1、百花湖麥西河口沉積物剖面重金屬的形態(tài)分布高加董嫻，梁龍超，張勇，陳卓*(貴州師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550001)摘要為揭示貴陽市百花湖入湖河口麥西河口沉枳物制面中受金屬的形態(tài)分布特征，采用柱狀采泥器通過臨水垂直插曾法采集沉枳物樣品。借鑒改進(jìn)Tessier五步連續(xù)提取法對沉積物中4種重金屬Cd、Cu、Zn、Pb的形態(tài)在念向上的分布進(jìn)行測定，并對其總量進(jìn)行討論c站果表明：重金屬總量由大到小的順序?yàn)椋篫n、Cu、Pb、Cd，含量分別為190.53302.08、82.44192.37、21.6794.70、0.13-1.86mkgo其中，Cd主要以高子交換態(tài)、鐵軟化物餡合態(tài)存在;Cu主要

2、以有機(jī)質(zhì)及琉化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)Ц窠Y(jié)合態(tài)存在;Pb與Zn主要以有機(jī)質(zhì)及琉化物姑合態(tài)、鐵/侶火化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)犯窠Y(jié)合態(tài)存在。4種重金屬的總量和形態(tài)在垂向上的分布因重金屬種類不同而有所差異，呈現(xiàn)出垂向分布的不規(guī)律性。關(guān)鍵詞入湖河口；重金屬；形態(tài)；沉積物;Tessier法中圖分類號S273.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611(2012)12-07303-03TheMorphologyDistributionofHeavyMetalsintheSectionofMaixiEstuarySedimentsinBaihuaLakeGAOJingetal(SchoolofChemistryandMat

3、erialScience,GuizhouNormalUniversity,Guiyang,Guizhou550001)AbstractInordertorevealthemorphologydistributioncharacteristicsofheavymetalsinprofileofMaixiestuarysedimentsofBaihuaIkeinGuiyangCity.acolumnarsedimentsamplerthroughwaterverticalintubationwasadoptedtocollectsedimentsamples.Theverticaldistribu

4、tionoffourheavymetalsCd,Cu,ZnandPbinsedimentsweredeterminedbyusingimprovedTessiersequentialextracUonmethod.TheresultsshowedthattheorderoftotalcontentofheavymetalsisZn(190.53-302.08mg/kg)>Cu(82.44-192.37mg/kg)>Pb(21.67-94.7mg/kg)>Cd(0.13-1.86mg/kg).Amongwhich,CdexistedasionexchangestateandFc

5、-Mnoxide(brm；Cuexistedasorganicsulfidecombiningformandresiduelatticecombiningform；PbandZnexistedasorganicsulfidecombiningform,Fe/Mnoxideformandresiduelatticecombingform.Theverticaldistributionoftotalamountoffourheavymetalsandfonnvariedwithheavymetalspecies,indicatingnoregularityofverticaldistributio

6、n.KeywordsEstuaryofthelake；Heavymetal；Morphology；Sediment;Tessiermethod城市流域性的湖泊與人類生活息息相關(guān),而在人口稠密的地區(qū)，湖泊所受的污染也越來越嚴(yán)重。進(jìn)入湖泊的重金屬通過絮凝或沉淀作用，多數(shù)進(jìn)入沉積物中。當(dāng)水體周圍的環(huán)境條件發(fā)生改變時(shí)，隨著沉積物深度的不同,沉積物中不同形態(tài)的重金屬復(fù)溶到水中的情況也各不相同。對重金屬的形態(tài)分析可以提供有關(guān)重金屬的潛在遷移性、生物有效性及生態(tài)毒性等方面的有效信息。因此，在研究沉積物中重金屬總量的同時(shí),分析其存在形態(tài)就顯得尤為重要。沉積物中不同的地球化學(xué)組分結(jié)合重金屬元素后,所形成的不同物

7、理化學(xué)形態(tài)具有選擇性和專一性，因此可使用不同的提取劑，按照結(jié)合程度由弱到強(qiáng)的順序，對沉積物中同一重金屬元素的不同形態(tài)組分進(jìn)行分離提取，以測定與沉積物中不同組分相結(jié)合的重金屬元素含量4句。目前公認(rèn)的鑒定土壤與沉積物中痕量重金屬形態(tài)的經(jīng)典方法,是加拿大學(xué)者A.Tessier于1979年首次提出的多級連續(xù)提取形態(tài)分類法。該方法將重金屬分為5種結(jié)合形態(tài):即金屬可交換態(tài)（可交換態(tài)）、碳酸鹽結(jié)合態(tài)（碳酸鹽態(tài)）、鐵（鉉）氧化物結(jié)合態(tài)（鐵/鉉態(tài)）、有機(jī)質(zhì)及硫化物結(jié)合態(tài)（有機(jī)態(tài)）、殘?jiān)Ц窠Y(jié)合態(tài)（殘?jiān)鼞B(tài)），該方法經(jīng)過較長時(shí)間的研究和嚴(yán)格測試，已被廣泛應(yīng)用于土壤和沉積物重金屬的形態(tài)分析中。百花湖水庫作為貴州省貴陽

8、市主要飲用水源之一，擔(dān)負(fù)著發(fā)電、農(nóng)灌、養(yǎng)殖、防洪、調(diào)節(jié)氣候、改善生態(tài)環(huán)境等多種功基金項(xiàng)目貴卅省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（吟科合SY字20113079）；責(zé)陽市科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（2010筑科農(nóng)合同字第5-2號）。作者簡介高姑（1986-），女，黃卅貴陽人.碩士研究生，研究方向：環(huán)境分析化學(xué)。，通訊作者，教授，碩士生導(dǎo)師，碩士，從事環(huán)境分析化學(xué)方西的研,E-mail:chenzhuol9。收稿日期2012-01-29能。麥西河流域位于貴陽市西北部、清鎮(zhèn)市東北部,發(fā)源于貴陽市烏當(dāng)區(qū)野鴨鄉(xiāng)小龍?jiān)矗两痍栃聟^(qū)麥乃村附近入百花湖，河流全長9.5km,多年平均徑流量0.26億H。麥西河作為入湖河口，是面源和點(diǎn)源污染

9、流入水庫較集中的地方，沿途流經(jīng)貴州化肥廠和貴州砂輪廠，工廠排放含重金屬的廢水也必然會對水體造成潛在污染危害。而麥西河口沉積物重金屬剖面形態(tài)分析方面的研究目前尚未報(bào)道。因此，該研究測定麥西河口沉積物中頁金屬Cd、Cu、Zn、Pb的總量，采用改進(jìn)的Tessier法上對其形態(tài)進(jìn)行了提取測定，研究了沉積物剖面中重金屬總量和形態(tài)的垂直分布特征，以期為城市流域性的湖泊和河道的重金屬污染治理提供借鑒。1材料與方法1.1試驗(yàn)材料采用長度為65cm,內(nèi)徑6cm的SWB-1型柱狀采泥器""于2010年8月在麥西河口采取沉積物剖面樣品,采集沉積物柱芯樣品，長度為34cm。利用虹吸法吸出界面水，對

10、沉積物原柱進(jìn)行現(xiàn)場分層,用分樣裝置以2cm間隔精細(xì)分截,同層泥樣混勻后裝入聚四氟乙烯袋，排出空氣后當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，白然風(fēng)干、混合均勾，瑪瑙研缽研磨后過100目尼龍篩，放干燥器中保存,備用。1.2試劑及儀器所有溶液均使用去離子水配置,所有化學(xué)試劑均為分析純。樣品采集使用SWB-1型柱狀采泥器，重金屬的測定使用PerkinElmer公司AAnalyst800原子吸收光譜儀,YY3橫向加熱石墨管,AS800自動進(jìn)樣器。離心采用上海安亭Anke-TDL4）B離心機(jī)。1.3樣品采集與測定1.3.1采集方法。用柱狀采泥器通過臨水垂直插管法采集沉積物柱芯樣品。經(jīng)多次采集選取沉積物界面水澄清及垂直分層清晰完整

11、的柱芯為分析對象。1.3.2分析與測定方法。樣品中重金屬總故的前處理均參照國家環(huán)?？偩值乃c廢水檢測分析方法中的要求進(jìn)行，各重金屬形態(tài)的提取操作步驟參照龔度等伊和ATessier等“°)研究中的要求進(jìn)行。對各巽取步驟上清液中重金屬元素Zn、Cu的含量:用火焰原子吸收分光光度法測定，重金屬Cd、Pb的含量用石墨爐原子吸收分光光度法測定。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用軟件OHgin7.5進(jìn)行分析。2結(jié)果與分析2.1沉積物中重金屬總的垂直分布對重金屬總精的了解可以明確河口沉積物的污染情況，以及沉積物垂直污染年度的分布信息，5-W；o由圖1和表1可知，在麥西河口34cm的沉積物(pH=7.81)中,4種重金屬

12、總量為:Zn>Cu>Pb>Cd,含量范闈分別為190.53302.08*kg、82.44192.37mg/kg、21.6794.70mg/kg、0.131.86mg/kgoCd的平均含址是土壤環(huán)境質(zhì)址二級標(biāo)準(zhǔn)的1.08倍，小于我國湖泊沉積物的平均值，在8cm處的峰值為1.38mg/kgo隨深度的增加其總量趨于穩(wěn)定。Cu的平均含量是土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的1.26倍,是我國湖泊沉積物平均值的2.6倍,其含扯在表層08cm時(shí)較高,6cm時(shí)達(dá)最大值，為192.37mg/kg0Cu的總最隨深度的增加呈先上升后逐漸下降最后變成鋸齒多峰的分布特征。Zn的平均含量比土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)值小,

13、是我國湖泊沉積物平均值的1.5倍，其含址在2434cm處較高,24cm時(shí)達(dá)最大值為302.08mg/kg,其總量變化趨勢與其他元素不同,Zn的總量隨深度的增加呈先下降后逐漸上升趨勢。Pb的平均含量均小于土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)與我國湖泊沉積物的平均值,在表層2cm處較高,4cm后又迅速降低。其總最變化趨勢與Cu相似，不同的是Pb隨沉積物由淺至深其總量略顯上升。根據(jù)參照標(biāo)準(zhǔn)的不同，不同重金屬元素的污染順序也各異，以土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)為:Cu>Cd>Zn>Pb；以我國湖泊沉積物重金屬含量平均值作標(biāo)準(zhǔn)為:Cu>Zn>Pb>Cd。金jtRmg/kg圖1麥西河口沉積物中

14、3、11、211、11>含的垂直分布2.2沉積物中重金屬形態(tài)的垂直分布該研究采用改進(jìn)的Tessier五步連續(xù)提取法區(qū)分麥西河口沉枳物中重金屬Cd、Cu.Zn.Pb的5種結(jié)合形態(tài)。由圖2可知,在不同深度,Cd主要以可交換態(tài)和鐵/鏈態(tài)存在，同時(shí)還存在少量的殘?jiān)鼞B(tài)與表1各重金履元素的平均含及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)mg/kg一白花湖麥西河口沉積土填環(huán)境質(zhì)械二級我國湖泊沉積物重兀物重金屬總所平均值標(biāo)準(zhǔn)"I(pH>7.5)金屬含散平均值3)Cd0.650.60.94Cu126.3710048.00Zn239.55300160.64Pb33.2635038.03有機(jī)態(tài)。418cm.20-26cm,C

15、d的可交換態(tài)分別占24.38%-66.67%.26.56%-33.96%,8-10cm.1834cm鐵/鋌態(tài)分別占52.75%.24.30%69.32%。Cd的可交換態(tài)與殘液態(tài)隨深度的增加逐漸降低，鐵/鉉態(tài)的百分率隨深度增加逐漸升高，有機(jī)態(tài)的百分率隨深度的增加變化較小。Cu主要以有機(jī)態(tài)與殘?jiān)鼞B(tài)存在，在1824cm還存在一定址的可交換態(tài)，占29.63%-58.37%o216cm.2634cm.Cu的有機(jī)態(tài)分別占45.94%-52.96%.20.77%-42.54%,殘?jiān)鼞B(tài)在整個垂向上都大量存在，占32.07%72.21%。Cu的有機(jī)態(tài)隨深度的增加逐漸降低,殘?jiān)鼞B(tài)的百分率隨深度的增加逐漸增加。Zn

16、主要以有機(jī)態(tài)、鐵/鉉態(tài)及殘?jiān)鼞B(tài)存在，分別占20.85%34.08%.25.05%36.74%、30.46%79.75%。此外，在46cm、1618cm,Zn的可交換態(tài)百分率明顯高于其他層。有機(jī)態(tài)、鐵/信態(tài)及殘?jiān)鼞B(tài)在垂向上的含最分布比較相似，隨著深度的增加，含量變化不大。Pb主要以殘?jiān)鼞B(tài)存在，占16.62%-87.66%,部分深度還以有機(jī)態(tài)和鐵/候態(tài)存在,分別占7.60%55.78%、0.07%36.84%。由于深度的不同，用在垂向上各形態(tài)的百分含量分布表現(xiàn)出極不規(guī)律的特征。由于這4種重金屬在碳酸鹽態(tài)中的含雖均較少，所以很難看出各重金屬碳酸鹽態(tài)隨深度的變化規(guī)律。由此可見，隨著深度的增加，各重金屬

17、的形態(tài)在垂向上的分布具有不同的變化趨勢，同一元素在不同深度中的形態(tài)分布變化不大，而不同元素在同一深度中的形態(tài)分布則不盡相同，呈現(xiàn)出垂向分布的不規(guī)律性。3結(jié)論與討論(1) 上述重金屬總量特征表明，沉積物中重金屬Cd、Cu、Zn、Pb的總量由大到小的順序依次為:Zn、Cu、Pb、Cd。其中，Cu的平均總量超標(biāo)最多，污染狀況最為嚴(yán)虱其次是Cd、Zn,沉積物基本未受到重金屬Pb的污染。(2) 隨沉積物深度的增加,Pb的總量變化與Cu相似，都呈現(xiàn)出鋸齒多峰的分布特征。這可能與復(fù)雜的水文環(huán)境、口然水體擾動促進(jìn)重金屬解析和Cu在沉積過程中再遷移的狀況有關(guān)。由于沉積過程的非線性，重金屬難以形成一定線性規(guī)律的分

18、布狀態(tài)(。同時(shí),Cu的總量隨深度的增加先上升后逐漸下降,Pb隨沉積物深度的增加其總量略顯上升,Cd的總量變化趨于穩(wěn)定。這可能與上游沿岸的砂輪廠、化肥廠生產(chǎn)過程中向河中排放含有這些重金屬的廢水，頁金屬在水體中隨懸浮物的沉降進(jìn)入沉積物，從而造成Cu、Cd含說升高,而工業(yè)廢水及居民生活用水中Pb含其較低,且無外源污染河流的匯入,因此,Pb在整個垂向分希'中總員都較低。Zn的總量隨深度的增加呈先穩(wěn)定不變后上升的趨勢，這可能由于含Zn飼料流失的影響所致，后經(jīng)嚴(yán)格控制，表層Zn總量Zn易于被生物體所利用，麥西河周邊受到曾經(jīng)養(yǎng)殖業(yè)施加降低。殘?jiān)Ц窠Y(jié)全態(tài)有機(jī)質(zhì)及礎(chǔ)匕物結(jié)合態(tài)口鐵性級化物結(jié)合志碳成鹽詁

19、合態(tài)金屬可文換態(tài)0022gSSP?0022gSSP?2S5SR裁0ca圳MMMHIIIIII«>2SgSK»林Ucm2g58ft就gem圖2麥西河口沉祝物中重金雇形態(tài)的垂直分布(3) Cd主要以離子交換態(tài)、鐵/鏈氧化物結(jié)合態(tài)存在;Cu主要以有機(jī)質(zhì)及硫化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)Ц窠Y(jié)合態(tài)存在;Pb與Zn主要以機(jī)質(zhì)及硫化物結(jié)合態(tài)、鐵/錠氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)Ц窠Y(jié)合態(tài)存在。除Cd外,各元素生物可利用性最高的可交換態(tài)含量普遍較低，說明Cd活動性較強(qiáng),容易發(fā)生再遷移,因而是沉積物中風(fēng)險(xiǎn)最大的重金屬元素。Cu的有機(jī)態(tài)含量較高，這可能與Cu易于形成難分解的有機(jī)絡(luò)合物和硫化銅等難分解礦物的性質(zhì)有

20、關(guān)。Zn有機(jī)態(tài)、鐵/鉉態(tài)含量較高，與Zn通過化學(xué)鍵與有機(jī)質(zhì)結(jié)合起來,只有在強(qiáng)氧化條件下才能被分解有關(guān)。同時(shí)，天然水中的鐵鉉氧化物以鐵鉆結(jié)核或凝結(jié)物的形式存在于沉積物顆粒上，是微量重金屬極好的吸著劑，或本身就是氫氧化物沉淀，這部分重金屬本身不易釋放,但在水體氧化還原電位降低時(shí)易釋放。Pb的有機(jī)態(tài)、鐵/鉉態(tài)含量較高,可能與沉積物中存在較多的有機(jī)物和硫化物污染物有關(guān),Pb易與這二者結(jié)合而形成有機(jī)態(tài)和鐵/鉉態(tài)，從而降低了Pb的可交換態(tài)含量:。此外,各重金屬均存在含量較少的碳酸鹽結(jié)合態(tài)，這是由于周圍工廠所排放的酸性廢水，使水體的pH值降低，促使碳酸鹽態(tài)中的重金屬釋放出來的緣故。這些釋放出來的重金屬與易溶

21、于水相的Cd可交換態(tài)，都會對水體環(huán)境造成影響，加重麥西河口重金屬二次污染的潛在危害，應(yīng)予以重視C(4) 4種重金屬的形態(tài)在垂向上的分布具有不同的變化趨勢，同一元素在不同深度中的形態(tài)分布變化不大,而不同元素在同一深度中的形態(tài)分布則不盡相同，呈現(xiàn)出垂向分布的不規(guī)律性。參考文獻(xiàn)呂文英，周樹杰,雷穎欣.珠江廣州段東朗斷面沉積物中重金屬污染研究J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2009,32(5)：】83-186.1 HUANGXF,HUJW.DENGJJ.etal.SpeciationofheavymetalsinsedimentsfromBaihuaIikeandAhalakeJ.ChcmEng,2009,4：6

22、35-642.2 馮;蝌，梁亮侏英，等.河流沉積物沉積物的形態(tài)分析(II)一Tessier形態(tài)分類法J.山東大學(xué)學(xué)報(bào):理學(xué)版,2004,39(6):101107.3 王沛芳，鄒麗敏，王超，等.玄武湖沉積物中重金屬的垂直分布J.長江流域資源與環(huán)境,2010,19(5)：547-552.4 KERSTINGAB.EFURDDW,FINNEGANDLMigrationofplutoniumingroundwalerattheNevadaTestSileJ.Nature,1999,397：56-59.5 KENNEDYVH.SANCHEZAL.OUGHTONDH.UseofsingleandsequentialchemicalextractiontoassessradionuclideandheavymrtalavailabilityfromsoilsforrootuptakesfJ.Analyst,1997,122：89-100.6 謝偉芳，夏品華，林陶，等.喀斯特山區(qū)溪流上覆水一孑IM水