-003-05).
第4期王坤，等：应用地积累指数评价城市水源地水体中底泥的重金属污染15
壤背景值比值为1_47-63，可能受到科学岛污水处理厂排放的水质叠加影响。由此可见，这些城市建成区 汇人合肥饮用水源地水体的底泥对其水质安全可能造成潜在的危害，这些危害可控，并可以采取有效的 生态和工程措施加以解决，而合肥饮用水源地上游的9条支流以及董铺水库和大房郢水库汇水面积近 400km2，因此，对其水体底泥污染情况的调查研究很有必要。
2硏究方法
在董铺水库上游6条支流布置12个采样点、大房郢水库上游3条支流布置5个采样点，董铺水库、大房郢水库分别布置3采样点。使用手持GPS定点，采用自制的底泥采样器采集表层底泥，按照《土壤 环境监测技术规范》（H J/T166—2004)，取表层底泥装入专用的冷藏箱保存，当天送往安徽省地质实验研 究所（国土资源部合肥矿产资源监督检测中心）分析测试，该研究所为首批通过国家级计量认证、获得 国土资源部授权的全国25个部级质检中心之一，并取得质量管理体系认证证书（IS09001:2008)。
3底泥中重金属污染评价
常见的重金属污染评价方法有潜在生态风险指数法[7]、污染负荷指数法[8]、地积累指数法[9]等。应 用地累积指数法评价水体中重金属污染，既考虑到土壤的地球化学背景值，又考虑到人类活动的叠加因 素，还考虑了自然成岩作用可能引起的背景值变化因素，弥补了其他方法的缺陷。
地积累指数（U[9]已广泛用于研究水环境底泥中重金属污染程度的定量指标，是基于测量的金属浓 度与其参考值之间关系，检验单个元素污染程度的常用指标，计算公式如下：
是）⑴
式中：为实测重金属浓度，m g/kg;B…为普通页岩中该元素的地球化学背景值，取合肥市江淮分水岭
全 区土壤背景值[5_6]，为 1〇m g/kg,/^为 0.09 m g/kg，为 30. 6 m g/kg,BP b为 25 m g/kg，SC u为25m g/kg,BZ n为52m g/kg,Bc^69m g/kg,BN i为25m g/kg;A：为考虑到自然成岩作用可能会引起的背景 值的变动而设定的常数，K取1.5。
根据地积累指数值的大小，重金属的污染程度可分为7个级别[9M°]，具体分级情况如表1所示。
表1重金属污染污染级别
地积累指数(/,…)级别污染程度
^00清洁
0-11轻度污染
1-22偏中度污染
2-33中度污染
3-44偏重污染
4-55重污染
>56严重污染
(1)董铺水库及其上游水系底泥污染程度评价
董铺水库及其上游水系底泥地积累指数一览表如表2所示。从表2可以看出，人董铺水库河流7、9、11、12采样点的底泥中Cd地积累指数均在0-1，为1级，属轻度污染；5采样点的底泥中As地积累指数 为0.32，在0-1 (1级），属轻度污染；人董铺水库河流底泥中As(5采样点除外）、C d(7、9、11、12 采样点除外）、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni地积累指数均小于0，为0级，属清洁。
董铺水库西北的13采样点底泥中As、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni地积累指数均小于0，为0级，属清
16洛阳理工学院学报（自然科学版)第30卷
洁；董铺水库东部14采样点底泥中A s、Cd、H g、Pb、C u、Z n、C r、N i地积累指数均在0-1，为1级, 属轻度污染，中部15采样点底泥中As、Cd、H g、Z n、Ni地积累指数均在0-1，为1级，属轻度污染，而 Pb、Cu地积累指数均小于0，为0级，属清洁。
表2董铺水库及其上游水系底泥地积累指数一览表
位置/*…(As)Ie J C d) /g r o(Hg)lg J P b) Ig J C u) Ig J Z n) lg J C r)V(N〇
1-0.94-1.46-1.43-0.80-1.18-1.13-0.98-0.89
2-0.92-0.35-0.57-0.78-0.82-0.79-0.94-0.84
支流1
3-0.47-0.52-1.06-0.71-1.26———
4-0.96一0.40-1.61- 0.74-0.71———
支流250.32-0.54- 0.61-0.31一0.46-0.33-0.42-0.20董铺水库支’流36-0.52-0.16-0.48-0.66-0.99-0.80-0.82-0.98
人库河流7-0.150.04-0.66-0.40-0.68-0.80-0.68-0.78
支流4
8-0.07-1.83-0.61-0.51-0.69-0.62-0.60-0.46
9-0.490.32-0.77-0.44-0.72___
支流5
10-1.04- 0.02-0.94-0.91-1.12———
11-0.330.50-0.31-0.63-0.78-0.60-0.73-0.74
支流6
12-0.840.45-0.61-0.74-0.81———
13-0.62-0.97- 0.35- 0.59-0.96-0.90- 0.84-0.82董铺水库140.600.980.310.150.040.430.040.34
150.220.640.15-0.07-0.150.17-0.130.13
(2)大房郢水库及其上游水系底泥污染程度评价
浓盐酸大房郢水库及其上游水系底泥地积累指数如表3所示。从表3可以看出，人大房郢水库河流16采样 点底泥中H g, 18采样点底泥中A S、Pb、Ni，地积累指数均在0-1，为1级，属轻度污染；入大房郢水库 河流底泥中As (18采样点除外）、H g (16采样点除外）、P b(18采样点除外）、C u、Z n、C r、N i(18采样点除外）地积累指数均小于〇，为〇级，属清洁。大房郢水库21采样点底泥中Cd地积累指数在0-1，为1级，属轻度污染；大房郢水库底泥中AS、H g、Pb、Cu、Z n、Cr、Ni为0级，属清洁。
表3大房郢水库及其上游水系底泥地积累指数
位置V(As)/J C d) /g…(Hg) /—(Pb) /g…(Cu)k(z n)/,…(0) Ig J N i)
支流116-0.91-0.390.03-0.85- 0.83-0.76-0.75-0.67
支流217-0.75-1.46-0.88-0.71-0.96-0.85-0.75-0.73大房郢水库
支流3180.88-0.30-0.770.20-0.45-0.40-0.220.03入库河流
19-0.45- 0.97-0.66-0.66 1.01-0.92-0.89-0.88
20-1.42-0.74-0.61-0.75-0.90-0.24-0.97-1.06
21-0.580.04-0.35-0.50-0.48-0.39-0.63-0.49大房郢水库22-1.71-0.38-0.31-0.94-1.24-0.99-1.25-1.58
23-0.73-0.63-0.43-0.79-0.57-0.49-0.59- 0.56
第4期王坤，等：应用地积累指数评价城市水源地水体中底泥的重金属污染17
中冶集团华冶资源开发有限责任公司4结语
人董铺水库河流底泥中除1个采样点As、4个采样点Cd为轻度污染外，采样点的As、Cd、Hg、Pb、C
u、Zn、Cr、Ni均为清洁，表明入董铺水库河流底泥中重金属污染潜在危害性小，但董铺水库北侧支流
的Cd为轻度污染，应加以重视。董铺水库近东部坝体处底泥中除Pb、Cu外，As、Cd、Hg、Zn、Cr、N i 为轻度污染，表明董铺水库河流底泥中重金属污染有潜在危害性。
入大房郢水库河流底泥中除1个采样点As、Pb、Ni,1个采样点Hg为轻度污染，As、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni属清洁，表明入大房郢水库河流底泥中重金属污染潜在危害性小。大房郢水库除1个采 样点Cd轻度污染外，大房郢水库底泥中As、Hg、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni属清洁，表明大房郢水库底泥中 重金属污染潜在危害性小，这与大房郢水库拦坝建库晚有关。
由于尚存在渠道和雨水排放口的雨水汇入董铺水库、大房郢水库，将会带入一定量的营养盐和底泥 中的重金属污染物，对饮用水源地的水质安全带来较大影响。建议按照《合肥市董铺水库、大房郢水库 水源保护区规划导则》提出的强化湿地净化功能，选择对重金属吸附效果好的填料，在水库渠道入水集 中区域和城区雨水主要排放口区域建设人工湿地工程，确保出水达到地表水III类水质标准。此外，合肥 净水厂取水口离董铺水库坝体较近，而董铺水库近东部坝体及其上游北侧支流中底泥的重金属污染不容 忽视。
参考文献：
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Applying Geoaccumulation Index to Assess Heavy Metal Pollution in Sediment of Urban Water Source
新知岛
WANG Kun1'2, HUANG Ming1'2, CHEN Furong3, LIU Shaogen1'2
(1. Anhui Jianzhu University, Hefei 230601, China；2. Anhui Provincial Key Laboratory of Environmental Pollution
Control and Resource Reuse, Hefei 230601, China；3. Geological Survey of Anhui Province, Hefei 230001, China)
Abstract ：When the water area is polluted, the pollutants in the water can precipitate and be adsorbed by the sediment, which may be re
leased again and become the secondary pollution source when the physical and chemical conditions change. Geoaccumulation index is ap
plied to assess heavy metal pollution in sediment of Urban Water Source in Hefei. The results show that the As, Cd, Hg, Pb, Cu, Zn,
Cr, Ni in the sediment of the river into Dongpu reservoir are all clean except that one sampling point and four sampling points Cd are
slightly polluted. The As, Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni in the sediment of Dongpu reservoir near the eastern dam are slightly polluted系统工程与电子技术
except that the Pb, Cu, Cr are slightly polluted. In addition to one sampling point As, Pb, Ni and one sampling point Hg is slightly pol
luted, and the As, Cd, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni in the sediment of the river into Dafangying reservoir are all clean. In addition to one
sampling point Cd, As, Hg, Pb, Cu, Zn, Cr, Ni in the Dafangying reservoir are slightly polluted. It can be seen that the heavy metal
pollution in the sediment of Dongpu reservoir near the eastern dam body and its north upstream tributary should be paid more attention.
Key words：geoaccumulation index；urban water source；sediment；heavy metal；secondary pollution
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