南宁市大王滩水库沉积物重金属地球化学评价及防治建议_罗雄壮.pdf

2023.4 南方自然资源43地勘之光沉积物作为水体的重要组成部分，是水环境污染的重要指示器。随着工业的迅速发展，受水库周边农药、化肥、生活污水等因素影响，沉积物积累了大量人为排放的重金属污染物。沉积物中重金属因为生物积累、生物放大对人体健康和生态系统具有长期的潜在影响。因此，分析沉积物中重金属的地球化学特征，对了解水环境质量情况具有重要的意义。一、区域概况大王滩水库，建于 1958 年至 1960 年，地处十万大山的八尺江中游，水库总库容为6.38亿立方米，正常水位时水面面积38平方千米，主坝高 37.3 米，长 670 米，副坝 10 座，发电站3 座，是一座集防洪、灌溉、发电、旅游等多功能于一体的大型水库。大王滩水库横跨南宁市良庆区、江南区。坝址地处那马镇，位于东经 108 00 108 23，北纬 22 09 22 40之间，距南宁市中心 28 千米。大王滩水库是南宁市的重要饮用水源，近年来随着工业及旅游业的快速发展，周边产生的生活废水排进水库中。研究小组在大王滩水库典型区域采集了表层沉积物，系统分析了沉积物中 Cr 元素、Ni 元素、Cu 元素、Zn 元素、As 元素、Cd 元素、Pb 元素、Hg 元素的含量及分布特征，并对这些元素进行地球化学评价。二、采样与分析评价方法（一）样品采集研究小组根据大王滩水库的水域特征，于2018 年 1 月至 5 月在大王滩水域选取了 32 个采样点，采样点散布在大王滩的主要水域。每个采样点利用 GPS 定位，3 5 个分样点组合成一个样品，分样点距离为 30 100 米，采用直径为 5 厘米的铁管进行取样。（二）分析方法As 元素采用发射光谱法（Es）分析测试，Hg 元素采用原子荧光法分析测试，Cr 元素、Zn元素、Pb元素采用X射线荧光光谱法（XRF）分析测试，Ni 元素、Cd 元素、Cu 元素采用等离子体质谱法（ICP-MS）分析测试。南宁市大王滩水库沉积物重金属地球化学评价及防治建议 罗雄壮，凌胜华，张振松，侯军恒南方自然资源2023.444地勘之光（三）评价方法为综合体现大王滩水库沉积物重金属污染特征，研究小组采用地积累指数法、沉积物质量基准法、潜在生态危害指数法 3 种方法进行评价。1.地积累指数法。该方法是一种评价沉积物中重金属污染积累程度的传统方法。重金属污染程度分为无污染、无中度污染、中度污染、中度强污染、强污染、极强污染 6 个等级。2.沉积物质量基准法。该方法评价沉积物环境质量时分为阈值效应浓度（TEC）和可能效应浓度（PEC）2 个等级。当沉积物环境质量低于 TEC 值时，重金属的有害生物效应发生的可能性较小，基本没有毒性风险；当沉积物环境质量高于 PEC 值时，重金属的有害生物效应发生的可能性较大，具有高毒性风险；介于二者之间则重金属的有害生物效应发生的可能性属于中等。3.潜在生态风险指数法。该方法评价重金属污染程度，分为轻微、中等、强、很强、极强 5 个等级。三、评价结果分析（一）总量分布特征大王滩水库表层沉积物中各重金属元素含量特征、采样点位的重金属含量与广西土壤背景值的比值情况如下。广西土壤中 As 元素、Cd 元素、Pb 元素、Zn 元素、Cr 元素、Cu 元素、Hg 元素、Ni 元素的背景值分别为 13.4毫克/千克、0.08 毫克/千克、20.5 毫克/千克、50.8 毫克/千克、64.3 毫克/千克、21.4 毫克/千克、0.1 毫克/千克、17.4 毫克/千克。大王滩水库表层沉积物中 As 元素的富集程度较低，所有采样点的 As 元素含量都比广西土壤背景值低；Cd 元素、Pb 元素、Zn 元素的富集程度较高，大部分采样点的含量都比广西土壤背景值高；Cr 元素、Cu 元素、Hg 元素、Ni 元素的富集程度较低，大部分采样点的含量都比广西土壤背景值低。总体上 8 种重金属元素存在不同程度的富集，且总量在空间分布上具有一定差异性，其平均累积强度顺序由小到大为 As元素、Hg 元素、Cr 元素、Cu 元素、Ni 元素、Zn 元素、Pb 元素、Cd 元素。（二）污染评价1.地积累指数法评价结果。大王滩水库沉积物中重金属 As 元素、Cr 元素、Hg 元素的地积累指数都小于 0，表明大王滩水库沉积物中重金属 As 元素、Cr 元素、Hg 元素无超标污染。重金属 Cd 元素、Cu 元素、Ni 元素、Pb 元素、Zn 元素的地积累指数大部分为无污染级别，只有少部分区域的重金属 Cu 元素、Ni 元素、Pb 元素、Zn 元素的含量为无中度污染级别，个别区域的重金属 Cd 元素、Pb 元素的含量达到中度污染级别。2.沉积物质量基准法评价结果。大王滩水库所有采样点沉积物 8 种重金属元素的含量都低于 PEC 值，且 Cd 元素、Hg 元素、Zn 元素的含量均低于 TEC 值，其中，Cu 元素、Ni元素、Pb 元素的含量在小部分点位高于 TEC值，25 个采样点的 Cr 元素含量高于 TEC 值，表明大王滩水库沉积物中 8 种重金属元素中Cd 元素、Hg 元素、Zn 元素对水库水生生物的毒性基本没有风险，Cu 元素、Ni 元素、Pb 2023.4 南方自然资源45地勘之光元素对水库水生生物的毒性风险较小，Cr 元素对水库水生生物的毒性风险中等。3.潜在生态风险指数法评价结果。大王滩水库沉积物中 8 种重金属元素的潜在生态风险指数的范围为 36 210，平均为 86，只有 S27、S28 采样点位的潜在生态风险为中等，其他 30 个采样点位的潜在生态风险为轻微。当重金属元素潜在生态风险指数的范围为0.36 47.6 时，只有 S27、S28 采样点位 Hg元素表现出中等的潜在生态风险，另外 7 种重金属元素的潜在生态风险都为轻微。综上所述，大王滩水库的重金属潜在生态风险大部分表现为轻微，只有 S27、S28 采样点位的区域表现出中等的潜在生态风险，表明大王滩水库的重金属潜在生态风险总体表现为轻微。四、防治建议此次的分析结果显示，大王滩水库沉积物中 8 种重金属元素含量级别大部分为无污染级别，对水库水生生物的毒性风险较小，潜在生态风险总体表现为轻微。Cr 元素的含量对水库水生生物的毒性风险为中等，个别区域 Cd 元素、Pb 元素的含量达到中度污染级别，存在一定的潜在生态风险，因此，大王滩的重金属污染防治依然不能松懈。根据此次的分析情况，研究小组提出以下 3 点防治建议。1.坚持政府主导，部门联动，统筹衔接。充分发挥相关部门和大王滩管理处的合力优势，实现大王滩水库水污染治理的有机结合。综合运用法律、经济、技术、行政和信息公开等手段，实现流域水污染防治机制的突破。2.加强对人为污染源的控制。大王滩水库重金属污染的人为污染源主要为生活污水、工业排放、周边作物农药及化肥的使用、养殖业的污水排放、生态旅游产业。因此，要从以下4 个方面加强控制：一是加快村镇污水管网和垃圾收集系统建设，加大沼气池和改厕建设的力度，减少生活污水排放；禁止在水库周边建设工业园区，加强对周边现有工厂废水排放的监管。二是减少农用化学品对环境的污染，引导和鼓励农民使用生物农药或高效、低毒、低残留农药；大力提倡使用有机肥，积极推广科学测土施肥技术；加强农用地膜、农药空瓶等的回收和处理；加强秸秆、粪便、生活垃圾等有机废弃物资源化利用。三是禁止在水库内进行网箱养殖，推进畜禽饲养清洁养殖方式和规模化、标准化建设，大力发展种养结合的生态养殖模式，建设一批集约化养殖场或集中养殖小区，实施规模化畜禽养殖污染治理示范工程。四是加强旅游基础设施建设，禁止在水库水域新设排污口，严格按照产业导向和排污总量控制新增污染源。3.采用科学合理的技术进行防治。一是采用稀释法。该方法主要是通过稀释水中重金属的浓度，减少人为污染源的排放，并通过汛期雨水的汇集，然后泄洪，从而形成自然的水循环系统。二是采用物理吸附法。该方法主要是通过吸附材料的高比表面积的蓬松结构或者特殊功能基团对水中重金属离子进行物理吸附或者化学吸附。目前所采用的吸附材料主要有活性炭、矿物材料、活性污泥、蟹壳等。三是采用植物修复法。该方法利用重金属积累或超重金属积累水生植物，将水体中的重金属提取出来，富集输运到植物体内，然后通过收割植物南方自然资源2023.446地勘之光色低碳改造，推动工艺技术改进，对建筑业实行绿色施工和绿色建材；第三产业重点聚焦交通领域，倡导绿色出行，支持新能源汽车的发展。（二）发展林业碳汇林业碳汇主要是通过森林的储碳功能来吸收和固定大气中的二氧化碳等温室气体，林业碳汇交易可产生实在的经济效益，中越边境地区林地面积较大，林业资源丰富，在固碳增汇上具有显著的优势和潜力，可通过林业措施促进绿色低碳行动。首先，做好森林资源的保护与利用，严格保护原始自然林，在森林抚育的前提下适当开发经济商品林；其次，加强对林业碳汇的知识宣传和技术培训，积极推进林业碳汇项目开发；最后，借鉴已有的试点经验，开发绿色金融产品，完善相关机制，探索科学的林业碳汇交易模式。（三）差别化减排为实现碳达峰、碳中和的目标愿景，实施碳减排措施刻不容缓，但也要注重减碳与经济社会发展的平衡以及与民生福祉的协调。随着推进兴边富民、稳边固边等系列政策的实施，中越边境地区经济增长速度较快，并且城镇化进程持续推进，预计其能源需求难以很快达峰，2020 年江城县和麻栗坡县的净碳排放值尚处于负值，碳源排放还具有较大的增长空间。可针对特殊地区实行差别化的碳减排政策，积极引导，同时加强生态碳汇保护与推进绿色转型，争取早日实现碳中和目标。（作者单位：南宁师范大学）将重金属从水体清除出去。四是采用动物修复法。该方法利用水体底栖动物中的贝类、甲壳类、环节动物等，通过摄取易吸附重金属的水体藻类、有机碎屑，吸收富集于生物体内，通过移除生物体，从而起到净化水体的作用。有研究表明，三角帆蚌、河蚌对重金属（Pb2+、Cu2+、Cr2+等）具有明显的自然净化能力，在不影响水库生态平衡的前提下，放养少量三角帆蚌、河蚌，可改善水质。（作者单位：广西三七核地质大队）（上接第 42 页）