徐州市荆马河底泥重金属污染特征研究

文章编号:100021964(2003)0220138203

徐州市荆马河底泥重金属污染特征研究

韩宝平,王　晓,冯启言,张显龙,魏　颖,周东来,丁　毅

(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州　221008)

摘要:徐州市北郊工业区60余家工业企业每天约有10万t污水排入荆马河.成分复杂的工业废水中的重金属元素在随河水迁移的过程中,通过各种物理、化学作用过程,迅速转入底泥,造成了荆马河底泥的重金属污染.针对这一问题,从上游至下游采集了15个底泥样并进行了测试分析,结果表明,各种重金属质量分数的最大值分别为:Cu,383×10-6;Pb,586.9×10-6;Zn,6139×10-6;总Cr,28.3×10-3;Mn,794.5×10-6;Co,24.46×10-6;Ni,50.33×10-6;V,99.6×10-6.运用

地积累指数法评价了底泥的重金属污染程度,结果表明荆马河中、下游地段底泥已受到中等到强重金属污染.

关键词:重金属;底泥;地积累指数;污染;荆马河中图分类号:X13　　文献标识码:A　　荆马河位于徐州市北郊,是一条主要的排污河道,接纳了孟家沟化工区江苏北方氯碱集团、东方化工厂、天华化工厂、徐州市钢铁总厂、汉高洗涤剂有限公司、磷肥厂、鹰球皮革公司等60余家工业企业的废水(图1),而且还汇集了徐州市城区北半部居民生活废水.市区14家重点水污染源企业中有9家的工业废水排入荆马河,占市区重点工业废水排放量的76.61%①.由荆马河直接排入京杭大运河的废水每天约10万t.所排废水中重金属含量很高,Cr,Pb,Hg,As等超过了农田灌溉水标准.荆马河水向京杭大运河直接排放对后者的水质影响很大.此外,荆马河水体中的重金属绝大部分转移到了底泥沉积物中,每年雨季中约3万t的荆马河底泥进入京杭大运河,大大增加了京杭大运河的重金属污染.底泥重金属分布特征对研究荆马河对京杭大运河的水质影响均有重要意义,为此,我们对荆马河底泥进行了系统采集和分析(限于河流现状条件,无法取到底泥不同深度的样品),以期研究其空间分布规律,并评价重金属污染程度.

图1　荆马河工业污染源分布与底泥采样点位置Fig.1　Occurrenceofindustrialcontamination

sourceandsamplinglocation

1.奔腾纸业;2.恩华药业;3.电极集团;4.电极厂;5.鹰球皮革厂;6.磁性材料厂;7.造漆厂;8.电缆厂;9.纸板厂;10.磷肥厂;11.化肥厂;12.北方氯碱集团;13.恒源热力;14.平板玻璃厂;15.徐州钢铁厂;16.汉高集团;17.车辆厂;18.徐工集团;19.混凝土机械有限公司;20.金山桥开发区;21.化工区

置了15个底泥采样点(图1).底泥采用挖泥器挖取(为底泥表层5cm以上的样品),经自然风干、研磨、过筛,于干燥器中保存备用.

分析前用氢氟酸、过氯氟氢化铵溶样,并用酸度为6%的硝酸浸取样品,然后用等离子光谱测定(为便于比较,采用徐州市土壤重金属普查方法),其测试结果见表1.

1　采样与测试

根据荆马河两岸工业污染源分布情况,我们布

收稿日期:20020304

作者简介:韩宝平(19552),男,江苏省徐州市人,中国矿业大学教授,工学博士,博士生导师,从事环境科学和环境工程方面的研究.①徐州市环保局、环科所,徐州市水环境综合整治方案研究,1997.

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第2期韩宝平等:徐州市荆马河底泥重金属污染特征研究

表1　荆马河底泥样重金属含量测试结果

Table1　HeavymetalanalysisresultsofbottomsedimentsofJingmariver

139

10wB󰃗

Sr315.

278.246.193.289.468.316.421.771.1572.1498.1174.773.505.652.051434397000349-6

编号

123456789101112131415Cu62.68.134.146.82.59.50.127.116.121.103.85.398.203.383.915050102510384080509077500030Pb93.64.102.89.66.177.43.198.366.210.55.55.586.243.126.542071880390521080900303909060Zn600.213.437.577.411.3524.382.411.1199.6139.3616.3291.3330.2249.1555.448351622010602Mn484.423.307.258.429.556.591.314.610.580.508.432.794.508.557.799659308296520Co14.17.17.11.21.15.15.10.15.15.19.23.17.15.24.417676737841750508754345760846Cr122.135.174.103.147.353.135.28259.605.257.304.195.348.527.255.106070204070200010700040606060Ni32.29.24.18.24.50.21.13.24.18.11.18.22.21.38.328714001433280955000582912805V82.92.83.35.99.89.78.33.58.59.65.59.97.82.78.425762766094917093894651095204Ba447.482.660.616.696.1099.212.332.590.334.141.315.812.225.180.250640340422718　　注:分析单位:国家地震局地质研究所分析室;分析者:陈淑海,王志敏

2　荆马河底泥重金属分布特征

根据表1数据,从上游至下游各采样点主要重金属含量见图2.仔细研究各点重金属分布特征,可以得到下列两点认识:

1)从河流上游到下游,由于河水不断接纳两岸不同成份的工业废水及生活废水,随着水中重金属元素的增多,颗粒吸附、沉淀等作用增强,底泥中大部分重金属含量趋于升高.上游第5个采样点之上,由于污染源较少,各种重金属元素含量均相对较低;中游工业污染源增多,重金属含量升高;而大

部分峰值高点出现在第十个采样点以后的下游地段.

2)底泥中重金属的含量与工业重点污染源排

水口分布位置有关.排水口下方采样点底泥中重金属的含量与废水中主要重金属含量密切相关;如第8号采样点位于殷庄小桥边,正处于几个工厂含铬废水排水口下方约100m处,因此出现铬的质量分数异常高值,达28259×10-6;第10号采样点位于几个排泄含锌废水的污水口下方,故Zn的质量分数达到峰值,为6139×10-6.

图2　荆马河浅层底泥中主要重金属从上游至下游变化曲线

Fig.2　VariationofheavymetalsinshallowpartofbottomsedimentsofJingmariver

3　荆马河底泥污染程度评价

荆马河底泥中重金属元素含量较高,我们采用

国内外流行的地累积指数法[1～6],对其污染程度进行评价.地累积指数Igeo(IndexofGeoaccumulation)法是德国学者Muller和Suess于1979年提出的[1,2],它的计算式为

(K×Bn)],Igeo=lb[Cn󰃗

②徐州市郊区土壤普查办公室,徐州市郊区土壤讠志,1985,121

式中:Cn是分析所得的元素在沉积物中的含量;Bn

为当地岩石中该元素的地球化学背景值;K为考虑当地岩石差异而取的系数(一般取值为1.5).ForstnerU,Ahlf,W.andCalmanoW.等人提出了

Igeo值与污染程度的对应关系.

[3]

根据大量的研究,河流底泥颗粒最主要来源为当地土壤,用土壤中不同元素含量作为背景值来判断河流底泥的重金属污染更能反映当地的特征②,

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140中国矿业大学学报第32卷

徐州市土壤中重金属平均质量分数如下:Cu,24.1

-6-6

×10;Pb,21×10;Zn,27.7×10-6;Cd,0.83×

10-6;As,5.65×10-6;Cr,56.3×10-6(江苏平均

值).以上数据作为参比标准,我们得到表2.

表2　荆马河重金属地积累指数与污染程度分级

Table2　GeoccumulationindicesofheavymetalsandContaminationintensityofJingmariver

取样点

123456789101112131415Igeo,Cu

污染程度无-中无-中中等中-强中等中-强无-中中等中等中等中等中等强中-强强Igeo,Pb污染程度中等中等中等中等中等中-强无-中这-强强中-强无-中无-中强-极强中-强中-强Igeo,Zn污染程度强中-强强强强极强强强强-极强极强极强极强极强极强极强Igeo,Cr污染程度无-中无-中中等无-中无-中中-强无-中极强中-强中等中等中等中-强中-强中等0.0.1.2.1.2.0.1.1.1.1.1.3.2.3.7999228960151861384798176927495232464634894061.1.1.1.1.2.0.2.3.2.0.0.4.2.2.5700277055130684984666535427438058052209530073.2.3.3.3.6.3.3.4.7.6.6.6.5.5.8533613977963084062033078512074433083257582260.0.1.0.0.2.0.8.2.1.1.1.2.2.1.532683049289804066679386841610848210045643598　　从表2可以看出,荆马河底泥中Cu,Pb,Cr处于中到强污染范围;Zn处于中强到极强污染范围.故荆马河底泥已受到了重金属的污染.底泥中重金属在合适条件下向水体的释放及雨季的冲刷,不仅加重荆马河水本身的内源污染,也会对京杭大运河水质造成较大影响.参考文献:

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ResearchonPollutionbyHeavyMetals

inBottomSedimentsofJingmaRiver,Xuzhou

HANBao2ping,WANGXiao,FENGQi2yan,ZHANGXian2long,WEIYing,ZHOUDong2lai,DINGYi

(SchoolofEnvironmentandSpatialInformatics,CUMT,Xuzhou,Jiangsu221008,China)

Abstract:Morethan60factoriesandenterprisesinnorthernindustrialdistrictofXuzhoudischarge

53

approximately1.0×10mofwastewaterintoJingmarivereveryday.Heavymetalsinwastewatermay

.Aipollutethebottomsedimentsbyvariouschemicalandphysicalactionsmingatthisproblem,some15

heavymetalsampleswerecollectedandanalyzed.TheresultsshowsthatthebottomsedimentsofJingmariverhavebeencontaminated.ThepollutionintensityofthebottomsedimentshasbeenassessedbasedontheIndexofGeoaccumulation,showingthattheriver,fromthemiddlereachestothelower,ispollutedfrommoderatelytostrongly.

Keywords:heavymetal;bottomsediments;indexofgeoaccumulation;contamination;Jingmariver

(责任编辑　李成俊)

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