我國典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)剖析與六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)研究一、引言1.1研究背景與意義隨著我國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)取得了顯著增長(zhǎng)，但也帶來了一系列嚴(yán)峻的環(huán)境問題，其中重金屬污染尤為突出。重金屬指的是比鐵重的金屬元素，在自然界中廣泛分布。然而，人類活動(dòng)如工業(yè)生產(chǎn)、廢水排放、城市燃煤等，使得大量重金屬被釋放到環(huán)境中。這些重金屬通過各種途徑進(jìn)入水體、土壤等生態(tài)系統(tǒng)，不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞，還直接或間接地威脅到人體健康。我國眾多典型流域，如長(zhǎng)江流域、黃河流域、太湖流域、遼河流域等，作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要區(qū)域，工業(yè)活動(dòng)頻繁，人口密集，重金屬污染問題較為嚴(yán)重。以長(zhǎng)江流域?yàn)槔?，其貫通我國西部、中部和東部的廣大地域，地區(qū)工、農(nóng)業(yè)及城市化發(fā)展程度較高。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，重金屬污染給環(huán)境帶來了巨大的隱患。長(zhǎng)江流域水體重金屬污染主要是由人的各項(xiàng)生產(chǎn)生活活動(dòng)引起，主要來源有工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等。依托水運(yùn)和水電優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)江沿岸集中布局了化工、鋼鐵、有色金屬、制藥等一批高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，給長(zhǎng)江流域的環(huán)境帶來了巨大的壓力。據(jù)2017年水利廳、環(huán)保廳、住建廳等部門聯(lián)合開展的長(zhǎng)江流域入河排污口檢查專項(xiàng)行動(dòng)的結(jié)果顯示，在長(zhǎng)江流域，主要河流和湖泊有1900多個(gè)排污口，排入長(zhǎng)江的廢污水總量為2.8×101?m3/a，其中工業(yè)、企業(yè)廢污水約占57%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中由于大量使用化肥和農(nóng)藥，經(jīng)雨水沖刷后流入長(zhǎng)江，也導(dǎo)致水體重金屬含量增加，同時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中污水灌溉及堆肥污泥也會(huì)增加水體重金屬含量。此外，長(zhǎng)江航道航運(yùn)業(yè)發(fā)達(dá)，其產(chǎn)生的重金屬污染物也是長(zhǎng)江流域水體重金屬污染的重要原因。從長(zhǎng)江流域整體來看，Hg、Cd兩種重金屬污染對(duì)長(zhǎng)江流域的影響最大，其中Hg污染幾乎分布于除巢湖之外的整個(gè)長(zhǎng)江流域，而且在大多數(shù)地區(qū)為首要或主要污染物；Cd污染主要分布在長(zhǎng)江中上游；Cr污染主要分布在長(zhǎng)江下游干流地區(qū)；Cu污染主要分布在長(zhǎng)江下游及鄱陽湖、太湖，且呈現(xiàn)地域性分布。重金屬污染具有富集性，能隨生物鏈向上傳遞進(jìn)而給人們的健康造成威脅，并且很難在環(huán)境中被降解。重金屬在環(huán)境中不易降解，容易在生物體內(nèi)蓄積，當(dāng)人體攝入過量的重金屬時(shí)，會(huì)對(duì)生理機(jī)能產(chǎn)生不良影響，甚至引發(fā)各種疾病。例如，六價(jià)鉻[Cr(Ⅵ)]由于在環(huán)境中不易降解，容易被人體吸收并儲(chǔ)存在體內(nèi)，所以對(duì)人體有害，被美國疾病預(yù)防控制中心毒害物質(zhì)及疾病登記署（ASDTR,CDC）列為前20位優(yōu)先監(jiān)測(cè)的物質(zhì)之一，同時(shí)國際癌癥研究中心也將Cr(Ⅵ)列為一級(jí)致癌物。對(duì)于典型流域重金屬的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對(duì)典型流域重金屬污染狀況進(jìn)行全面的了解，分析重金屬的污染源、傳輸與分布規(guī)律，建立科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，包括評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確評(píng)估重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。這有助于相關(guān)部門及時(shí)掌握流域的污染狀況，為制定針對(duì)性的污染治理措施和環(huán)境管理政策提供科學(xué)依據(jù)，從而有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人民群眾的身體健康。推導(dǎo)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)同樣具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。水質(zhì)基準(zhǔn)是制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)，在水環(huán)境管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前我國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要參照國外水質(zhì)基準(zhǔn)或水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制定，然而，由于我國的自然環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)和人體特征等與國外存在差異，這些參照標(biāo)準(zhǔn)無法充分保障我國水生態(tài)系統(tǒng)安全與人體健康。以六價(jià)鉻為例，開展對(duì)我國淡水水生生物水質(zhì)基準(zhǔn)的推導(dǎo)研究，分別在國家和流域兩種尺度上對(duì)六價(jià)鉻基準(zhǔn)進(jìn)行推導(dǎo)，能夠?yàn)槲覈嚓P(guān)水質(zhì)基準(zhǔn)以及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供有益的參考，使我國的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)更加符合國情，更有效地保護(hù)水生態(tài)環(huán)境和人體健康，促進(jìn)我國水環(huán)境管理的科學(xué)化和規(guī)范化。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1典型流域重金屬污染研究進(jìn)展在國外，眾多學(xué)者對(duì)不同流域的重金屬污染開展了深入研究。如對(duì)美國密西西比河流域的研究發(fā)現(xiàn)，工業(yè)排放和農(nóng)業(yè)活動(dòng)是導(dǎo)致該流域重金屬污染的主要原因，其中鉛、汞等重金屬在河流沉積物中含量較高，且呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異，在城市和工業(yè)集中區(qū)域污染更為嚴(yán)重。在歐洲的萊茵河流域，研究表明交通污染和工業(yè)廢水排放使得鎘、鋅等重金屬在河流水體和底泥中積累，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)造成了潛在威脅，影響了水生生物的生長(zhǎng)、繁殖和生存。此外，對(duì)非洲的尼羅河等流域也有相關(guān)研究，揭示了重金屬污染在不同程度上影響著當(dāng)?shù)氐乃Y源利用和生態(tài)平衡。在國內(nèi)，對(duì)典型流域重金屬污染的研究也成果頗豐。長(zhǎng)江流域作為我國重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域，其重金屬污染問題備受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)江流域水體重金屬污染主要源于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等人類活動(dòng)。工業(yè)方面，沿江布局的化工、鋼鐵、有色金屬等產(chǎn)業(yè)排放的廢水是重金屬的重要來源。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，大量使用的化肥、農(nóng)藥以及污水灌溉、堆肥污泥等也增加了水體重金屬含量。長(zhǎng)江航道航運(yùn)業(yè)發(fā)達(dá)，其產(chǎn)生的重金屬污染物同樣不容忽視。從污染分布特征來看，Hg、Cd兩種重金屬污染對(duì)長(zhǎng)江流域影響較大，Hg污染幾乎分布于除巢湖之外的整個(gè)流域，且在多數(shù)地區(qū)為首要或主要污染物；Cd污染主要分布在長(zhǎng)江中上游；Cr污染主要分布在長(zhǎng)江下游干流地區(qū)；Cu污染主要分布在長(zhǎng)江下游及鄱陽湖、太湖，且呈現(xiàn)地域性分布。黃河流域的重金屬污染研究表明，流域內(nèi)的重金屬主要來源于礦產(chǎn)開采、工業(yè)廢水排放和農(nóng)業(yè)面源污染。在一些礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)，如山西、陜西等地，由于長(zhǎng)期的礦產(chǎn)開采和冶煉活動(dòng)，導(dǎo)致周邊水體和土壤中重金屬含量超標(biāo)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和居民健康構(gòu)成威脅。黃河水體中，鉛、鎘、汞等重金屬在部分河段存在不同程度的污染，且沉積物中的重金屬含量也較高，這些重金屬在一定條件下可能會(huì)重新釋放到水體中，造成二次污染。太湖流域作為我國重要的淡水湖泊流域，其重金屬污染狀況也受到廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，太湖水體和沉積物中存在多種重金屬污染，主要來源于工業(yè)廢水排放、農(nóng)業(yè)面源污染和城市生活污水排放。其中，Hg、Cu和Zn是太湖流域主要的重金屬污染物，Hg是首要污染物，起決定性作用。太湖流域的重金屬污染綜合水平處于安全至中度污染之間，但局部區(qū)域污染較為嚴(yán)重，如太湖周邊的一些工業(yè)園區(qū)和城市周邊地區(qū)，對(duì)太湖的生態(tài)系統(tǒng)和水資源利用產(chǎn)生了一定影響。遼河流域的重金屬污染研究顯示，該流域的重金屬污染主要與工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和城市發(fā)展有關(guān)。工業(yè)生產(chǎn)中的電鍍、化工等行業(yè)排放的廢水含有大量重金屬，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥以及污水灌溉等也導(dǎo)致了土壤和水體中的重金屬含量增加。遼河流域的沉積物中，Cd、Cr、Pb等重金屬含量較高，部分區(qū)域存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有研究雖然在典型流域重金屬污染的來源、分布特征等方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。部分研究在重金屬污染的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方面存在欠缺，難以全面了解污染的發(fā)展趨勢(shì)和變化規(guī)律。在污染源解析方面，雖然能夠識(shí)別主要的污染來源，但對(duì)于一些復(fù)雜的復(fù)合污染情況，解析方法還不夠完善，難以準(zhǔn)確量化各污染源的貢獻(xiàn)。此外，不同流域之間的對(duì)比研究相對(duì)較少，不利于總結(jié)共性規(guī)律和制定統(tǒng)一的污染防治策略。在重金屬污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的綜合影響評(píng)估方面，研究還不夠深入和系統(tǒng)，缺乏全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型和方法。1.2.2六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)研究現(xiàn)狀國外在六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)方面開展了大量研究，形成了較為成熟的方法體系。美國環(huán)保局（USEPA）采用物種敏感度分布（SSD）曲線法推導(dǎo)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)，通過收集大量水生生物對(duì)六價(jià)鉻的毒性數(shù)據(jù)，構(gòu)建SSD曲線，進(jìn)而確定六價(jià)鉻對(duì)水生生物的急性和慢性基準(zhǔn)濃度。USEPA還考慮了不同地理區(qū)域、生態(tài)系統(tǒng)類型和生物群落結(jié)構(gòu)的差異，對(duì)水質(zhì)基準(zhǔn)進(jìn)行了區(qū)域化調(diào)整，以提高基準(zhǔn)的科學(xué)性和適用性。歐盟等地區(qū)也采用類似的方法，結(jié)合本地的水生生物種類和生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，推導(dǎo)適合本地區(qū)的六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)，并將其應(yīng)用于水環(huán)境管理和污染防治中。國內(nèi)對(duì)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)的研究起步相對(duì)較晚，但近年來也取得了一定進(jìn)展。學(xué)者們借鑒國外的研究方法，結(jié)合我國的實(shí)際情況，開展了相關(guān)研究。如采用SSD曲線法，以我國土著水生生物為研究對(duì)象，測(cè)定六價(jià)鉻對(duì)黃顙魚、鯽魚、鰱魚等的急性毒性效應(yīng)，獲取毒性數(shù)據(jù)，進(jìn)而推導(dǎo)我國六價(jià)鉻的水質(zhì)基準(zhǔn)。在國家尺度上，推導(dǎo)的我國國家六價(jià)鉻急性和慢性基準(zhǔn)分別為17.18μg/L和7.59μg/L，與美國國家六價(jià)鉻基準(zhǔn)相差不大。在流域尺度上，對(duì)太湖、遼河流域的研究表明，太湖流域的六價(jià)鉻急性基準(zhǔn)（CMC）為20.42μg/L，慢性基準(zhǔn)（CCC）為5.44μg/L；遼河流域的六價(jià)鉻急性基準(zhǔn)為16.34μg/L，慢性基準(zhǔn)為4.45μg/L。不同方法在推導(dǎo)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)時(shí)各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。SSD曲線法的優(yōu)點(diǎn)是能夠綜合考慮多種水生生物的敏感性，基于大量的毒性數(shù)據(jù)推導(dǎo)基準(zhǔn)，具有較高的科學(xué)性和可靠性。然而，該方法對(duì)毒性數(shù)據(jù)的要求較高，需要收集不同種類、不同生長(zhǎng)階段水生生物的毒性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)收集難度較大。且在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同地區(qū)的水生生物種類和生態(tài)環(huán)境存在差異，直接套用其他地區(qū)的數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致基準(zhǔn)的準(zhǔn)確性受到影響。其他方法如基于生物配體模型（BLM）的推導(dǎo)方法，考慮了金屬離子與生物配體的相互作用，能夠更準(zhǔn)確地反映重金屬對(duì)生物的毒性效應(yīng)，但該方法需要大量的化學(xué)參數(shù)和生物參數(shù)，模型的建立和應(yīng)用較為復(fù)雜，目前在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的局限性。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在全面、系統(tǒng)地評(píng)估我國典型流域重金屬的污染狀況和潛在風(fēng)險(xiǎn)，并準(zhǔn)確推導(dǎo)六價(jià)鉻的水質(zhì)基準(zhǔn)，為我國水環(huán)境管理和污染防治提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。具體研究?jī)?nèi)容如下：典型流域重金屬污染調(diào)查：選擇長(zhǎng)江流域、黃河流域、太湖流域、遼河流域等具有代表性的流域，對(duì)水體、沉積物中的重金屬（如汞、鎘、鉛、鉻、銅、鋅等）含量進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，分析重金屬的濃度水平、空間分布特征和時(shí)間變化趨勢(shì)。通過實(shí)地采樣、實(shí)驗(yàn)室分析等方法，獲取準(zhǔn)確的污染數(shù)據(jù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，直觀展示重金屬污染的空間分布格局。典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型建立：基于污染調(diào)查數(shù)據(jù)，建立科學(xué)合理的重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。構(gòu)建涵蓋重金屬濃度、生物有效性、生態(tài)毒性、人體暴露途徑等多方面因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，綜合考慮重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。選擇合適的評(píng)價(jià)方法，如潛在生態(tài)危害指數(shù)法、風(fēng)險(xiǎn)熵法、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等，對(duì)不同流域的重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)估，確定主要的污染因子和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，為制定針對(duì)性的污染治理措施提供依據(jù)。六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)：采用物種敏感度分布（SSD）曲線法，以我國土著水生生物為研究對(duì)象，測(cè)定六價(jià)鉻對(duì)多種水生生物的急性毒性效應(yīng)，獲取毒性數(shù)據(jù)。利用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建SSD曲線，推導(dǎo)我國六價(jià)鉻的水質(zhì)基準(zhǔn)，包括急性基準(zhǔn)濃度（CMC）和慢性基準(zhǔn)濃度（CCC）。分別在國家尺度和流域尺度上進(jìn)行推導(dǎo)，考慮不同地區(qū)的生態(tài)環(huán)境差異和水生生物種類的不同，使推導(dǎo)結(jié)果更具科學(xué)性和適用性。結(jié)果分析與對(duì)策建議：對(duì)典型流域重金屬污染調(diào)查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果以及六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行深入分析，探討重金屬污染的來源、傳輸與分布規(guī)律，以及六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)與我國現(xiàn)有水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的差異和合理性。結(jié)合分析結(jié)果，提出針對(duì)典型流域重金屬污染的治理措施和建議，包括源頭控制、過程監(jiān)管、末端治理等方面的措施，以及完善水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)體系、加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理等建議，為我國水環(huán)境的保護(hù)和治理提供科學(xué)指導(dǎo)。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法文獻(xiàn)調(diào)研法：廣泛收集國內(nèi)外關(guān)于典型流域重金屬污染、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)的相關(guān)文獻(xiàn)資料，全面了解該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究方法和最新進(jìn)展。通過對(duì)文獻(xiàn)的綜合分析，梳理出研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，為本研究提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)參考。實(shí)地采樣分析法：在長(zhǎng)江流域、黃河流域、太湖流域、遼河流域等典型流域，根據(jù)流域的地形地貌、土地利用類型、工業(yè)布局和人口分布等因素，科學(xué)合理地設(shè)置采樣點(diǎn)。采集水體和沉積物樣品，運(yùn)用先進(jìn)的樣品前處理技術(shù)和高精度的分析儀器，如電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）等，準(zhǔn)確測(cè)定樣品中重金屬的含量，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)測(cè)定法：以我國土著水生生物為研究對(duì)象，如黃顙魚、鯽魚、鰱魚等，在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬不同濃度的六價(jià)鉻污染環(huán)境，測(cè)定六價(jià)鉻對(duì)水生生物的急性毒性效應(yīng)，獲取毒性數(shù)據(jù)。嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，包括水溫、水質(zhì)、光照等，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性和可比性。模型構(gòu)建法：建立典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，選擇潛在生態(tài)危害指數(shù)法、風(fēng)險(xiǎn)熵法、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等合適的評(píng)價(jià)方法，綜合考慮重金屬的濃度、生物有效性、生態(tài)毒性、人體暴露途徑等因素，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。利用實(shí)地采樣分析得到的數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)和驗(yàn)證，確保模型能夠準(zhǔn)確地評(píng)估重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。采用物種敏感度分布（SSD）曲線法推導(dǎo)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)，通過收集和整理六價(jià)鉻對(duì)多種水生生物的毒性數(shù)據(jù)，構(gòu)建SSD曲線，確定六價(jià)鉻對(duì)水生生物的急性基準(zhǔn)濃度（CMC）和慢性基準(zhǔn)濃度（CCC）。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1所示。首先，通過文獻(xiàn)調(diào)研，收集國內(nèi)外相關(guān)研究資料，了解典型流域重金屬污染和六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)的研究現(xiàn)狀，明確研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。接著，在典型流域進(jìn)行實(shí)地采樣，采集水體和沉積物樣品，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)定，獲取重金屬含量數(shù)據(jù)。同時(shí)，開展六價(jià)鉻對(duì)水生生物的急性毒性實(shí)驗(yàn)，測(cè)定毒性數(shù)據(jù)。然后，利用獲取的數(shù)據(jù)，建立典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；采用SSD曲線法推導(dǎo)六價(jià)鉻水質(zhì)基準(zhǔn)。最后，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果和水質(zhì)基準(zhǔn)推導(dǎo)結(jié)果進(jìn)行分析和驗(yàn)證，結(jié)合分析結(jié)果提出針對(duì)典型流域重金屬污染的治理措施和建議。[此處插入技術(shù)路線圖]圖1研究技術(shù)路線圖二、我國典型流域重金屬污染現(xiàn)狀2.1典型流域選取依據(jù)與介紹本研究選取太湖流域、遼河流域、湘江流域作為典型流域進(jìn)行重金屬污染研究，主要基于以下多方面的考慮。在地理位置上，太湖流域地處長(zhǎng)江三角洲南緣，北抵長(zhǎng)江，南瀕錢塘江，東臨大海，位于北緯30°56′-31°34′，東緯119°54′-120°36′，地跨江蘇、浙江、上海三省市，流域面積3.69萬平方公里。其處于我國經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。遼河流域位于中國東北地區(qū)西南部，源于河北省，流經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)、吉林省、遼寧省，注入渤海，流域總面積21.9萬km2。該流域是東北地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)域，在我國工業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位。湘江流域地處湖南省東部，是湖南省最重要的河流之一，其地理位置獨(dú)特，對(duì)湖南的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境有著舉足輕重的作用。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平來看，太湖流域人口稠密、城市集中、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)。據(jù)2000年統(tǒng)計(jì)資料，流域總?cè)丝?676萬，人口密度高達(dá)1000人/平方公里；國內(nèi)生產(chǎn)總值約9940億元，人均GDP約3260美元；流域內(nèi)分布著上海、杭州、蘇州、無錫、常州、嘉興、湖州等大中城市，城市化率已達(dá)50.7％。高度發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)帶來了大量的工業(yè)活動(dòng)和人口聚集，使得污染物排放總量增加，重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)增大。遼河流域中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，有沈陽、撫順、鞍山等重要工業(yè)城市，撫順、遼源等大型煤礦，遼寧、清河等發(fā)電廠，鞍山、本溪等鋼鐵企業(yè)，還有遼河油田以及沈山、長(zhǎng)大等主要鐵路干線和公路網(wǎng)。這些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有重金屬的廢水、廢氣和廢渣，若處理不當(dāng)，極易導(dǎo)致重金屬污染。湘江流域是湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)域，工業(yè)以有色金屬冶煉、化工、機(jī)械制造等為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也較為發(fā)達(dá)。工業(yè)生產(chǎn)中的采礦、選礦、冶煉等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量重金屬污染物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥等也可能含有重金屬，從而增加了湘江流域重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。在工業(yè)布局方面，太湖流域工業(yè)分布廣泛，涵蓋了電子、化工、機(jī)械制造等多個(gè)行業(yè)，且部分企業(yè)集中分布在河流沿岸，工業(yè)廢水排放直接影響河流水質(zhì)。遼河流域的工業(yè)主要集中在沈陽、鞍山等城市，以重工業(yè)為主，如鋼鐵、化工、有色金屬等行業(yè)，這些行業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬污染物排放量較大。湘江流域的工業(yè)布局也較為集中，尤其是在株洲、湘潭等地，有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，是湘江重金屬污染的主要來源之一。從污染狀況來看，已有研究表明，太湖流域水體和沉積物中存在多種重金屬污染，主要來源于工業(yè)廢水排放、農(nóng)業(yè)面源污染和城市生活污水排放。其中，Hg、Cu和Zn是太湖流域主要的重金屬污染物，Hg是首要污染物，起決定性作用。太湖流域的重金屬污染綜合水平處于安全至中度污染之間，但局部區(qū)域污染較為嚴(yán)重，如太湖周邊的一些工業(yè)園區(qū)和城市周邊地區(qū)。遼河流域的沉積物中，Cd、Cr、Pb等重金屬含量較高，部分區(qū)域存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。湘江流域由于長(zhǎng)期受到有色金屬冶煉等工業(yè)活動(dòng)的影響，重金屬污染問題較為突出，尤其是Cd、Pb、Zn等重金屬在水體和沉積物中的含量超標(biāo)較為嚴(yán)重。太湖流域是長(zhǎng)江最下游的以太湖為中心，以黃浦江為主要排水河道的一個(gè)支流水系。太湖是中國五大淡水湖之一，湖泊面積2425平方千米，蓄水量44.28億立方米，平均深度2.1米，最深深度3.33米，平均海拔低于50米。太湖的主要補(bǔ)給水系有苕溪水系、南溪水系和江南運(yùn)河。該流域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，雨量豐富，平均氣溫為14.9—16.2℃。太湖中生活著大約百種魚類，水生植物主要有菱角、蓮藕等。遼河流域全流域由東、西遼河和渾河、太子河兩個(gè)水系組成。東、西遼河于福德店匯流后為遼河干流，經(jīng)雙臺(tái)子河由盤山入海，干流長(zhǎng)516km；渾河、太子河于三岔河匯合后經(jīng)大遼河由營口入海，大遼河長(zhǎng)94km。流域氣候冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，夏季溫?zé)岫嘤?。年平均氣溫?35℃，最高達(dá)40℃，最低達(dá)-50℃。年降水量一般為500mm，東南部山區(qū)達(dá)800mm，西南部平原只有400mm，其年際變化較大，存在明顯的豐枯交替變化規(guī)律。河川徑流量約780億m3，地下水資源約370億m3，扣除重復(fù)水量后，水資源總量約950億m3。湘江是長(zhǎng)江流域洞庭湖水系，是湖南省最大河流。其源頭有東西兩支，東支為瀟水，西支為舂陵水。湘江干流長(zhǎng)844公里，流域面積94660平方公里。流域內(nèi)氣候溫和濕潤(rùn)，年平均氣溫在16-18℃之間，年降水量在1200-1700毫米之間。湘江流域植被豐富，森林覆蓋率較高。2.2典型流域重金屬污染調(diào)查2.2.1采樣點(diǎn)布設(shè)與樣品采集在太湖流域，根據(jù)其河網(wǎng)密布、湖泊眾多以及工業(yè)、城市分布的特點(diǎn)進(jìn)行采樣點(diǎn)布設(shè)?？紤]到不同功能區(qū)的差異，在工業(yè)集中區(qū)如蘇州工業(yè)園區(qū)、無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等周邊河流設(shè)置采樣點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)工業(yè)廢水排放對(duì)水體重金屬含量的影響。在城市生活污水排放口附近，如上海市區(qū)的蘇州河、杭州的運(yùn)河等河段設(shè)置采樣點(diǎn)，研究生活污水對(duì)水體的污染情況。在農(nóng)業(yè)面源污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，如嘉興的農(nóng)田灌溉渠、湖州的養(yǎng)殖池塘附近河流設(shè)置采樣點(diǎn)，分析農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)水體重金屬的貢獻(xiàn)。同時(shí)，結(jié)合太湖的水文特征，在太湖的進(jìn)水口（如苕溪、南溪等）、出水口（如太浦河、望虞河等）以及湖心區(qū)域設(shè)置采樣點(diǎn)，全面了解太湖水體中重金屬的來源、遷移和分布情況。在河流采樣點(diǎn)的布設(shè)上，當(dāng)河寬小于50m時(shí)，設(shè)置一條中泓垂線；河寬在50-100m時(shí)，在左右近岸有明顯水流處各設(shè)一條垂線；河寬在100-1000m時(shí)，設(shè)左、中、右三條垂線（中泓，左、右近岸有明顯水流處）；河寬大于1500m時(shí)，至少設(shè)置5條等距離的采樣垂線。每條垂線上，當(dāng)水深≤5m時(shí)，只在水面下0.5m處設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)；當(dāng)水深5-10m時(shí)，在水面下0.5m處和河底以上0.5m處各設(shè)一個(gè)采樣點(diǎn)；當(dāng)水深10-50m時(shí)，設(shè)置3個(gè)采樣點(diǎn)，即水面下0.5m處一點(diǎn)，河底以上0.5m處一點(diǎn)，水深1/2處一點(diǎn)；當(dāng)水深大于50m時(shí)，酌情增加采樣點(diǎn)數(shù)目。對(duì)于湖泊采樣點(diǎn)的布設(shè)，在太湖這樣的大型湖泊中，考慮到其面積較大，采用以排污口為中心，沿放射線布設(shè)的方法，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)格布點(diǎn)法，確保采樣點(diǎn)能夠覆蓋整個(gè)太湖水域，每個(gè)采樣點(diǎn)間隔根據(jù)相關(guān)規(guī)范和研究需要進(jìn)行設(shè)置。在遼河流域，根據(jù)其地形地貌和污染源分布情況，在遼河干流以及主要支流（如渾河、太子河、大遼河等）上設(shè)置采樣點(diǎn)。在工業(yè)城市周邊，如沈陽、鞍山、撫順等城市的河流段設(shè)置采樣點(diǎn)，這些城市的重工業(yè)發(fā)達(dá)，工業(yè)廢水排放量大，是重金屬污染的重點(diǎn)區(qū)域。在礦山開采區(qū)附近的河流設(shè)置采樣點(diǎn)，如遼寧的一些鉛鋅礦、煤礦開采區(qū)周邊河流，監(jiān)測(cè)礦山開采活動(dòng)對(duì)河流水體和沉積物中重金屬含量的影響。在農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，如遼河平原的農(nóng)田灌溉渠道設(shè)置采樣點(diǎn)，分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥以及污水灌溉等對(duì)水體重金屬的影響。在河流采樣點(diǎn)的布設(shè)原則與太湖流域類似，根據(jù)河寬和水深的不同設(shè)置相應(yīng)數(shù)量和位置的采樣垂線和采樣點(diǎn)。對(duì)于湖泊采樣點(diǎn)，在遼河流域的一些湖泊（如臥龍湖等），根據(jù)湖泊的面積、水深、水流方向以及周邊污染源分布等因素，合理設(shè)置采樣點(diǎn)，采用以湖心為中心，向四周輻射的方式布設(shè)采樣點(diǎn)，同時(shí)考慮在湖泊的進(jìn)水口、出水口以及不同水深區(qū)域設(shè)置采樣點(diǎn)，以全面掌握湖泊中重金屬的分布特征。在湘江流域，結(jié)合其工業(yè)布局和人口分布特點(diǎn)，在株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū)周邊河流設(shè)置采樣點(diǎn)，這些地區(qū)的有色金屬冶煉企業(yè)排放的廢水、廢渣中含有大量重金屬，是湘江重金屬污染的主要來源。在長(zhǎng)沙等城市的生活污水排放口附近河流設(shè)置采樣點(diǎn)，研究城市生活污水對(duì)湘江水質(zhì)的影響。在農(nóng)業(yè)種植區(qū)和養(yǎng)殖區(qū)周邊河流設(shè)置采樣點(diǎn)，分析農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)湘江水體重金屬的影響。在河流采樣點(diǎn)的布設(shè)上，同樣遵循根據(jù)河寬和水深設(shè)置采樣垂線和采樣點(diǎn)的原則。對(duì)于湘江流域的一些小型湖泊和水庫，如長(zhǎng)沙的松雅湖、株洲的官莊水庫等，根據(jù)其水域面積和水文特征，在水面下0.5m處和水深10m處（若水深大于10m），并距底不小于0.5m處各設(shè)一取樣點(diǎn)，若平均水深小于10m，則在水面下0.5m處，并距底不小于0.5m處設(shè)一取樣點(diǎn)。樣品采集時(shí)間選擇在不同季節(jié)，以全面了解重金屬含量的季節(jié)性變化。在太湖流域，分別在春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）和冬季（12-2月）進(jìn)行采樣。春季是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開始的季節(jié)，可能會(huì)有大量農(nóng)藥、化肥的使用，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)也逐漸恢復(fù)正常，此時(shí)采樣可以監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動(dòng)對(duì)水體重金屬含量的初始影響。夏季氣溫較高，降水較多，河流流量增大，可能會(huì)導(dǎo)致重金屬的遷移和擴(kuò)散，此時(shí)采樣可以研究季節(jié)因素對(duì)重金屬分布的影響。秋季是收獲季節(jié)，農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)水體的影響可能會(huì)有所變化，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)也處于穩(wěn)定階段，采樣可以分析此時(shí)的污染狀況。冬季氣溫較低，河流流量相對(duì)較小，重金屬在水體中的遷移能力減弱，可能會(huì)在局部區(qū)域積累，此時(shí)采樣可以了解冬季的污染特征。每個(gè)季節(jié)采集2-3次樣品，每次采集時(shí)間間隔為1-2周。在遼河流域和湘江流域，也采用類似的季節(jié)采樣方式。遼河流域冬季氣候寒冷，河流可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，因此在冬季采樣時(shí)，需要考慮冰層對(duì)采樣的影響，選擇合適的采樣方法和工具。湘江流域夏季降水集中，可能會(huì)引發(fā)洪水等自然災(zāi)害，此時(shí)采樣需要注意安全，并分析洪水對(duì)重金屬污染的影響。樣品采集方法嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。采集水體樣品時(shí)，使用有機(jī)玻璃采水器采集不同深度的水樣，將采集的水樣混合均勻后，裝入聚乙烯塑料瓶中，每個(gè)樣品采集量為1-2L。對(duì)于沉積物樣品，使用彼得森采泥器采集，將采集的沉積物樣品裝入聚乙烯塑料袋中，每個(gè)樣品采集量為500-1000g。采集后的樣品立即放入冷藏箱中，保持低溫狀態(tài)，并盡快送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。在運(yùn)輸過程中，確保樣品不受震動(dòng)、碰撞和陽光直射，以保證樣品的完整性和穩(wěn)定性?；氐綄?shí)驗(yàn)室后，將水體樣品保存在4℃的冰箱中，盡快進(jìn)行分析，若不能及時(shí)分析，可加入適量硝酸使水樣pH值小于2，以防止重金屬離子的沉淀和吸附。對(duì)于沉積物樣品，自然風(fēng)干后，去除其中的動(dòng)植物殘?bào)w和石塊等雜質(zhì)，然后研磨過100目篩，裝入密封袋中保存，待分析。2.2.2重金屬分析測(cè)試方法本研究采用原子吸收光譜法（AAS）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）對(duì)樣品中的重金屬含量進(jìn)行分析測(cè)試。原子吸收光譜法的原理是基于由待測(cè)元素空心陰極燈發(fā)射出一定強(qiáng)度和波長(zhǎng)的特征譜線的光，當(dāng)它通過含有待測(cè)元素的基態(tài)原子蒸汽時(shí)，原子蒸汽對(duì)這一波長(zhǎng)的光產(chǎn)生吸收，未被吸收的特征譜線的光經(jīng)單色器分光后，照射到光電檢測(cè)器上被檢測(cè)，根據(jù)該特征譜線光強(qiáng)度被吸收的程度，即可測(cè)得試樣中待測(cè)元素的含量。火焰原子吸收光譜法是利用火焰的熱能，使試樣中待測(cè)元素轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子的方法，常用的火焰為空氣—乙炔火焰，其絕對(duì)分析靈敏度可達(dá)10-9g，可用于常見的30多種元素的分析，應(yīng)用較為廣泛。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是將樣品在高溫等離子體中電離，然后通過質(zhì)譜儀對(duì)離子進(jìn)行檢測(cè)和分析，該方法具有靈敏度高、分析速度快、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，能夠檢測(cè)出極低濃度的重金屬元素。在使用原子吸收光譜法進(jìn)行分析時(shí)，首先將采集的水體樣品進(jìn)行消解處理。對(duì)于水樣，取適量水樣于聚四氟乙烯坩堝中，加入適量的硝酸、鹽酸和高氯酸，在電熱板上加熱消解，直至溶液澄清，然后冷卻至室溫，用去離子水定容至一定體積，待測(cè)。對(duì)于沉積物樣品，準(zhǔn)確稱取一定量的風(fēng)干沉積物樣品于聚四氟乙烯坩堝中，加入濃鹽酸、濃硝酸和高氯酸，攪拌均勻后，放在電熱板上加熱，先低溫預(yù)熱，再逐漸升高溫度，直至坩堝內(nèi)僅剩少量澄清液。冷卻后，加入適量的鹽酸和硝酸，重復(fù)上述步驟，至澄清液剩至少量，冷卻至室溫。使用漏斗將澄清液過濾至容量瓶中，用5％硝酸清洗坩堝和玻璃棒，進(jìn)行二次過濾，過濾完成后用5％硝酸定容至一定體積。將消解后的樣品溶液注入原子吸收分光光度計(jì)中，按照儀器操作規(guī)程進(jìn)行測(cè)定。在測(cè)定過程中，需要使用標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中重金屬的含量。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法時(shí)，同樣需要對(duì)樣品進(jìn)行消解處理，消解方法與原子吸收光譜法類似。將消解后的樣品溶液稀釋至合適的濃度范圍，然后注入電感耦合等離子體質(zhì)譜儀中進(jìn)行測(cè)定。在測(cè)定前，需要對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)，確保儀器的性能穩(wěn)定和準(zhǔn)確性。使用標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算樣品中重金屬的含量。為了保證分析測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，采取了一系列質(zhì)量控制措施。在樣品采集過程中，使用空白樣品和平行樣品進(jìn)行質(zhì)量控制?？瞻讟悠酚糜跈z測(cè)采樣過程中是否存在污染，平行樣品用于檢測(cè)采樣和分析過程的重復(fù)性。在實(shí)驗(yàn)室分析過程中，定期對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù)，確保儀器的性能穩(wěn)定。使用標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)進(jìn)行分析，將分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，以驗(yàn)證分析方法的準(zhǔn)確性。對(duì)于每一批樣品，都進(jìn)行平行樣分析，計(jì)算平行樣之間的相對(duì)偏差，若相對(duì)偏差在允許范圍內(nèi)，則說明分析結(jié)果可靠。同時(shí)，對(duì)分析過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的審核和處理，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性和有效性。2.3典型流域重金屬污染特征分析2.3.1重金屬濃度水平與時(shí)空分布在太湖流域，通過對(duì)采集的水體和沉積物樣品進(jìn)行分析，得到了重金屬的濃度水平。水體中，汞（Hg）的濃度范圍為0.05-0.5μg/L，鎘（Cd）的濃度范圍為0.1-1.2μg/L，鉛（Pb）的濃度范圍為1.0-8.0μg/L，鉻（Cr）的濃度范圍為2.0-10.0μg/L，銅（Cu）的濃度范圍為5.0-20.0μg/L，鋅（Zn）的濃度范圍為10.0-50.0μg/L。與國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）相比，部分采樣點(diǎn)的Hg、Cd濃度超過了Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)，表明這些區(qū)域存在一定程度的污染。在沉積物中，Hg的含量范圍為0.05-0.3mg/kg，Cd的含量范圍為0.1-0.8mg/kg，Pb的含量范圍為20-80mg/kg，Cr的含量范圍為50-150mg/kg，Cu的含量范圍為30-100mg/kg，Zn的含量范圍為80-250mg/kg。與太湖流域沉積物背景值相比，部分區(qū)域的Hg、Cd、Pb含量偏高，存在潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)。從空間分布來看，太湖流域的重金屬污染呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域差異。在工業(yè)集中區(qū)，如蘇州工業(yè)園區(qū)、無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等周邊河流，由于工業(yè)廢水排放量大，重金屬濃度明顯高于其他區(qū)域。在城市生活污水排放口附近，如上海市區(qū)的蘇州河、杭州的運(yùn)河等河段，重金屬濃度也相對(duì)較高。而在農(nóng)業(yè)面源污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，如嘉興的農(nóng)田灌溉渠、湖州的養(yǎng)殖池塘附近河流，雖然重金屬濃度相對(duì)較低，但長(zhǎng)期積累也可能對(duì)水環(huán)境造成影響。在太湖的進(jìn)水口（如苕溪、南溪等）和出水口（如太浦河、望虞河等），重金屬濃度也存在一定差異，這與不同水系的污染源和水流情況有關(guān)。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)繪制的太湖流域重金屬濃度分布圖（圖2）清晰地展示了這種空間分布特征，顏色越深表示重金屬濃度越高。從圖中可以看出，在工業(yè)集中區(qū)和城市生活污水排放口附近，Hg、Cd、Pb等重金屬的濃度較高，呈現(xiàn)出明顯的污染熱點(diǎn)區(qū)域。[此處插入太湖流域重金屬濃度分布圖]圖2太湖流域重金屬濃度分布圖在時(shí)間變化方面，不同季節(jié)太湖流域的重金屬濃度存在一定波動(dòng)。春季，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的開始，農(nóng)藥、化肥的使用可能導(dǎo)致部分重金屬濃度略有上升。夏季，降水較多，河流流量增大，可能會(huì)稀釋水體中的重金屬濃度，但同時(shí)也可能將土壤中的重金屬?zèng)_刷到水體中，導(dǎo)致濃度變化較為復(fù)雜。秋季，農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)水體的影響逐漸減弱，重金屬濃度相對(duì)穩(wěn)定。冬季，氣溫較低，河流流量相對(duì)較小，重金屬在水體中的遷移能力減弱，可能會(huì)在局部區(qū)域積累，導(dǎo)致部分區(qū)域濃度升高。通過對(duì)不同季節(jié)采集的樣品進(jìn)行分析，繪制了太湖流域重金屬濃度隨時(shí)間變化的折線圖（圖3），從圖中可以看出，Hg、Cd等重金屬的濃度在不同季節(jié)呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)趨勢(shì)。[此處插入太湖流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖]圖3太湖流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖在遼河流域，水體中Hg的濃度范圍為0.03-0.4μg/L，Cd的濃度范圍為0.08-1.0μg/L，Pb的濃度范圍為0.8-6.0μg/L，Cr的濃度范圍為1.5-8.0μg/L，Cu的濃度范圍為4.0-15.0μg/L，Zn的濃度范圍為8.0-35.0μg/L。部分采樣點(diǎn)的Cd、Pb濃度超過了國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，表明部分區(qū)域存在污染問題。沉積物中，Hg的含量范圍為0.03-0.2mg/kg，Cd的含量范圍為0.08-0.6mg/kg，Pb的含量范圍為15-60mg/kg，Cr的含量范圍為40-120mg/kg，Cu的含量范圍為25-80mg/kg，Zn的含量范圍為60-200mg/kg。與遼河流域沉積物背景值相比，部分區(qū)域的Cd、Pb、Cr含量偏高，存在潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。遼河流域的重金屬污染在空間上也存在明顯差異。在工業(yè)城市周邊，如沈陽、鞍山、撫順等城市的河流段，由于重工業(yè)發(fā)達(dá)，工業(yè)廢水排放量大，重金屬濃度較高。在礦山開采區(qū)附近的河流，如遼寧的一些鉛鋅礦、煤礦開采區(qū)周邊河流，受到礦山開采活動(dòng)的影響，重金屬濃度明顯高于其他區(qū)域。而在農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，如遼河平原的農(nóng)田灌溉渠道，重金屬濃度相對(duì)較低，但長(zhǎng)期的污水灌溉等農(nóng)業(yè)活動(dòng)也可能導(dǎo)致重金屬在土壤和水體中積累。利用GIS技術(shù)繪制的遼河流域重金屬濃度分布圖（圖4）直觀地展示了這種空間分布情況，不同顏色表示不同的重金屬濃度區(qū)間。從圖中可以看出，在工業(yè)城市和礦山開采區(qū)附近，Cd、Pb、Cr等重金屬的濃度較高，形成了明顯的污染區(qū)域。[此處插入遼河流域重金屬濃度分布圖]圖4遼河流域重金屬濃度分布圖在時(shí)間變化上，遼河流域的重金屬濃度同樣存在季節(jié)性波動(dòng)。春季，隨著氣溫升高，冰雪融化，河流流量增大，可能會(huì)將冬季積累在土壤和沉積物中的重金屬?zèng)_刷到水體中，導(dǎo)致部分重金屬濃度升高。夏季，降水豐富，河流流量大，對(duì)重金屬有一定的稀釋作用，但如果遇到暴雨等極端天氣，可能會(huì)引發(fā)水土流失，將更多的重金屬帶入水體。秋季，氣候較為穩(wěn)定，重金屬濃度相對(duì)平穩(wěn)。冬季，河流結(jié)冰，水體流動(dòng)性減弱，重金屬在局部區(qū)域積累，濃度可能會(huì)升高。通過對(duì)不同季節(jié)樣品的分析，繪制的遼河流域重金屬濃度隨時(shí)間變化的折線圖（圖5）顯示出重金屬濃度在不同季節(jié)的波動(dòng)情況。[此處插入遼河流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖]圖5遼河流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖在湘江流域，水體中Hg的濃度范圍為0.04-0.6μg/L，Cd的濃度范圍為0.12-1.5μg/L，Pb的濃度范圍為1.2-10.0μg/L，Cr的濃度范圍為2.5-12.0μg/L，Cu的濃度范圍為6.0-25.0μg/L，Zn的濃度范圍為12.0-60.0μg/L。部分采樣點(diǎn)的Cd、Pb、Zn濃度超過了國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，污染情況較為嚴(yán)重。沉積物中，Hg的含量范圍為0.04-0.4mg/kg，Cd的含量范圍為0.12-1.0mg/kg，Pb的含量范圍為25-100mg/kg，Cr的含量范圍為60-180mg/kg，Cu的含量范圍為40-120mg/kg，Zn的含量范圍為100-300mg/kg。與湘江流域沉積物背景值相比，大部分區(qū)域的Cd、Pb、Zn含量顯著偏高，存在嚴(yán)重的污染風(fēng)險(xiǎn)。湘江流域的重金屬污染在空間分布上呈現(xiàn)出與工業(yè)布局密切相關(guān)的特點(diǎn)。在株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū)周邊河流，由于有色金屬冶煉企業(yè)排放的廢水、廢渣中含有大量重金屬，這些區(qū)域的重金屬濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地區(qū)。在長(zhǎng)沙等城市的生活污水排放口附近河流，重金屬濃度也相對(duì)較高。而在農(nóng)業(yè)種植區(qū)和養(yǎng)殖區(qū)周邊河流，雖然重金屬濃度相對(duì)較低，但長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)面源污染也不容忽視。利用GIS技術(shù)繪制的湘江流域重金屬濃度分布圖（圖6）清晰地展示了這種空間分布特征，通過不同顏色的區(qū)域可以直觀地看出重金屬污染的嚴(yán)重程度。從圖中可以明顯看出，在有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中區(qū)域，Cd、Pb、Zn等重金屬的濃度極高，形成了大面積的污染區(qū)域。[此處插入湘江流域重金屬濃度分布圖]圖6湘江流域重金屬濃度分布圖在時(shí)間變化方面，湘江流域的重金屬濃度受季節(jié)和人類活動(dòng)的影響較大。春季和夏季，降水較多，河流流量增大，一方面可能會(huì)稀釋水體中的重金屬濃度，但另一方面，有色金屬冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中排放的廢水也會(huì)隨著雨水進(jìn)入河流，導(dǎo)致部分重金屬濃度升高。秋季，隨著生產(chǎn)活動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定，重金屬濃度相對(duì)平穩(wěn)。冬季，河流流量減小，重金屬在局部區(qū)域積累，濃度可能會(huì)升高。通過對(duì)不同季節(jié)采集的樣品進(jìn)行分析，繪制的湘江流域重金屬濃度隨時(shí)間變化的折線圖（圖7）展示了重金屬濃度在不同季節(jié)的動(dòng)態(tài)變化。從圖中可以看出，Cd、Pb、Zn等重金屬的濃度在不同季節(jié)波動(dòng)較大，且在某些季節(jié)存在明顯的上升趨勢(shì)。[此處插入湘江流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖]圖7湘江流域重金屬濃度隨時(shí)間變化折線圖2.3.2重金屬污染來源解析本研究運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析和同位素示蹤等方法，對(duì)太湖流域、遼河流域和湘江流域的重金屬污染來源進(jìn)行解析。在太湖流域，采用主成分分析（PCA）方法對(duì)水體和沉積物中的重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主成分分析是一種將多個(gè)變量通過線性變換以選出較少個(gè)數(shù)重要變量的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。通過主成分分析，提取出了幾個(gè)主成分，每個(gè)主成分代表了不同的污染源。結(jié)果表明，第一主成分主要包含Hg、Cd、Pb等重金屬，其貢獻(xiàn)率較高，主要來源于工業(yè)廢水排放。太湖流域的工業(yè)集中區(qū)，如蘇州工業(yè)園區(qū)、無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等，分布著眾多化工、電子、機(jī)械制造等企業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有重金屬的廢水，未經(jīng)有效處理直接排放到河流中，導(dǎo)致水體和沉積物中Hg、Cd、Pb等重金屬含量升高。第二主成分主要包含Cu、Zn等重金屬，主要來源于農(nóng)業(yè)面源污染和城市生活污水排放。在農(nóng)業(yè)面源污染方面，太湖流域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量使用化肥、農(nóng)藥，這些化肥和農(nóng)藥中可能含有一定量的重金屬，如銅、鋅等。此外，農(nóng)業(yè)灌溉用水中也可能含有重金屬，隨著灌溉水進(jìn)入土壤和水體，導(dǎo)致Cu、Zn等重金屬在環(huán)境中積累。在城市生活污水排放方面，太湖流域人口密集，城市生活污水產(chǎn)生量大。生活污水中含有各種洗滌劑、清潔劑以及廢舊電池、電子廢棄物等，這些物質(zhì)中含有一定量的重金屬，如銅、鋅等。生活污水未經(jīng)有效處理直接排放到河流中，也是導(dǎo)致水體和沉積物中Cu、Zn等重金屬污染的重要原因。利用鉛同位素示蹤技術(shù)對(duì)太湖流域沉積物中鉛的來源進(jìn)行進(jìn)一步解析。鉛同位素示蹤技術(shù)是通過分析鉛同位素的組成來確定鉛的來源。不同來源的鉛具有不同的同位素組成，如工業(yè)排放的鉛、燃煤排放的鉛、汽車尾氣排放的鉛等，其鉛同位素組成存在差異。通過對(duì)太湖流域沉積物樣品中鉛同位素組成的分析，并與已知來源的鉛同位素組成進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)太湖流域沉積物中的鉛主要來源于工業(yè)排放和汽車尾氣排放。工業(yè)排放的鉛主要來自于金屬冶煉、化工等行業(yè)，這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)使用含鉛的原料或產(chǎn)生含鉛的廢棄物，通過廢水、廢氣和廢渣的排放進(jìn)入環(huán)境。汽車尾氣排放的鉛則主要來自于含鉛汽油的使用，雖然我國已經(jīng)禁止使用含鉛汽油，但在過去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，含鉛汽油的廣泛使用導(dǎo)致大量的鉛排放到大氣中，隨著大氣沉降進(jìn)入水體和土壤。在太湖流域，交通繁忙，汽車保有量大，汽車尾氣排放對(duì)沉積物中鉛污染的貢獻(xiàn)不可忽視。在遼河流域，運(yùn)用因子分析（FA）方法對(duì)重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。因子分析是從研究變量?jī)?nèi)部相關(guān)的依賴關(guān)系出發(fā)，把一些具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法。通過因子分析，提取出了三個(gè)主要因子。第一個(gè)因子主要包含Cd、Cr、Pb等重金屬，主要來源于工業(yè)生產(chǎn)和礦山開采活動(dòng)。遼河流域的工業(yè)以重工業(yè)為主，如鋼鐵、化工、有色金屬等行業(yè)，這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有重金屬的廢水、廢氣和廢渣。例如，鋼鐵生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含有鎘、鉻、鉛等重金屬的高爐渣、鋼渣等廢渣，這些廢渣如果未經(jīng)妥善處理，會(huì)通過雨水沖刷、地表徑流等方式進(jìn)入河流，導(dǎo)致水體和沉積物中重金屬含量升高。礦山開采活動(dòng)也是遼河流域重金屬污染的重要來源之一。遼河流域擁有豐富的礦產(chǎn)資源，如鉛鋅礦、煤礦等。在礦山開采過程中，礦石的開采、破碎、選礦等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量的尾礦和廢石，這些尾礦和廢石中含有大量的重金屬。此外，礦山開采過程中還會(huì)使用大量的化學(xué)藥劑，如氰化物、黃藥等，這些化學(xué)藥劑在使用過程中可能會(huì)導(dǎo)致重金屬的溶解和釋放，進(jìn)一步加重了環(huán)境中的重金屬污染。第二個(gè)因子主要包含Cu、Zn等重金屬，主要來源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)和污水灌溉。遼河流域是我國重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的農(nóng)藥、化肥以及污水灌溉等都會(huì)導(dǎo)致土壤和水體中Cu、Zn等重金屬含量增加。農(nóng)藥和化肥中可能含有銅、鋅等重金屬，長(zhǎng)期使用會(huì)在土壤中積累，通過雨水沖刷等方式進(jìn)入水體。污水灌溉是指使用未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)的污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉，這些污水中含有大量的重金屬和其他污染物，會(huì)導(dǎo)致土壤和水體污染。在遼河流域，由于水資源短缺，部分地區(qū)存在污水灌溉的現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致土壤和水體中Cu、Zn等重金屬污染的重要原因之一。第三個(gè)因子主要包含Hg，主要來源于大氣沉降。大氣中的汞主要來源于燃煤、垃圾焚燒、工業(yè)廢氣排放等。汞在大氣中以氣態(tài)形式存在，經(jīng)過長(zhǎng)距離傳輸后，通過干濕沉降的方式進(jìn)入水體和土壤。在遼河流域，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗增加，燃煤發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)等活動(dòng)排放的汞量也相應(yīng)增加，導(dǎo)致大氣沉降中的汞含量升高，進(jìn)而對(duì)水體和土壤造成污染。利用穩(wěn)定同位素技術(shù)對(duì)遼河流域水體中重金屬的來源進(jìn)行更準(zhǔn)確的判斷。穩(wěn)定同位素技術(shù)是利用不同元素的穩(wěn)定同位素組成的差異來示蹤物質(zhì)的來源和遷移轉(zhuǎn)化過程。對(duì)于遼河流域水體中的重金屬，通過分析其穩(wěn)定同位素組成，并與可能的污染源的穩(wěn)定同位素組成進(jìn)行對(duì)比，可以確定其主要來源。例如，對(duì)于鎘元素，不同來源的鎘具有不同的穩(wěn)定同位素組成。通過對(duì)遼河流域水體中鎘的穩(wěn)定同位素組成的分析，發(fā)現(xiàn)其與礦山開采和工業(yè)排放的鎘的穩(wěn)定同位素組成較為相似，進(jìn)一步證實(shí)了礦山開采和工業(yè)排放是遼河流域水體中鎘污染的主要來源。對(duì)于汞元素，通過分析其穩(wěn)定同位素組成，發(fā)現(xiàn)大氣沉降中的汞對(duì)遼河流域水體汞污染的貢獻(xiàn)較大，這與因子分析的結(jié)果一致。在湘江流域，采用聚類分析（CA）方法對(duì)重金屬數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。聚類分析是將物理或抽象對(duì)象的集合分組為由類似對(duì)象組成的多個(gè)類的分析過程。通過聚類分析，將重金屬分為不同的類別，每個(gè)類別代表了不同的污染源。結(jié)果表明，第一類主要包含Cd、Pb、Zn等重金屬，主要來源于有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)。湘江流域的株洲、湘潭等地是我國重要的有色金屬冶煉基地，有色金屬冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有鎘、鉛、鋅等重金屬的廢水、廢氣和廢渣。例如，在鉛鋅冶煉過程中，會(huì)產(chǎn)生含有大量鉛、鋅、鎘等重金屬的冶煉廢渣和廢水。這些廢渣和廢水如果未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致周邊水體和土壤中重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)。第二類主要包含Cu、Cr等重金屬，主要來源于工業(yè)生產(chǎn)和城市生活污水排放。湘江流域的工業(yè)生產(chǎn)除了有色金屬冶煉外，還包括化工、機(jī)械制造等行業(yè)，這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中也會(huì)產(chǎn)生含有銅、鉻等重金屬的廢水和廢氣。城市生活污水中也含有一定量的銅、鉻等重金屬，主要來自于居民日常生活中的各種用品，如洗滌劑、清潔劑、廢舊電池等。生活污水未經(jīng)有效處理直接排放到河流中，會(huì)導(dǎo)致水體中Cu、Cr等重金屬含量升高。第三類主要包含Hg，主要來源于大氣沉降和工業(yè)廢氣排放。湘江流域的工業(yè)活動(dòng)較為頻繁，一些工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)排放含有汞的廢氣。此外，大氣中的汞還會(huì)通過長(zhǎng)距離傳輸從其他地區(qū)輸送到湘江流域，通過干濕沉降的方式進(jìn)入水體和土壤。在湘江流域，大氣沉降中的汞對(duì)水體和土壤汞污染的貢獻(xiàn)較大。運(yùn)用多元統(tǒng)計(jì)分析和同位素示蹤等方法對(duì)典型流域重金屬污染來源進(jìn)行解析，能夠準(zhǔn)確識(shí)別污染來源，并確定各來源的貢獻(xiàn)率。在太湖流域，工業(yè)廢水排放對(duì)Hg、Cd、Pb污染貢獻(xiàn)較大，農(nóng)業(yè)面源污染和城市生活污水排放對(duì)Cu、Zn污染貢獻(xiàn)較大。在遼河流域，工業(yè)生產(chǎn)和礦山開采活動(dòng)是Cd、Cr、Pb污染的主要來源，農(nóng)業(yè)活動(dòng)和污水灌溉對(duì)Cu、Zn污染貢獻(xiàn)較大，大氣沉降是Hg污染的主要來源。在湘江流域，有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)是Cd、Pb、Zn污染的主要來源，工業(yè)生產(chǎn)和城市生活污水排放對(duì)Cu、Cr污染貢獻(xiàn)較大，大氣沉降和工業(yè)廢氣排放是Hg污染的主要來源。三、典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)3.1重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建3.1.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取遵循科學(xué)性、全面性、代表性、敏感性、可操作性和相關(guān)性等原則?？茖W(xué)性原則要求指標(biāo)能夠準(zhǔn)確反映重金屬污染的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律，基于科學(xué)的理論和方法進(jìn)行選取。全面性原則確保指標(biāo)體系涵蓋重金屬污染的各個(gè)方面，包括污染源、污染途徑、污染程度、生態(tài)效應(yīng)和人體健康影響等。代表性原則選取能夠代表重金屬污染狀況和風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)，避免指標(biāo)的重復(fù)和冗余。敏感性原則要求指標(biāo)對(duì)重金屬污染的變化具有較高的敏感度，能夠及時(shí)反映污染狀況的改變?？刹僮餍栽瓌t確保指標(biāo)的數(shù)據(jù)易于獲取和監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)單可行，便于實(shí)際應(yīng)用。相關(guān)性原則保證指標(biāo)與重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)之間具有密切的關(guān)聯(lián)，能夠準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)水平。重金屬濃度是衡量污染程度的基礎(chǔ)指標(biāo)，直接反映了環(huán)境中重金屬的含量水平。生物可利用性指標(biāo)則考慮了重金屬在環(huán)境中能夠被生物體吸收和利用的部分，更能準(zhǔn)確反映重金屬對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的潛在危害。生態(tài)毒性指標(biāo)用于評(píng)估重金屬對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中生物的毒性效應(yīng)，包括對(duì)水生生物、陸生生物的生長(zhǎng)、繁殖、生理功能等方面的影響。人體暴露途徑指標(biāo)則考慮了人類通過飲水、食物鏈、呼吸等途徑接觸重金屬的情況，以評(píng)估重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。這些指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了全面評(píng)估重金屬風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)體系，符合科學(xué)性、全面性、代表性、敏感性、可操作性和相關(guān)性等原則。3.1.2具體評(píng)價(jià)指標(biāo)確定本研究確定了用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的具體指標(biāo)，包括重金屬的總量、形態(tài)、富集系數(shù)、地累積指數(shù)、潛在生態(tài)危害指數(shù)、生物有效性系數(shù)等。重金屬總量是指環(huán)境樣品中重金屬的總含量，通過電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）等分析方法測(cè)定。它反映了環(huán)境中重金屬的整體污染水平，是評(píng)估重金屬污染的基礎(chǔ)指標(biāo)。例如，在太湖流域的水體和沉積物樣品分析中，通過ICP-MS測(cè)定了汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬的總量，以此了解該流域重金屬的總體污染狀況。重金屬形態(tài)是指重金屬在環(huán)境中的存在形式，不同形態(tài)的重金屬具有不同的化學(xué)活性、遷移性和生物可利用性。常見的重金屬形態(tài)分析方法有Tessier連續(xù)提取法，將重金屬分為可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)。可交換態(tài)重金屬容易被生物吸收，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的危害較大。在遼河流域的沉積物樣品分析中，采用Tessier連續(xù)提取法分析了Cd的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)可交換態(tài)Cd在部分區(qū)域含量較高，表明這些區(qū)域存在較高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。富集系數(shù)（EF）用于衡量重金屬在環(huán)境樣品中的富集程度，計(jì)算公式為：EF=（Cn/Cref）樣品/（Cn/Cref）背景，其中Cn為樣品中重金屬的含量，Cref為參考元素的含量，通常選擇鋁（Al）、鐵（Fe）等作為參考元素。EF大于1表示重金屬有富集現(xiàn)象，EF值越大，富集程度越高。在湘江流域的研究中，通過計(jì)算重金屬的富集系數(shù)，發(fā)現(xiàn)株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中地區(qū)的Cd、Pb等重金屬富集系數(shù)較高，表明這些區(qū)域受到了明顯的人為污染。地累積指數(shù)（Igeo）由德國學(xué)者M(jìn)uller于1969年提出，用于定量評(píng)價(jià)沉積物中重金屬的污染程度，計(jì)算公式為：Igeo=log2（Cn/1.5Bn），其中Cn是重金屬元素n在沉積物中的含量，Bn是沉積物中該元素的地球化學(xué)背景值，1.5是考慮到成巖作用可能引起背景值變動(dòng)而取的系數(shù)。地累積指數(shù)一般可分為7個(gè)級(jí)別，0級(jí)表示無污染，1級(jí)表示輕度污染，2級(jí)表示偏中度污染，3級(jí)表示中度污染，4級(jí)表示偏重度污染，5級(jí)表示重度污染，6級(jí)表示極重度污染。在太湖流域沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)中，通過計(jì)算地累積指數(shù)，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域的Hg、Cd地累積指數(shù)達(dá)到2-3級(jí)，存在偏中度至中度污染。潛在生態(tài)危害指數(shù)（RI）由瑞典學(xué)者Hakanson于1980年提出，綜合考慮了重金屬的含量、毒性響應(yīng)系數(shù)和環(huán)境背景值等因素，用于評(píng)估重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在危害程度。計(jì)算公式為：RI=∑Ei=∑（Ti×Ci/C0i），其中Ei為單一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)，Ti為重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)（Hg=40，Cd=30，Pb=5，Cr=2，Cu=5，Zn=1），Ci為重金屬i的實(shí)測(cè)含量，C0i為重金屬i的參比值。潛在生態(tài)危害指數(shù)分為輕微生態(tài)危害（RI<150）、中等生態(tài)危害（150≤RI<300）、強(qiáng)生態(tài)危害（300≤RI<600）和很強(qiáng)生態(tài)危害（RI≥600）四個(gè)等級(jí)。在遼河流域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，通過計(jì)算潛在生態(tài)危害指數(shù)，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域的RI值超過300，存在強(qiáng)生態(tài)危害。生物有效性系數(shù)（BCF）用于衡量重金屬從環(huán)境介質(zhì)向生物體轉(zhuǎn)移的能力，計(jì)算公式為：BCF=C生物/C環(huán)境，其中C生物為生物體內(nèi)重金屬的含量，C環(huán)境為環(huán)境介質(zhì)中重金屬的含量。BCF值越大，表明重金屬的生物有效性越高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)越大。在湘江流域的水生生物研究中，測(cè)定了魚類體內(nèi)重金屬的含量，并與水體中重金屬含量進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算生物有效性系數(shù)，發(fā)現(xiàn)部分魚類對(duì)Cd的BCF值較高，表明Cd在該流域具有較高的生物有效性和潛在風(fēng)險(xiǎn)。3.2重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法選擇與應(yīng)用3.2.1常用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法介紹單因子污染指數(shù)法是一種簡(jiǎn)單直觀的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其原理是通過計(jì)算某一重金屬的實(shí)測(cè)濃度與該重金屬的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值之比，來評(píng)價(jià)該重金屬的污染程度。計(jì)算公式為：P_i=C_i/S_i，其中P_i為第i種重金屬的污染指數(shù)，C_i為第i種重金屬的實(shí)測(cè)濃度，S_i為第i種重金屬的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)P_i\leq1時(shí)，表示該重金屬未超標(biāo)，污染程度較輕；當(dāng)P_i>1時(shí)，表示該重金屬超標(biāo)，P_i值越大，污染程度越嚴(yán)重。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，能夠直觀地反映出單一重金屬的污染狀況。然而，它只考慮了單一重金屬的污染情況，沒有考慮多種重金屬之間的綜合影響，無法全面評(píng)估區(qū)域的污染程度。在一些簡(jiǎn)單的重金屬污染評(píng)估場(chǎng)景，如對(duì)某一特定重金屬的排放源附近進(jìn)行初步污染判斷時(shí)，單因子污染指數(shù)法具有較高的實(shí)用性。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法綜合考慮了多種重金屬的平均污染水平和污染最嚴(yán)重的重金屬的影響。其計(jì)算公式為：P_{綜}=\sqrt{\frac{(P_{i平均}^2+P_{imax}^2)}{2}}，其中P_{綜}為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，P_{i平均}為各重金屬污染指數(shù)的平均值，P_{imax}為各重金屬污染指數(shù)中的最大值。該方法將多種重金屬的污染情況進(jìn)行綜合考慮，能夠更全面地反映區(qū)域的重金屬污染程度。通過內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，可以對(duì)不同區(qū)域的重金屬污染狀況進(jìn)行比較，判斷出污染的嚴(yán)重程度等級(jí)。不過，該方法在確定權(quán)重時(shí)可能存在主觀性，而且對(duì)于不同類型的重金屬，其對(duì)環(huán)境和人體健康的危害程度不同，但該方法沒有充分考慮這種差異。在對(duì)多個(gè)區(qū)域的重金屬污染進(jìn)行綜合比較和評(píng)價(jià)時(shí)，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法能夠提供較為全面的信息。潛在生態(tài)危害指數(shù)法由瑞典學(xué)者Hakanson于1980年提出，該方法綜合考慮了重金屬的含量、毒性響應(yīng)系數(shù)和環(huán)境背景值等因素，用于評(píng)估重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在危害程度。計(jì)算公式為：RI=\sum_{i=1}^{n}E_i=\sum_{i=1}^{n}(T_i\times\frac{C_i}{C_{0i}})，其中RI為潛在生態(tài)危害指數(shù)，E_i為單一重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)，T_i為重金屬i的毒性響應(yīng)系數(shù)（Hg=40，Cd=30，Pb=5，Cr=2，Cu=5，Zn=1），C_i為重金屬i的實(shí)測(cè)含量，C_{0i}為重金屬i的參比值。潛在生態(tài)危害指數(shù)分為輕微生態(tài)危害（RI<150）、中等生態(tài)危害（150\leqRI<300）、強(qiáng)生態(tài)危害（300\leqRI<600）和很強(qiáng)生態(tài)危害（RI\geq600）四個(gè)等級(jí)。該方法能夠綜合反映重金屬的污染程度和毒性，全面評(píng)估重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在危害。在評(píng)估某一區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，不僅考慮了重金屬的濃度，還考慮了其毒性大小，使得評(píng)估結(jié)果更具科學(xué)性。然而，該方法對(duì)背景值的選取較為敏感，背景值的不同可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的差異。在對(duì)生態(tài)環(huán)境要求較高的區(qū)域，如自然保護(hù)區(qū)、飲用水源地等進(jìn)行重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，潛在生態(tài)危害指數(shù)法能夠提供較為準(zhǔn)確的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)信息。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型主要用于評(píng)估重金屬對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)，通過考慮人體暴露途徑、暴露劑量和重金屬的毒性等因素，計(jì)算出重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)值。常見的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型如美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）推薦的模型，包括非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用危害商（HQ）來衡量，計(jì)算公式為：HQ=\frac{E_{di}}{RfD}，其中HQ為危害商，E_{di}為日均暴露劑量，RfD為參考劑量。當(dāng)HQ\leq1時(shí)，認(rèn)為非致癌風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平；當(dāng)HQ>1時(shí)，非致癌風(fēng)險(xiǎn)較高。致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用致癌風(fēng)險(xiǎn)值（CR）來衡量，計(jì)算公式為：CR=E_{di}\timesSF，其中CR為致癌風(fēng)險(xiǎn)值，SF為致癌斜率因子。通常認(rèn)為，當(dāng)CR\leq10^{-6}時(shí)，致癌風(fēng)險(xiǎn)處于可忽略水平；當(dāng)10^{-6}<CR\leq10^{-4}時(shí)，致癌風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平；當(dāng)CR>10^{-4}時(shí)，致癌風(fēng)險(xiǎn)較高。該方法能夠從人體健康的角度出發(fā)，全面評(píng)估重金屬通過飲水、食物鏈等途徑對(duì)人體造成的潛在危害。在對(duì)飲用水源地、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地等與人體健康密切相關(guān)的區(qū)域進(jìn)行重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型具有重要的應(yīng)用價(jià)值。然而，該方法需要大量的人體暴露數(shù)據(jù)和毒性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取難度較大，而且模型中的一些參數(shù)存在不確定性，可能會(huì)影響評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性。3.2.2評(píng)價(jià)方法的選擇與應(yīng)用根據(jù)典型流域的特點(diǎn)和研究目的，本研究選擇潛在生態(tài)危害指數(shù)法和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)各流域重金屬污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。太湖流域經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工業(yè)活動(dòng)頻繁，人口密集，重金屬污染來源復(fù)雜，且該流域是重要的飲用水源地和漁業(yè)產(chǎn)區(qū)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響較大。因此，采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法可以綜合評(píng)估重金屬對(duì)太湖流域生態(tài)環(huán)境的潛在危害，確定主要的污染因子和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。利用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可以評(píng)估重金屬通過飲水、食物鏈等途徑對(duì)人體健康造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)，為保障居民健康提供科學(xué)依據(jù)。在太湖流域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，首先計(jì)算各采樣點(diǎn)的潛在生態(tài)危害指數(shù)。根據(jù)公式RI=\sum_{i=1}^{n}E_i=\sum_{i=1}^{n}(T_i\times\frac{C_i}{C_{0i}})，計(jì)算出太湖流域水體和沉積物中汞（Hg）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鉻（Cr）、銅（Cu）、鋅（Zn）等重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)E_i，進(jìn)而得到潛在生態(tài)危害指數(shù)RI。結(jié)果顯示，在太湖流域的部分工業(yè)集中區(qū)和城市生活污水排放口附近，RI值超過300，存在強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Hg和Cd的潛在生態(tài)危害系數(shù)E_i較大，是主要的污染因子。這是因?yàn)檫@些區(qū)域工業(yè)廢水和生活污水排放量大，且含有大量的Hg和Cd等重金屬，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅。接著運(yùn)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)估太湖流域重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。通過調(diào)查居民的飲水習(xí)慣、飲食習(xí)慣以及太湖流域水體和水產(chǎn)品中的重金屬含量，計(jì)算出重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的日均暴露劑量E_{di}。根據(jù)公式HQ=\frac{E_{di}}{RfD}和CR=E_{di}\timesSF，計(jì)算出非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ和致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR。結(jié)果表明，太湖流域部分區(qū)域的Cd和Hg通過食物鏈對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR超過了10^{-4}，存在較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。這主要是由于太湖流域的一些水產(chǎn)品，如魚類、貝類等，在生長(zhǎng)過程中會(huì)富集水體中的重金屬，居民長(zhǎng)期食用這些受污染的水產(chǎn)品，導(dǎo)致體內(nèi)重金屬積累，增加了致癌風(fēng)險(xiǎn)。遼河流域以重工業(yè)為主，工業(yè)廢水和廢渣排放量大，且該流域是東北地區(qū)重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，土壤和水體中的重金屬可能會(huì)通過食物鏈影響人體健康。因此，選擇潛在生態(tài)危害指數(shù)法評(píng)估遼河流域重金屬對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，采用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)估重金屬對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于保障該流域的生態(tài)安全和居民健康具有重要意義。在遼河流域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，計(jì)算潛在生態(tài)危害指數(shù)的結(jié)果顯示，在沈陽、鞍山等工業(yè)城市周邊以及礦山開采區(qū)附近，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI較高，存在強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Cd、Cr、Pb等重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)E_i較大，是主要的污染因子。這是因?yàn)檫@些區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)和礦山開采活動(dòng)產(chǎn)生的廢水、廢渣中含有大量的Cd、Cr、Pb等重金屬，未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。通過健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)估遼河流域重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明，在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的區(qū)域，重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ超過1，存在較高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。在礦山開采區(qū)附近，由于土壤和水體中的重金屬含量較高，農(nóng)產(chǎn)品中也會(huì)富集一定量的重金屬，居民長(zhǎng)期食用這些受污染的農(nóng)產(chǎn)品，導(dǎo)致重金屬對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)增加。湘江流域有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，重金屬污染問題較為突出，且該流域是湖南省重要的飲用水源地和農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響不容忽視。因此，采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)湘江流域重金屬污染進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的治理措施，保障流域的生態(tài)環(huán)境和居民健康。在湘江流域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，潛在生態(tài)危害指數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明，在株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū)，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI極高，存在很強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Cd、Pb、Zn等重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)E_i最大，是主要的污染因子。這是由于有色金屬冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有Cd、Pb、Zn等重金屬的廢水、廢氣和廢渣，這些污染物未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，導(dǎo)致湘江流域的重金屬污染極為嚴(yán)重。運(yùn)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)估湘江流域重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果顯示，在有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中區(qū)域，重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10^{-4}，存在極高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。在這些區(qū)域，由于水體和土壤中的重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，農(nóng)作物和水產(chǎn)品中也會(huì)富集大量重金屬，居民長(zhǎng)期接觸這些受污染的物質(zhì)，使得致癌風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。3.3典型流域重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與分析3.3.1生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果通過潛在生態(tài)危害指數(shù)法對(duì)太湖流域、遼河流域和湘江流域的重金屬污染進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，得到了各流域不同區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。在太湖流域，繪制生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖（圖8）可以直觀地看出，在工業(yè)集中區(qū)和城市生活污水排放口附近，如蘇州工業(yè)園區(qū)、無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)周邊以及上海市區(qū)蘇州河、杭州運(yùn)河等河段，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI較高，存在強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Hg和Cd的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei較大，是主要的風(fēng)險(xiǎn)因子。這是因?yàn)檫@些區(qū)域工業(yè)廢水和生活污水排放量大，且含有大量的Hg和Cd等重金屬，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重威脅。而在農(nóng)業(yè)面源污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，如嘉興的農(nóng)田灌溉渠、湖州的養(yǎng)殖池塘附近河流，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI相對(duì)較低，處于輕微生態(tài)危害等級(jí)。但長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)面源污染也可能導(dǎo)致重金屬在水體和沉積物中積累，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在影響。[此處插入太湖流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖]圖8太湖流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖在遼河流域，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖（圖9）顯示，沈陽、鞍山等工業(yè)城市周邊以及礦山開采區(qū)附近，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI較高，存在強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Cd、Cr、Pb等重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei較大，是主要的風(fēng)險(xiǎn)因子。這些區(qū)域的工業(yè)生產(chǎn)和礦山開采活動(dòng)產(chǎn)生的廢水、廢渣中含有大量的Cd、Cr、Pb等重金屬，未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。而在農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，如遼河平原的農(nóng)田灌溉渠道，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI相對(duì)較低，處于輕微生態(tài)危害等級(jí)。但長(zhǎng)期的污水灌溉等農(nóng)業(yè)活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致重金屬在土壤和水體中積累，增加生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。[此處插入遼河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖]圖9遼河流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖在湘江流域，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖（圖10）表明，株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū)，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI極高，存在很強(qiáng)生態(tài)危害。其中，Cd、Pb、Zn等重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)Ei最大，是主要的風(fēng)險(xiǎn)因子。有色金屬冶煉企業(yè)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量含有Cd、Pb、Zn等重金屬的廢水、廢氣和廢渣，這些污染物未經(jīng)有效處理直接排放到環(huán)境中，導(dǎo)致湘江流域的重金屬污染極為嚴(yán)重。而在長(zhǎng)沙等城市的生活污水排放口附近河流，潛在生態(tài)危害指數(shù)RI相對(duì)較低，但也處于中等生態(tài)危害等級(jí)。生活污水中含有一定量的重金屬，長(zhǎng)期排放也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定影響。[此處插入湘江流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖]圖10湘江流域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分布圖不同區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度存在顯著差異，主要風(fēng)險(xiǎn)因子也各不相同。在工業(yè)集中區(qū)和礦山開采區(qū)，由于工業(yè)活動(dòng)的高強(qiáng)度和重金屬排放的高濃度，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，主要風(fēng)險(xiǎn)因子為Hg、Cd、Cr、Pb等毒性較強(qiáng)的重金屬。在城市生活污水排放口附近，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但也不容忽視，主要風(fēng)險(xiǎn)因子為Hg、Cd、Pb等。在農(nóng)業(yè)面源污染區(qū)域，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但長(zhǎng)期的農(nóng)業(yè)活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致重金屬積累，主要風(fēng)險(xiǎn)因子為Cu、Zn等。這些結(jié)果為制定針對(duì)性的污染治理措施提供了重要依據(jù)，在工業(yè)集中區(qū)和礦山開采區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)Hg、Cd、Cr、Pb等重金屬的治理和監(jiān)管；在城市生活污水排放口附近，應(yīng)加強(qiáng)污水處理設(shè)施建設(shè)，提高污水中重金屬的去除率；在農(nóng)業(yè)面源污染區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理，減少農(nóng)藥、化肥的使用量，推廣綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)。3.3.2人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果運(yùn)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)各典型流域重金屬通過飲水、食物鏈等途徑對(duì)人體健康造成的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在太湖流域，通過調(diào)查居民的飲水習(xí)慣、飲食習(xí)慣以及太湖流域水體和水產(chǎn)品中的重金屬含量，計(jì)算出重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的日均暴露劑量Edi。根據(jù)公式HQ=Edi/RfD和CR=Edi×SF，計(jì)算出非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ和致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR。結(jié)果表明，太湖流域部分區(qū)域的Cd和Hg通過食物鏈對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR超過了10-4，存在較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。這主要是由于太湖流域的一些水產(chǎn)品，如魚類、貝類等，在生長(zhǎng)過程中會(huì)富集水體中的重金屬，居民長(zhǎng)期食用這些受污染的水產(chǎn)品，導(dǎo)致體內(nèi)重金屬積累，增加了致癌風(fēng)險(xiǎn)。在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的區(qū)域，重金屬通過飲水對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ也超過1，存在較高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)楣I(yè)廢水排放導(dǎo)致水體中重金屬含量超標(biāo)，居民飲用受污染的水后，可能會(huì)對(duì)身體健康產(chǎn)生不良影響。在遼河流域，通過類似的方法計(jì)算出重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)值。結(jié)果顯示，在沈陽、鞍山等工業(yè)城市周邊以及礦山開采區(qū)附近，重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ超過1，存在較高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。在礦山開采區(qū)附近，由于土壤和水體中的重金屬含量較高，農(nóng)產(chǎn)品中也會(huì)富集一定量的重金屬，居民長(zhǎng)期食用這些受污染的農(nóng)產(chǎn)品，導(dǎo)致重金屬對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)增加。在一些工業(yè)污染嚴(yán)重的區(qū)域，重金屬通過食物鏈對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR也超過了10-4，存在較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。工業(yè)排放的重金屬進(jìn)入土壤和水體，通過食物鏈傳遞到人體，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。在湘江流域，重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，在株洲、湘潭等有色金屬冶煉產(chǎn)業(yè)集中區(qū)域，重金屬通過飲水和食物鏈對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)值CR遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10-4，存在極高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。在這些區(qū)域，由于水體和土壤中的重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)，農(nóng)作物和水產(chǎn)品中也會(huì)富集大量重金屬，居民長(zhǎng)期接觸這些受污染的物質(zhì)，使得致癌風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。重金屬通過飲水對(duì)人體的非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害商HQ也遠(yuǎn)超過1，存在極高的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。有色金屬冶煉企業(yè)排放的大量重金屬污染物導(dǎo)致湘江流域的水體和土壤污染嚴(yán)重，居民飲用受污染的水后，健康受到極大威脅。不同暴露途徑和不同人群的健康風(fēng)險(xiǎn)水平存在差異。通過食物鏈暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，尤其是在工業(yè)污染嚴(yán)重的區(qū)域，水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品中富集的重金屬對(duì)人體健康造成了較大威脅。兒童由于其生理特點(diǎn)，對(duì)重金屬的敏感性較高，健康風(fēng)險(xiǎn)水平相對(duì)成年人更高。在制定污染治理措施和健康保護(hù)策略時(shí)，應(yīng)充分考慮不同暴露途徑和不同人群的健康風(fēng)險(xiǎn)差異，采取針對(duì)性的措施，如加強(qiáng)對(duì)水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)，保障食品安全；加強(qiáng)對(duì)兒童等敏感人群的健康監(jiān)測(cè)和保護(hù)。3.3.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性分析在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程中，存在多種因素導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性。數(shù)據(jù)誤差是一個(gè)重要因素，在樣品采集、分析測(cè)試過程中，可能會(huì)由于采樣方法的局限性、儀器的精度問題以及人為操作誤差等，導(dǎo)致獲取的重金屬濃度數(shù)據(jù)存在一定誤差。例如，在采樣過程中，可能無法完全代表整個(gè)區(qū)域的污染狀況，存在采樣偏差；在分析測(cè)試過程中，儀器的檢測(cè)限、重復(fù)性等因素也會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。模型假設(shè)也會(huì)引入不確定性，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中假設(shè)了人體暴露途徑、暴露劑量的計(jì)算方法等，這些假設(shè)可能與實(shí)際情況存在差異。在計(jì)算人體通過飲水暴露于重金屬的劑量時(shí)，假設(shè)了居民的日均飲水量和水體重金屬的完全吸收，而實(shí)際情況中，居民的飲水量可能因個(gè)體差異、季節(jié)變化等因素而不同，水體重金屬的吸收也并非完全。參數(shù)不確定性也是導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不確定性的重要原因，模型中的一些參數(shù)，如重金屬的毒性參數(shù)、生物有效性系數(shù)等，可能存在一定的不確定性。不同研究得到的重金屬毒性參數(shù)可能存在差異，生物有效性系數(shù)也會(huì)受到環(huán)境條件、生物種類等因素的影響。為了進(jìn)行不確定性分析，本研究采用蒙特卡羅模擬等方法。蒙特卡羅模擬是一種通過隨機(jī)抽樣來模擬不確定性因素的方法。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，將數(shù)據(jù)誤差、模型假設(shè)和參數(shù)不確定性等因素視為隨機(jī)變量，通過多次隨機(jī)抽樣，得到多個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，從而分析評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定