大沽排污河沉积物重金属和砷污染及生态风险性研究.pdf

大沽排污河沉积物重金属和砷污染及生态风险性研究 殷晋铎 么俊东 薛恩树 郭德春 天津市津南区环境保护局, 天津 300350 摘要 利用HaKanson 生态风险指数法, 研究了大沽排污河底泥中污染物重金属和砷对水域的污染程度, 及其对水域 总体造成的潜在风险影响。 同时利用多环境要素评价方法, 对大沽排污河水质、污灌区土壤作物及生态效应进行了多 元综合评价, 2种方法结论相吻合。 大沽排污河生态风险处于重度污染水平。 重金属和砷污染物对生态风险影响排 序为 HgCdCuAsPbCrZn。 关键词 大沽排污河 沉积物 重金属 生态风险 1 引言 大沽排污河是天津市专用的城市排污河之一 ,入 海口为塘沽大沽口一线, 全长 71. 2 km 。为了深入了 解和分析大沽排污河污染状况及其生态风险 ,对大沽 排污河的水样、河道淤泥泥样 、 流域的土壤样品,进行 了多年持续跟踪、监测、和分析。本研究重点分析了 2001年采集的大沽排污河底泥中污染物含量的各项 数据,首次运用瑞典科学家 HaKanson 的研究成果即 “生态风险指数法”对该水域的沉积物重金属和砷的 污染及对大沽排污河水域的总体生态风险程度作了 定量的评价。为了验证这一新的评价方法,运用了常 规的水质污染监测 、 流域土壤分析、及生态效应调查 等系统研究方法对大沽河生态风险作出评价,2 种不 同的评价方法得出的结论是十分吻合的 。 2 生态风险指数法的数学模式 2. 1 生态风险指数计算方法 生态风险指数法是划分底泥污染物污染程度及 其水域潜在生态风险的一种相对快速、简便和标准的 方法 ,通过测定底泥样品中污染物含量进行计算。 2. 1. 1 底泥污染物程度的计算 单因子污染物污染参数计算公式为 C i fC i/ Ci n 1 式中 C i f 某一污染物的污染参数 ; C i 底泥中污染物实测浓度 ; C i n 全球工业化前沉积物污染 物含量, HaKanson 根 据大 量数 据分析 , 提出 PCB、 Hg 、 Cd、 As、 Cu、 Pb 、 Cr 和 Zn 含量分 别为 0. 01、0. 25、1. 0、15、50、70、90 和 175 mg kg 。 多种污染物的污染参数之和 Cd的计算公式为 Cd∑ n i 1 C i f 2 2. 1. 2 水域潜在生态风险的计算 单因子污染物的潜在生态风险参数 E i r计算公式 为 E i rT i r C i f 3 式中 T i r 单因子污染物的毒性响应参数 , PCB、 Hg 、 Cd、 As、 Pb、 Cu 、 Cr 和 Zn 的毒性响应 参数分别为 40、 40、 30、 10、 5、 5、 2 和 1。 定义总的风险参数之和为潜在生态风险指数 RI 计算公式为 RI ∑ n i 1 E i r∑ n i 1 T i r C i f 4 2. 2 实例分析 针对大沽排污河底泥重金属和砷污染程度及潜 在生态风险进行举例分析 。 1 大沽排污河段设 13 个点位进行采样, 共采集 14 个泥样, 分别对泥样中 Hg ,Cd,As, Pb ,Cu, Cr 和 Zn 含量测定并将数据分别代入公式 1 、 公式 2 并将结 果再代入公式 3 、公式 4 可计算出 E i r和 RI , 详 见表 1。 根据 HaKanson 提供的 C i f, Cd, E i r和 RI 值表 示的污染程度及潜在生态风险程度数值范围见表 2。 PCB 为多氯联苯 ,我国在底泥污染物测试一般没包括 PCB。 2 从水域总的污染物程度 Cd看, 13 个点位中 5 个点位的污染程度 Cd Cu As Pb Cr Zn。 3 运用常规系统分析方法评价大沽河生态风险 3. 1 大沽排污河水质污染监测及评价 评价方法用单因子指数法 ,大沽排污河评价标准 执行GB3838- 2002地表水环境质量标准 。大沽排污 河的水质监测结果及单因于评价指数分别见表 3、 表4 、 表 5。 大沽排污河所监测断面 P 值为重度污染, 不能 达到地表水环境质量 V 类水体 , 从单因子评价结果 分析 ,所测断面大沽排沽河水质污染物排序为氨氮 COD 挥发酚 As SS pH Zn。 根据津南区有关单位监测数据测算 ,并参阅天津 市环保部门的资料 ,1991 年至 1995 年大沽排污河污 染物排放量见表 6,5 a 累计排放量, 重金属镉 6. 69 t , 汞1 t ,铬 167 t , 总砷 14 t 。 表 1 大沽排污河各点位潜在风险参数和潜在风险指数 采样 点位 Eir CdCrHgAsCuPbZn RI Cd 148 . 04. 62499 . 2111. 89 . 834 . 384. 39582 . 224 . 79 2136 . 06. 36278 . 4010. 01 22 . 704 . 698. 11466 . 229 . 27 381 . 012. 57318 . 47. 40 17 . 405 . 541. 93434 . 219 . 20 486 . 210. 49627 . 010. 68 . 3410 . 146. 1177437 . 72 584 . 09. 16390 . 49. 87 24 . 14 . 820. 41528 . 023 . 37 693 . 13. 56567 . 5210. 43 . 031 . 792. 83684 . 524 . 68 74 . 81. 97172 . 87. 315 . 727 . 861. 38238 . 911 . 07 888 . 512. 7401 . 66. 018 . 24 . 1511. 43566 . 240 . 56 913 . 52. 865 . 610. 722 . 24 . 582. 85121 . 735 . 04 1097 . 56. 02140 . 626. 727 . 12 . 0416. 29318 . 312 . 68 1129 . 41. 5143 . 537. 02 . 471 . 250. 41216 . 329 . 48 1210 . 51. 5473 . 289. 03 . 151 . 881. 66101 . 76 . 39 136 . 181. 642 . 9610. 57 . 21 . 941. 3130 . 425 . 29 表 2 Cif、Cd、Eir和 RI 值相对应的污染程度及潜在生态风险程度 污染参数 Cif范围 单因子污染 物污染程度 多因子污染物污 染程度 Cd范围 总体污 染程度 潜在生态风险 参数 Eir范围 单因子污染物 生态风险程度 潜在生态风险 指数 RI 范围 总的潜在生 态风险程度 CifZn Pb Cd。 3. 3 重金属污染物对生态效应的影响 据天津医科大学环境卫生教研室 1995 年完成的 研究报告中显示 ,对灌田污水及食根蔬菜 ,污水鱼类 以地下水整个构成人体食物链的各环节的有机提取 物均不同程度显示了致突变性 ,这必然影响灌区居民 以至更大范围人群的健康 。 1 污水塘鱼外周血微核率较高在 0. 14～ 0. 73 范围, 与清水塘鱼 0. 07～ 0. 08有着显著差 别,而鱼外周血红细胞微核的测定, 对于综合观察评 价水体致突变污染是一个客观实用的指标。 2 由于污灌及施用排污河底泥施肥 ,菜土重金 属Hg 、 Cd 污染严重, 一些点位的蔬菜中毒物含量已 超过食品卫生标准 。1991 年某点位小白菜 、大白菜 Cd 含量均已达到重度污染,污染率为 9. 5。 3 根据天津医大研究报告中显示, 污灌区 10a 171 万人累计, 全肿瘤检出率污泥区高于污水区, 污 水区高于清水区。污泥区整个人群死于恶性肿瘤的 危险性是清水区的 3. 57 倍 。 4 结语 利用 HaKanson 提出的生态风险指数法, 对大沽 排污河底泥污染物重金属和砷含量分析得出大沽排 污河污染程度和生态风险程度结论如下 。 1 大沽排污河重金属和砷污染程度达到重度污 染以上。尤其Hg 污染达到严重污染程度 。 2 以重金属和砷污染对水域的生态风险影响来 看,已达到重度污染 。 3 各污染物对生态风险影响程度排序为 Hg Cd Cu As Pb Cr Zn。 4 大沽排污河底泥绝对不能作为农田污泥和肥 料使用。 参考文献 1 HaKanson L. Anecological risk index for aguatic pollution control a sedimentological approach. WaterRes, 1980. 14 8 975～ 1001. 2 张海清等. 龙湾涌沉积物重金属污染状况评价. 中国环境管理, 2001. 2 29～ 31. 3 刘文新等. 乐安江沉积物中重金属污染的潜在生态风险评价. 生 态学报, 1999. 2 206～ 211. 作者通讯处 殷晋铎 300350 天津市津南区环境保护局 电话 022 88514470 2002- 11-12 收稿 72 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 were used for simulation and design of municipal wastewater treatment with ASM1. Keywords municipal wastewater, carbonaceous ogranic matter and ASM1 RESEARCHONDEPOSITHEAVYMETALSANDARSENICPOLLUTIONOFDAGU POLLUTION -DISCHARGING RIVER AND ITS ECOLOGICAL RISKYin Jinduo et al 70 Abstract The pollution degree of heavy metals and arsenic in the bottom sludge of Dagu pollution-discharging river on the watershed is researched using Hakanson ecological risk index. A multivariate overall assessment is carried out on water quality, sewage irrigation region crops and ecological effect of Dagu pollution -discharging river by multienvironmental-factor uation. The conclusions of the two s is the same, i. e. there exists a heavy pollution in this river. The order of the effect of heavy metals and arsenic is Hg CdCuAsPbCrZn. Keywords Dagu pollution -discharging river, deposit, heavy metals and ecological risk THE EXTENSIONOF WASTEWATER TREATMENT PROJECT OF FENYANG DISTILLERY Cheng Hongping et al 73 Abstract Wastewater Treatment Project of Fenyang Distillery was extended in 2001. The treatment capacity was 8, 000 m3 d after the extension. Not only was the treatment process of the extended section the same as the present system, but also it unearthed the potenital of the present construction or structure. The treatment technology is experienced and the operation is stable. The water quality of the effluent is more qualified than the requirements of the design. Keywords wastewater treatment, activated sludge process and extension STUDY OF COUNTERMEASURES FOR SLUDGE DISPOSALS OF SHANGHAI WASTEWATER TREATMENT PLANTSZhang Shuguo et al 75 Abstract There hasbeen a rapid development of the construction of Shanghaiwater pollution control projects recently. It is estimated that in 2020, the sludge with a water content of 97. 5 produced by all sewage treatment plants inShanghaiwill be up to 44, 360m3 d, and the problem of sludge disposal will be stressed day by day. Many disposal s, such as land use, incineration, landfill and using it as building materials etc are proposed for sludge disposal in the future based on the development plan and analyzing the present status of Shanghai sludge disposal, aswell as combining geography and economic characteristics of Shanghai. Keywords sludge of sewage treatment plant, sludge disposal, Shanghai and land utilization EXPLORATIONOFFLUEGASTREATMENTTECHNOLOGYFORBLASTFURNACE CASTHOUSEZheng Yan 79 Abstract This paper introduces the structure, working principle and practical results of the flue gas -trapping hoods for updraft tapholes; and on the basis of which a flue gas -trapping technique has been developed, which is suitable for all sorts of blast furnace casthouses in China. The result shows that this technique features good effectiveness, small resistance and low power -flow ratio. Keywords flue gas -trapping, blast furnace and casthouse Manager Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Editor and Publisher The Editorial Department of Environmental Engineering 33,Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088,China Telephone 01082227637、82227677 Fax 01082227677 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O. Box 399, Beijing China Journalistic Code ISSN1000-8942 CN11-2097 X E-mail Addresshjgc hjgc. com. cn WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 22,No. 1, February , 2004