文 献 综 述

1、论文的背景、目的和意义

近年来，随着工业化和城市化进程的加快，重金属污染日益突出。人类活动产生的过量重金属可以通过多种途径进入水体，由于重金属不能被微生物降解，水体中的重金属在土壤沉积物介质中富集并且进入水生生物体内，最终可能通过食物链富集、放大进入人体，对人类健康产生危害^[1-4]。

太湖流域是我国重要的水网地区，跨越江浙沪两省一市，流域面积3．69#215;104 km²，拥有大小城市38 座，人口密度达每平方公里 1500 人，城市化水平居全国首位^［5］。近年来，由于经济的迅速发展和人口的剧增，大量生活污水和工农业废水被排入水体，造成流域水体重金属含量不断升高^［6］，严重阻碍了区域的可持续发展和人民生活水平的提高。由于太湖流域跨越多个行政区域，水环境管理难度较高，多数跨省界河流水质常年处于劣Ⅴ类^［7］。而沉积物是水体污染物的汇，重金属进入水体后，被水中悬浮颗粒物吸附，最终积累于水体沉积物中^[8]。沉积物中重金属以多种结合形式存在，表现出不同的理化特性，最终影响其迁移、生物可利用性和毒性^[9]。与沉积物弱结合的重金属易被水生生物积累，并最终进入食物链，造成有害的生态效应^[10]。因此识别沉积物重金属生态风险，是有效开展流域水生态功能分区生态环境质量管控的基础。

2、国内外研究的历史和现状

在国内，20世纪70 年代后，我国开始对各种湖泊河流环境质量进行广泛的生物学调查与评价。而太湖又是重中之重。如刘莹，肖琳^[11]采集太湖7个采样点的表层沉积物，分析测定重金属总量以及可交换态和碳酸盐结合态的金属含量，采用风险评价准则、潜在生态风险指数法对沉积物重金属污染进行生态风险评价。结果表明：太湖沉积物中重金属除竺山湾处于偏中度污染水平，其他各点均处于轻度污染。陈春霄，姜霞等^[12]采用 BCR 3 步连续提取法研究了太湖竺山湾沉积物中重金属 Cr、Ni、Cu、Zn、Cd 和 Pb 在垂直方向上不同形态的分布特征，并利用人类活动系数和重金属形态评价方法对其进行潜在生态风险评价。结果表明，重金属总量大小为：Zngt;Pbgt;Crgt;Nigt;Cugt;Cd，表层沉积物表现出明显的富集效应；重金属总量和可提取态的含量均有从表层至下层逐渐降低的趋势；河流入湖口处 5 cm 的沉积物重金属总量和可提取态含量显著高于其他区域。方斌斌，于洋等^[13]采用 ICP－MS 和直接汞分析仪对太湖流域 98 个点位水体和沉积物中 Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb 和 Hg 进行监测。平水期水体 Cr 和 Cu 浓度高于枯水期和丰水期，丰水期 Zn 和 As 浓度最大，Cd、Pb 和 Hg 浓度在枯水期、平水期、丰水期稳定，无显著变化。LIU^[22]等对太湖表层沉积物中重金属的分布、生物利用度和生态风险进行了评价。在表层沉积物中，平均金属含量为Cr gt; Zn gt; Ni gt; Pb gt; Cu。从空间上看，竺山湾Cu、Ni、Zn含量较高，小梅口Cr、Pb含量高于其他地区。采用薄膜扩散梯度法（DGT）对竺山湾和小梅口的不稳定金属进行了定量分析并且Zn、Ni、Cu、Pb、Cd的DGT不稳定浓度呈下降趋势,指出不同重金属的不稳定浓度与总金属含量不一致，应注意沉积物中镉的毒性作用。NIU^[23]等曾研究了 2012 年 8 月太湖 11 条主要入湖河流入湖河口附近表层沉积物中的重金属空间分布，并对重金属潜在生态风险进行评估，发现各入湖河流都不同程度地受到重金属的污染。除此之外，还有还有对其它河流的研究，如：蒋豫，刘新等^[14]并利用地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属的污染现状以及潜在生态风险程度进行评价。结果表明:Cd是江苏省8个浅水湖泊表层沉积物中最主要的污染物，Zn、Cu、As、Pb、Ni在一些湖泊为轻度污染，Mn和Cr处于无污染水平。方淑波，贾晓波等^[15]以盐城海岸带为研究对象，分析了Cr, Cu, Fe, Mn, Ni,Zn, Co, Cd 9种重金属元素在二维空间分布的异质性，以及沿着经纬度方向的梯度变化，并通过主成分分析和元素区域背景值的分析，探讨重金属元素的可能来源。结果表明:自陆向海存在着逐渐减少的格局梯度，而在区域的北部分布着重金属元素的峰值;二维分析的结果表明，重金属元素在空间分布的异质性较强，北部、人类活动较强的区域、靠近内陆的海岸带区域和河口区域的重金属元素值较高。

3.课题研究的基本内容

为揭示江苏省浅水湖泊表层沉积物重金属污染特征，采集江苏太湖流水生态分区沉积物重金属分布差异，测定了Mn、Zn、Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb的含量。目前成熟的沉积物中重金属风险评价方法有：基于生物毒性的沉积物质量基准，基于重金属含量的潜在生态风险指数以及基于重金属可利用性的风险评价准则。这几^[24-25]种方法评价的侧重点不同，并存在各自的局限性：是根据特定区域研究建立，并无普遍使用的基准；RAC忽略了不同重金属的毒性-效应因子^[26] ； RI考虑了重金属的总量与毒性的关系，但忽略了金属化学形态 。

地积累指数法：地积累指数法是德国海德堡大学 Muller^[16]提出来的。此评价方法考虑了人为污染因素、环境地球化学背景值，还特别考虑到由于自然成岩作用可能会引起背景值变动的因素，给出很直观的重金属污染级别，是一种研究水体沉积物中重金属污染的定量指标，广泛用于研究现代沉积物中重金属污染的评价。

地积累指数法计算方法如下：