Please wait a minute...
E-mail Alert Rss
 
物探与化探  2020, Vol. 44 Issue (1): 191-199    DOI: 10.11720/wtyht.2020.1210
     生态环境调查 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
柳江流域沉积物重金属生态风险评价及来源分析
钟晓宇1, 吴天生1, 李杰1(), 郑国东1, 卓小雄1, 关东超2, 王磊3, 莫斌吉4
1. 广西壮族自治区地质调查院,广西 南宁 530023
2. 广西壮族自治区地质矿产测试研究中心,广西 南宁 530023
3. 广西壮族自治区第四地质队,广西 南宁 530031
4. 广西壮族自治区区域地质调查研究院,广西 桂林 541003
Ecological risk assessment and source analysis of heavy metals in sediments of Liujiang River Catchment
Xiao-Yu ZHONG1, Tian-Sheng WU1, Jie LI1(), Guo-Dong ZHEN1, Xiao-Xiong ZHUO1, Dong-Chao GUAN2, Lei WANG3, Bing-Ji MO4
1. Guangxi Geological Survey,Nanning 530023,China
2. Guangxi Geological and Mineral Testing Research Center,Nanning 530023,China
3. Geology Team No.4 of Guangxi, Nanning 530031, China
4. Institute of Regional Geological Survey of Guangxi,Guilin 541003,China
全文: PDF(1827 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

以柳江中下游流域沉积物为研究对象,采集91件水系沉积物样品,计算并分析As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等元素地球化学参数特征,对当前污染现状及潜在风险进行预测评价,并解析重金属元素来源。结果显示:柳江流域重金属元素含量分布表现出较强的地域特征;柳江流域污染等级以轻度及偏中度为主,潜在生态风险等级为中低等级,主要影响因子为Cd;As、Cr、Cu、Hg、Ni来源以自然源为主,Cd、Pb以人为源为主,其中Cd自然源贡献率高值区主要分布于龙江流域,工矿业源贡献率高值区主要分布于金城江周边以及柳江柳州市区段。

服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
钟晓宇
吴天生
李杰
郑国东
卓小雄
关东超
王磊
莫斌吉
关键词 柳江流域沉积物重金属污染生态风险来源分析    
Abstract

In this study, 91 sediment samples were collected from the middle and lower reaches of Liujiang River. The geochemical characteristics of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn and other elements were analyzed. The current pollution situation and potential risks were predicted and evaluated, and the sources of heavy metals were analyzed. The results show that: The spatial dispersion of elements in the sediments of Liujiang River Catchment is relatively large, and the distribution of heavy metal elements shows strong regional characteristics.Distribution of heavy metal elements in Liujiang River Catchment shows strong regional characteristics.As, Cr, Cu, Hg and Ni are mainly from natural sources, while Cd and Pb are mainly from human sources. The high-value areas of Cd natural source contribution mainly distribute in Longjiang River Catchment, while the high-value areas of industrial and mining sources contribution mainly distribute around Jincheng River and Liuzhou District of Liujiang River.

Key wordsLiujiang River    sediments    pollution of heavy metals    ecological risk    source analysis
收稿日期: 2019-04-11      出版日期: 2020-03-03
:  P632  
基金资助:中国地质调查局项目“广西桂中-桂东北重要农业区土地质量地球化学调查”(DD20160327-03)
通讯作者: 李杰
作者简介: 钟晓宇(1983-),男,广西南宁人,硕士,工程师,主要从事地球化学研究工作。Email: walkofmelody@163.com
引用本文:   
钟晓宇, 吴天生, 李杰, 郑国东, 卓小雄, 关东超, 王磊, 莫斌吉. 柳江流域沉积物重金属生态风险评价及来源分析[J]. 物探与化探, 2020, 44(1): 191-199.
Xiao-Yu ZHONG, Tian-Sheng WU, Jie LI, Guo-Dong ZHEN, Xiao-Xiong ZHUO, Dong-Chao GUAN, Lei WANG, Bing-Ji MO. Ecological risk assessment and source analysis of heavy metals in sediments of Liujiang River Catchment. Geophysical and Geochemical Exploration, 2020, 44(1): 191-199.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2020.1210      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2020/V44/I1/191
Fig.1  柳江流域沉积物采样点位置
污染程度 轻度 偏中度 中度 偏重度 重度 严重
Igeo ≤0 0~1 1~2 2~3 3~4 4~5 >5
级别 0 1 2 3 4 5 6
Table 1  地累计指数与污染程度分级
元素 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
背景值/10-6 24.17 459 106 30.9 203.8 45.65 33 117
Table 2  广西中部地区土壤基准值
单因子潜在风险系数 单因子风险等级 潜在生态危害指数RI 多因子风险等级
<40 <150
40~80 150~300
80~160 较高 300~600 较高
160~320
≥320

极高
>600
>600
极高
极高
Table 3  重金属潜在生态风险指数分级标准
参数 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn Mn P S Al2O3 Fe2O3 CaO Corg
最小值 2.2 0.06 23.4 6.6 0.016 8.5 6.3 19.1 75.4 154 92 3.55 1.45 0.07 0.15
平均值 17.6 1.04 53.7 21.6 0.12 22.5 32.7 112 688 422 262 9.79 3.77 0.58 0.68
最大值 45.8 6.86 89.1 52 0.474 38.9 169 503 1275 2173 2129 17.1 6.59 3.94 2.5
变异系数 0.49 0.91 0.26 0.39 0.61 0.34 0.8 0.69 0.42 0.5 0.83 0.34 0.27 0.97 0.63
Table 4  柳江流域沉积物元素参数统计
Fig.2  不同河段重金属元素含量差异对比
河段 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
融江 -0.06 -0.02 -1.45 -0.83 -1.32 -1.40 -0.81 -0.73
柳江 -0.77 1.05 -1.51 -0.93 -1.14 -1.42 -0.62 -0.45
金城江 -0.51 2.33 -1.48 -1.24 -0.16 -1.65 1.04 0.68
龙江 -1.20 0.69 -1.48 -1.25 -1.60 -1.83 -0.78 -0.81
洛清江 -2.28 -1.01 -1.87 -1.35 -2.02 -1.84 -1.58 -1.70
罗秀河 -2.23 -2.00 -1.86 -1.38 -2.96 -1.95 -1.00 -1.92
Table 5  柳江各河段沉积物重金属元素地累积指数
河段 Eri RI
As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
金城江 11.23 266.33 1.12 3.31 58.15 2.58 16.95 2.70 362.37
柳江 9.31 102.90 1.07 4.10 28.83 2.89 5.15 1.16 155.41
龙江 7.02 87.52 1.12 3.71 22.51 2.35 4.87 0.97 130.07
罗秀河 3.63 13.88 0.89 3.17 8.83 2.13 4.87 0.45 37.84
洛清江 3.39 26.49 0.86 3.21 17.12 2.25 2.72 0.51 56.56
融江 14.69 53.26 1.11 4.35 25.38 2.91 4.36 0.93 106.99
平均 8.46 100.89 1.05 3.79 28.17 2.63 6.18 1.17 152.34
Table 6  柳江流域沉积物重金属元素潜在生态风险评价结果
公因子 方差贡献 元素 因子 元素 因子
特征值 贡献率 累积贡献率% PC1 PC2 PC3 PC1 PC2 PC3
1 8.942 55.885 55.885 As 0.64 0.57 -0.16 Zn 0.30 0.92 0.14
2 3.293 20.584 76.469 Cd 0.17 0.94 0.02 P 0.46 0.01 0.58
3 1.168 7.301 83.769 Cr 0.84 0.31 0.31 S -0.08 0.61 0.67
4 0.703 4.394 88.163 Cu 0.90 0.07 0.26 Mn 0.86 0.19 -0.12
5 0.574 3.585 91.748 Hg 0.25 0.90 0.13 Al2O3 0.94 0.05 0.14
6 0.337 2.107 93.855 F 0.25 0.90 0.13 Fe2O3 0.90 0.27 0.26
7 0.268 1.677 95.533 Ni 0.92 0.21 0.21 CaO 0.02 0.70 0.11
8 0.243 1.519 97.052 Pb 0.14 0.86 0.32 Corg 0.46 0.38 0.74
Table 7  柳江流域沉积物元素含量主成分分析结果
元素来源 As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
自然源 0.69 0.39 0.68 0.73 0.79 0.78 0.36 0.45
人为源 工矿业 0.14 0.44 0.07 0.07 0.02 0.04 0.52 0.33
农业 -0.14 -0.09 0.09 0.03 0.03 0.01 0.24 0.07
不确定源 0.31 0.26 0.26 0.17 0.16 0.17 0.15
R2 0.75 0.91 0.89 0.87 0.84 0.94 0.88 0.95
Table 8  柳江流域沉积物重金属不同来源贡献率
Fig.3  柳江流域沉积物 Cd主要源贡献率分布
[1] 刘伟, 陈振楼, 许世远 , 等. 上海市小城镇河流沉积物重金属污染特征研究[J]. 环境科学, 2006,27(3):538-543.
[1] Liu W, Chen Z L, Xu S Y , et al. Pollution character of heavy metals in river sediments from small towns,Shanghai[J]. Environmental Science, 2006,27(3):538-543.
[2] Suresh G, Sutharsan P, Ramasamy V , et al. Assessment of spatial distribution and potential ecological risk of the heavy metals in relation to granulometric contents of Veeranam lake sediments,India[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2012,84:117-124.
[3] 张伟, 张洪, 单保庆 . 北运河源头区沙河水库沉积物重金属污染特征研究[J]. 环境科学, 2012,33(12):4284-4290.
[3] Zhang W, Zhang H, Shan B Q . Characteristics of heavy metal pollution in the sediments from Shahe reservoir,the upper reach of the north canal river[J]. Environmental Science, 2012,33(12):4284.
[4] 王瑞霖, 程先, 孙然好 . 海河流域中南部河流沉积物的重金属生态风险评价[J]. 环境科学, 2014,1(10):3740-3747.
[4] Wang R L, Cheng X, Sun R H . Ecological risk assessment of heavy metals in surface sediments in the southern and central Haihe river[J]. Environmental Science, 2014,1(10):3740-3747.
[5] 杨昆, 贺磊, 许乃中 , 等. 柳江流域生态系统服务价值的影响研究[J]. 生态科学, 2016,35(4), 148-156.
[5] Yang K, He L, Xu N Z , et al. The study of ecosystem service values of Liujiang River Basin[J]. Ecological Science, 2016,35(4), 148-156.
[6] Müller G . Index of geoaccumulation in sdiments of the Rhine River[J]. Geojournal, 1969,2:108-118.
[7] 滕彦国, 庹先国, 倪师军 , 等. 应用地质累积指数评价沉积物中重金属污染:选择地球化学背景的影响[J]. 环境科学与技术, 2002,25(2):7-9.
[7] Teng Y G, Tuo X G, Shijun Ni , et al. Applying geo-accumulation index to assess heavy metal pollution in sediment:influence of different geochemical backgrounds[J]. Environmental Science & Technology, 2002,25(2):7-9.
[8] Santos B J C, Beltran R, Gomez A J L . Spatial variations of heavy metals contamination in sediments from Odiel River(southwest Spain)[J]. Environment International, 2003(129):69-77.
[9] Larks H L . An ecological risk index for aquatic pollution control:A sedi-mentological approach[J]. Water Research, 1980,14(2):975-1001.
[10] Weeks J M, Combr S D W . Ecological risk assessment of soil[J]. Mineralogical Magazine, 2005,69(5):601-613.
[11] Thurston G D, Spengler J D , et al. A auantitative assessment of source contribution to inhalable particulate matter pollution in metropolitan boston[J]. Atmospheric Environment, 1985,19(1):9-25.
[12] Song Y, Xie S D, Zhang Y H , et al. Source apportionment of PM2. 5 in Beijing using principal component analysis absolute principal component scores and UNMIX[J]. Science of the Total Environ-ment, 2006,372(1):278-286.
[13] Luo X S, Ip C C M, Li W , et al. Spatial-temporal variations, sources, and transport of airborne inhalable metals (PM10) in urban and rural areas of northern China[J]. Atmospheric Chemistry & Physics Discussions, 2014,14(9):13133-13165.
[14] Yuan X, Deng X, Shen Z , et al. Speciation and potential remobilization of heavy metals in sediments of the Taihu Lake, China[J]. Chinese Journal of Geochemistry, 2007,26(4):384-393.
[15] Sofowote U, Marvin C H , et al. Source apportionment of PAH in hamilton harbour suspended sedi-ments: Comparison of two factor analysis methods[J]. Environmental Science & Technology, 2008,42(3):6007-6014.
[16] Zhou F, Gprdon H H, Guo H C , et al. Spatio-temporal patterns and source apportionment of coastal water pollution in eastern Hong Kong[J]. Water Research, 2007,41(6):3429-3439.
[17] 吕建树, 张祖陆, 刘洋 , 等. 日照市土壤重金属来源解析及环境风险评价[J]. 地理学报, 2012,67(7):109-122.
[17] Lyu J S, Zhang Z L, Liu Y , et al. Sources identification and hazardous risk delineation of heavy metals contamination in Rizhao city[J]. Journal of Geographical Sciences, 2012,67(7):109-122.
[18] Stafilov T R, Sajn B, Boev J , et al. Distribution of some elements in surface soil over the Kavadarci region,Republic of Macedonia[J]. Environmental Earth Sciences, 2010,61(7):1515-1530.
[19] 于瑞莲, 胡恭任, 林燕萍 , 等. 泉州城市表层土壤中金属元素来源分析[J]. 矿物学报, 2012,32(1):156-165.
[19] Yu R L, HU G R, Lin Y P , et al. Sources of metals in the urban topsoil of Quanzhou city[J]. Acta Mineralogica Sinia, 2012,32(1):156-165.
[20] 陈国潮, 何振立, 黄昌勇 . 菜茶果园红壤微生物量磷与土壤磷以及磷植物有效性之间的关系研究[J]. 土壤学报, 2001,38(1):75-80.
[20] Chen G C, He Z L, Huang C Y . Study on relationships among microbial biomass P, soil P and plant-availability of P in red soils[J]. Acta Pedologica Sinica, 2001,38(1):75-80.
[21] Joergensen R G, Scheu S . Response of soil microorganisms to the addition of carbon, nitrogen and phosphorus in a forest Rendzina[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1999,31:215-219.
[22] 周彩云, 魏宗强, 颜晓 , 等. 不同施肥处理对水稻土颗粒有机碳与磷的影响[J]. 江西农业大学学报, 2016,38(2):398-402.
[22] Zhou C Y, Wei Z Q, Yan Xi , et al. Effects of different fertilization regimes on organic carbon and phosphorus status in particulate fractions of paddy soil[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2016,38(2):398-402.
[23] 陈丹青, 谢志宜, 张雅静 , 等. 基于PCA/APCS和地统计学的广州市土壤重金属来源解析[J]. 生态环境学报, 2016,25(6):1014-1022.
[23] Chen D Q, Xie Z Y, Zhang Y J , et al. Source apportionment of soil heavy metals in Guang-zhou based on the PCA/APCS model and geostatistics[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2016,25(6):1014-1022.
[24] 瞿明凯, 李卫东, 张传荣 , 等. 基于受体模型和地统计学相结合的土壤镉污染源解析[J]. 中国环境科学, 2013,33(5):854-860.
[24] Qu M K, Li W D, Zhang C R , et al. Source apportionment of soil heavy metal Cd based on the combination of receptor model and geostatistics.[J]. China Environmental Science, 2013,33(5):854-860.
[25] 刘慧琳, 葛畅, 沈强 , 等. 铁矿废弃地复垦土壤重金属来源解析研究[J]. 农业环境科学学报, 2019,38(2):75-82.
[25] Liu H L, Ge C, Shen Q , et al. Source apportionment of heavy metals in reclaimed soil of iron mine wasteland[J]. Journal of Agro Environment Science, 2019,38(2):75-82.
[1] 肖高强, 向龙洲, 代达龙, 高晓红, 宗庆霞. 花岗质岩浆岩土壤重金属地球化学特征及生态风险评价——以云南盈江旧城—姐冒地区为例[J]. 物探与化探, 2021, 45(5): 1135-1146.
[2] 徐云峰, 郝雪峰, 秦宇龙, 王显锋, 熊昌利, 李名则, 武文辉, 詹涵钰. 四川岔河地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2021, 45(3): 624-638.
[3] 韩登辉, 高顺宝, 郑有业, 陈鑫, 姜晓佳, 顾艳荣, 燕晨晨. 地球化学数据含量—面积多重分形方法中台阶效应的处理方法[J]. 物探与化探, 2020, 44(6): 1420-1428.
[4] 孙尧尧, 郝立波, 赵新运, 陆继龙, 马成有, 魏俏巧. EM聚类方法在岩性复杂区水系沉积物地球化学异常圈定中的应用[J]. 物探与化探, 2020, 44(6): 1306-1312.
[5] 陈雪, 杨忠芳, 陈岳龙, 杨琼, 王磊, 韦雪姬. 广西中东部9县区农田土壤Se输入通量研究[J]. 物探与化探, 2020, 44(4): 820-829.
[6] 翁望飞, 王德恩, 王邦民, 丁勇, 王拥军. 安徽省祁门—黟县地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2020, 44(1): 1-12.
[7] 刘道荣, 郑基滋, 占玄, 吴问丹. 临安山核桃主产区林地土壤重金属生态风险评价[J]. 物探与化探, 2019, 43(6): 1382-1388.
[8] 刘汉粮, 聂兰仕, Shojin Davaa, 王学求, 迟清华, Enkhtaivan Altanbagana. 中蒙边界阿尔泰地区汇水域沉积物69种元素背景值特征[J]. 物探与化探, 2019, 43(6): 1163-1172.
[9] 李凯, 廖咏, 黄凝, 陈红生, 袁晶, 刘小龙. 新疆巴里坤望洋台一带1∶5万水系沉积物测量异常特征及找矿靶区优选[J]. 物探与化探, 2019, 43(6): 1236-1245.
[10] 张钊熔, 段星星, 夏明哲. 白银东大沟水体和底泥中重金属污染评价[J]. 物探与化探, 2019, 43(3): 649-657.
[11] 薛生升, 张双奎, 赵楠, 周新鹏, 靳职斌. 五台—恒山地区多金属矿远景区预测及找矿方向[J]. 物探与化探, 2019, 43(1): 46-54.
[12] 孙社良, 冯增会, 黄孝波, 曾凡淼, 张献河, 牛建忠, 朱昌杰, 陈士海. 新疆汉水泉地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿方向[J]. 物探与化探, 2018, 42(6): 1116-1124.
[13] 吴正昌, 王会敏, 江俊杰, 晏俊灵, 李百球. 水系沉积物地球化学普查中若干问题探讨[J]. 物探与化探, 2018, 42(5): 932-936.
[14] 李春亮, 张炜. 甘肃省祁连山西段地球化学分区及其特征[J]. 物探与化探, 2018, 42(2): 312-315.
[15] 李冲, 郝志红, 张忠进. 广东北市地区1∶5万水系沉积物测量粒级试验[J]. 物探与化探, 2018, 42(2): 303-311.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
京ICP备05055290号-3
版权所有 © 2021《物探与化探》编辑部
通讯地址:北京市学院路29号航遥中心 邮编:100083
电话:010-62060192;62060193 E-mail:whtbjb@sina.com