CN104699944A - 一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法 - Google Patents

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韩哲
张志斌
张彦浩
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Abstract

本发明公开了一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法，包括以下步骤：(1)获取底泥重金属含量以及底泥pH的基础数据。(2)根据底泥重金属含量，采用单因子污染评价法进行评价，将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级。(3)对单因子污染评价法评价结果中处于“良好水平”的，再进一步采用潜在生态危害指数法，评价重金属的综合生态危害，根据评价结果，潜在生态危害程度轻微的点位列为良好水平，潜在生态危害程度中等及以上的点位列为轻度污染水平。

Description

一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法
技术领域
本发明属于河流、湖泊底泥重金属监测领域，特别涉及一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法。
背景技术
通过开展河流、湖泊底泥重金属污染评价，可全面、系统、准确地掌握底泥重金属污染现状，甄别底泥重金属污染来源，分析重污染区域底泥重金属释放潜力，评估底泥重金属对水生生物的健康风险，有针对性地提出底泥重金属防范措施和处理处置方案，为防治底泥重金属污染提供科学依据。
国内外关于沉积物中重金属毒性评价方法的研究较多，发展了多种方法，大致可分为化学方法、生态方法和毒理学方法以及化学、生态和毒理学相结合的方法。目前，常见的评价方法有：单因子污染指数法；内梅罗综合污染指数法；地累积指数法；潜在生态危害指数法；污染负荷指数法；沉积物富集系数法；次生相与原生相分布比值法；次生相富集系数法等。但我国尚未建立成熟的底泥重金属环境质量标准和污染状况评价体系，各种评价方法都有其适用范围、评价目的、优点及不足，即使两种方法结合应用也无法客观的反映重金属的污染水平。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法，包括以下步骤：
(1)获取底泥重金属含量以及底泥pH的基础数据。 
(2)根据底泥重金属含量，采用单因子污染评价法进行评价，将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级。
(3)考虑到多种污染物存在危害叠加效应，为确保环境安全，对单因子污染评价法评价 结果中处于“良好水平”的，再进一步采用潜在生态危害指数法，评价重金属的综合生态危害，根据评价结果，潜在生态危害程度轻微的点位列为良好水平，潜在生态危害程度中等及以上的点位列为轻度污染水平。
(4)根据单因子污染评价法和潜在生态危害指数法的综合评价结果，最终将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级。
步骤(1)所述的8种重金属元素是指铅、汞、铬、镉、砷、锌、镍、铜。
步骤(2)所述的单因子污染评价方法如下：
①在对河流、湖泊底泥进行重金属评价时，首先采用单因子污染评价法，根据每一种重金属元素的实测浓度，并参照底泥重金属单因子污染状况评价方法，确定每一种重金属元素的污染水平。
②多因子综合评价：根据每一种重金属元素的污染水平，选取最严重的污染水平做为某
点位的综合污染水平。
③重金属评价标准分别参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准、三级标准和三级标准浓度值2倍，将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级。
底泥重金属单因子污染状况评价方法具体如下：将浓度符合《土壤环境质量标准》一级和二级标准的底泥划分为良好水平，该水平底泥能够保持自然背景和维护人体健康；将浓度超过《土壤环境质量标准》二级标准、符合《土壤环境质量标准》三级标准的底泥划分为轻度污染水平，该水平底泥对环境造成轻微危害和污染，但可满足农林业生产和植物正常生长；将浓度超过《土壤环境质量标准》三级标准、符合《土壤环境质量标准》三级标准2倍的底泥划分为中度污染水平，该水平底泥能够影响植物正常生长，对环境造成一定危害和污染；将浓度超过《土壤环境质量标准》三级标准2倍的底泥划分为重度污染水平，该水平底泥明显影响植物正常生长，对环境造成明显危害和污染。
④在选择《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)作为参考标准时，土壤环境质量二级标准值根据布设点位底泥pH所属土壤pH范围进行选择确定。砷元素和铬元素选择水田项目 中所列标准，铜元素选择农田项目中所列标准。
步骤(3)所述的潜在生态危害指数法评价方法如下：
①在应用单因子污染评价法对底泥重金属进行评价的基础上，进一步应用潜在生态危害指数法进行评价，该方法引入毒性响应系数作为评价参数之一。
②单因子评价：计算式Cfi＝CDi/CRi，Eri＝Tri×Cfi，其中Cfi为某一重金属的污染系数；CDi为样品浓度实测值；CRi为计算所需的参照值；Eri为单个重金属的潜在生态危害系数；Tri为各重金属的毒性相应系数。
③多因子综合评价：计算式RI＝∑Eri，其中RI为多重金属潜在生态危害指数。
④重金属毒性响应系数分别为：元素Hg：40，元素Cd：30，元素As：10，元素Pb：5，元素Cu：5，元素Ni：5，元素Cr：2，元素Zn：1。
⑤指标Eri的潜在生态危害程度划分如下：Eri＜40为轻微生态危害；40≤Eri＜80为中等生态危害；80≤Eri＜160为强生态危害；160≤Eri＜320为很强生态危害；Eri≥320为极强生态危害。指标RI的潜在生态程度划分如下：RI＜150为轻微生态危害；150≤RI＜300为中等生态危害；300≤RI＜600为强生态危害；RI≥600为很强生态危害。
⑥对单因子污染评价法评价结果中处于“良好水平”的点位，再进一步采用潜在生态危害指数法，以8种重金属指标综合反映布设点位底泥重金属的潜在生态风险水平，根据评价结果，潜在生态危害程度轻微的点位污染水平列为良好，潜在生态危害程度中等及以上的点位污染水平列为轻度。
⑦潜在生态危害指数法选用土壤环境质量一级标准(GB15618-1995)作为背景参考值。本发明的原理是：
在实际工作中，大都采用单因子污染指数法进行水质评价，就是用水质最差的单项指标所属类别来确定水体综合水质类别，即用水体各监测项目的监测结果对照该项目的分类标准，确定其水质类别，在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别，评价结果主要反映污染最重的监测项目的污染程度。因此，借鉴水质评价，采用单因子污染评价法做为评价的方法。同时，潜在生态危害指数法因其简单易行在国内外被广泛应用于沉积物中 重金属的污染评价，评价结果主要反映各项监测项目的综合污染状况。可见，单因子污染评价法和潜在生态危害指数法各有优缺点，并能进行互补。为了既能够反映各监测点位底泥中每一项重金属指标的污染程度，又能够反映全部8种重金属指标的综合污染程度，本专利提出了以单因子污染评价法为主、潜在生态危害指数法为辅相结合进行评价的一种方法，具体来讲，选用单因子污染评价法，以8种重金属指标中污染最重的，反映各监测点位的环境质量水平；选用潜在生态危害指数法，以8种重金属指标综合反映各监测点位的潜在生态风险水平。
利用本发明所述的方法对底泥重金属含量进行评价，可全面了解各点位单重金属元素的污染程度及各点位多重金属元素的综合污染程度和潜在生态危害程度，明确其污染程度和潜在生态危害程度级别，全面掌握底泥重金属的污染水平，为重金属污染源头的治理以及制定重金属污染区域底泥治理方案提供重要参考和依据，为改善水环境质量提供重要保障。
附图说明
图1是本发明评价方法流程图。
在获得基础数据的基础上，应用单因子污染法评价底泥重金属污染状况，分别有良好、轻度污染、中度污染和重度污染四个水平。在此基础上，若底泥重金属属于良好水平，再应用潜在生态危害指数法进行评价，分别有轻微、中等、强、很强、极强生态危害程度，评价结果为轻微生态危害程度的底泥属于良好水平；评价结果为中等、强、很强、极强生态危害程度的底泥属于轻度污染水平。
具体实施方式
下面结合实例及附图对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实例一
以2011年山东省某条河流底泥重金属监测数据为例，评价其底泥重金属污染状况。
(1)获取山东省某条河流底泥pH值及8种重金属含量数据。
表3采样点位基础数据(单位：mg/kg，pH除外)
(2)根据底泥重金属含量及底泥重金属单因子污染评价法评价标准，采用单因子污染评价法进行评价，得出该点位底泥重金属综合污染水平为良好水平。
表4底泥重金属单因子污染评价法评价标准(单位：mg/kg)
表5单因子污染评价法评价结果
(3)应用单因子污染评价法评价出污染水平为良好，进一步应用潜在生态危害指数法进行评价，根据评价结果，该点位属于中等生态危害程度。
表6底泥重金属潜在生态危害指数评价法背景参考值(单位：mg/kg)
表7潜在生态危害指数法评价结果
(4)综合判断该点位重金属污染状况为轻度污染水平。
本发明首先应用单因子污染评价法来评价底泥污染程度，该方法简单、直观，也是常用的污染评价方法，通过评价得出该点位底泥重金属综合污染水平为良好水平。目前通常的做法是不再进行评价，直接将此点位底泥重金属污染水平定义为良好水平。
但是本发明在此基础上又引入了毒性响应系数，将重金属的环境生态效应与毒理学联系起来，再对其潜在的生态危害进行评价，最后根据潜在生态危害指数法评价结果判断该点位重金属污染状况为轻度污染水平。
本发明所述的方法较其它方法更全面、更准确的反映了底泥重金属的污染程度和潜在生态危害程度，从而为有效的防止河流、湖泊底泥所产生的二次污染提供准确、可靠的参考和依据。
实例二
以2011年山东省某条河流底泥重金属监测数据为例，评价其底泥重金属污染状况。
(1)获取山东省某条河流底泥pH值及8种重金属含量数据。
表8采样点位基础数据(单位：mg/kg，pH除外)
(2)根据底泥重金属含量及底泥重金属单因子污染评价法评价标准，采用单因子污染评价法进行评价，得出该点位底泥重金属综合污染水平为轻度污染水平。
表9底泥重金属单因子污染评价法评价标准(单位：mg/kg)
表10单因子污染评价法评价结果

Claims (4)

1.一种河流、湖泊底泥重金属污染的综合评价方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)获取底泥重金属含量以及底泥pH的基础数据；
(2)根据底泥重金属含量，采用单因子污染评价法进行评价，将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级；
(3)考虑到多种污染物存在危害叠加效应，为确保环境安全，对单因子污染评价法评价结果中处于“良好水平”的，再进一步采用潜在生态危害指数法，评价重金属的综合生态危害，根据评价结果，潜在生态危害程度轻微的点位污染水平列为良好，潜在生态危害程度中等及以上的点位列为轻度“污染水平”；
(4)根据单因子污染评价法和潜在生态危害指数法的综合评价结果，最终将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级。
2.根据权利要求1所述的一种基于单因子污染评价法和潜在生态危害指数法建立的河流、湖泊底泥重金属综合评价方法，其特征在于：步骤(1)所述的重金属元素是指铅、汞、铬、镉、砷、锌、镍、铜。
3.根据权利要求1所述的一种基于单因子污染评价法和潜在生态危害指数法建立的河流、湖泊底泥重金属综合评价方法，其特征在于：步骤(2)所述的单因子污染评价法评价方法如下：(1)在对河流、湖泊底泥进行重金属评价时，首先采用单因子污染评价法，所述单因子污染评价包括：根据每一种重金属元素的实测浓度，并参照底泥重金属单因子污染状况评价方法，确定每一种重金属元素的污染水平；
(2)多因子综合评价：根据每一种重金属元素的污染水平，选取最严重的污染水平做为某点位的综合污染水平；
(3)重金属评价标准分别参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准、三级标准和三级标准浓度值2倍，将底泥重金属污染状况划分为良好水平、轻度污染水平、中度污染水平和重度污染水平4级；
底泥重金属单因子污染状况评价方法具体如下：将浓度符合《土壤环境质量标准》一级和二级标准的底泥划分为良好水平，该水平底泥能够保持自然背景和维护人体健康；将浓度超过《土壤环境质量标准》二级标准、符合《土壤环境质量标准》三级标准的底泥划分为轻度污染水平，该水平底泥对环境造成轻微危害和污染，但可满足农林业生产和植物正常生长；将浓度超过《土壤环境质量标准》三级标准、符合《土壤环境质量标准》三级标准2倍的底泥划分为中度污染水平，该水平底泥能够影响植物正常生长，对环境造成一定危害和污染；将浓度超过《土壤环境质量标准》三级标准2倍的底泥划分为重度污染水平，该水平底泥明显影响植物正常生长，对环境造成明显危害和污染；
(4)在选择《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)作为参考标准时，土壤环境质量二级标准值根据布设点位底泥pH所属土壤pH范围进行选择确定，砷元素和铬元素选择水田项目中所列标准，铜元素选择农田项目中所列标准。
4.根据权利要求1所述的一种基于单因子污染评价法和潜在生态危害指数法建立的河流、湖泊底泥重金属综合评价方法，其特征在于：步骤(3)所述的潜在生态危害指数法评价方法如下：
(1)在应用单因子污染评价法对底泥重金属进行评价的基础上，进一步应用潜在生态危害指数法进行评价，该方法引入毒性响应系数作为评价参数之一；
(2)单因子评价：计算式Cfi＝CDi/CRi，Eri＝Tri×Cfi，其中Cfi为某一重金属的污染系数；CDi为样品浓度实测值；CRi为计算所需的参照值；Eri为单个重金属的潜在生态危害系数；Tri为各重金属的毒性相应系数；
(3)多因子综合评价：计算式RI＝∑Eri，其中RI为多重金属潜在生态危害指数；
(4)重金属毒性响应系数分别为：元素Hg：40，元素Cd：30，元素As：10，元素Pb：5，元素Cu：5，元素Ni：5，元素Cr：2，元素Zn：1；
(5)指标Eri的潜在生态危害程度划分如下：Eri＜40为轻微生态危害；40≤Eri＜80为中等生态危害；80≤Eri＜160为强生态危害；160≤Eri＜320为很强生态危害；Eri≥320为极强生态危害；指标RI的潜在生态程度划分如下：RI＜150为轻微生态危害；150≤RI＜300为中等生态危害；300≤RI＜600为强生态危害；RI≥600为很强生态危害；
(6)对单因子污染评价法评价结果中处于“良好水平”的点位，再进一步采用潜在生态危害指数法，以8种重金属指标综合反映布设点位底泥重金属的潜在生态风险水平，根据评价结果，潜在生态危害程度轻微的点位污染水平列为良好，潜在生态危害程度中等及以上的点位污染水平列为轻度；
(7)潜在生态危害指数法选用土壤环境质量一级标准(GB15618-1995)作为背景参考值。
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