劉 敏，鐘繼承，余居華，鄭小蘭，范成新

（1：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210008）（2：中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

湖泊疏浚堆場淤泥污染及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)?

劉 敏1，2，鐘繼承1??，余居華1，2，鄭小蘭1，2，范成新1

（1：中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210008）（2：中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049）

疏浚淤泥內(nèi)通常含有不同類型的有毒有害物質(zhì)，在堆場直接堆放過程中可能會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生有害影響.本文針對太湖及巢湖相應(yīng)疏浚堆場內(nèi)淤泥進(jìn)行研究，探討淤泥中重金屬、多環(huán)芳烴以及多氯聯(lián)苯等污染物含量及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；根據(jù)重金屬的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和持久性有機(jī)污染物的風(fēng)險(xiǎn)商法，對各污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析.研究結(jié)果表明，太湖白旄堆場以及孔灣堆場淤泥內(nèi)重金屬及多環(huán)芳烴含量較小，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低；巢湖南莊堆場淤泥內(nèi)各類有害物質(zhì)含量較大，種類較多，對于周圍環(huán)境具有較高的潛在生態(tài)威脅.多氯聯(lián)苯則在各個(gè)疏浚堆場淤泥中具有很高的積累量，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)引起管理者的重視.

疏浚堆場；疏浚底泥；重金屬；多環(huán)芳烴；多氯聯(lián)苯；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

近年來，底泥疏浚被廣泛地應(yīng)用于航道疏通［1-2］、湖泊修復(fù)［3-6］和漁業(yè)應(yīng)用等各方面.底泥疏浚能有效地去除富含污染物質(zhì)的湖泊底泥，減少湖泊內(nèi)源營養(yǎng)負(fù)荷，降低有毒有害物質(zhì)對水體的潛在危害.然而，如何對疏浚過程中產(chǎn)生的淤泥進(jìn)行處置仍然是一大難題.疏浚產(chǎn)生的淤泥目前主要是堆放在疏浚堆場中，單純地將其進(jìn)行堆放而不采取其他的控制措施會(huì)帶來各種環(huán)境問題.首先，底泥疏浚產(chǎn)生的淤泥量巨大，需要大量的土地來堆放.如，上海僅對蘇州河的治理就需疏浚淤泥數(shù)十萬立方米，珠江三角洲地帶每年疏浚的淤泥

可達(dá)到8000×104m3［7］；其次，淤泥內(nèi)含有重金屬、持久性有機(jī)污染物等，若不對其進(jìn)行及時(shí)處理，這些污染物將有可能會(huì)滲透進(jìn)入地下水或隨表面徑流進(jìn)入周圍水體，產(chǎn)生二次污染；相反，由于底泥中含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)元素［8］，若經(jīng)合理應(yīng)用的話可改善土壤營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)作物產(chǎn)量［9］.因此，探索疏浚淤泥的資源化利用途徑便顯得尤為重要.而在將疏浚淤泥進(jìn)行資源化利用之前，有必要對疏浚堆場內(nèi)的淤泥性質(zhì)進(jìn)行研究，探究淤泥的污染狀況，定量評價(jià)其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為后續(xù)的資源化利用提供依據(jù).

?國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2013ZX07113001，2012ZX07101-010）和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41171367，41371457）聯(lián)合資助.2016-01-24收稿；2016-05-25收修改稿.劉敏（1992～），男，碩士研究生；E-mail：liumin10480_cpu＠163.com.

??通信作者；E-mail：jczhong＠niglas.ac.cn.

疏浚淤泥中通常含有不同類型的有毒有害物質(zhì)，包括重金屬、多環(huán)芳烴和多氯聯(lián)苯等，在堆場堆放的過程中可能會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響.其中重金屬是一類不能被微生物降解，而易于通過食物鏈的放大作用在環(huán)境中累積的污染物，高含量的重金屬可以使生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)和酶失活，從而對人類及水體生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害作用.多環(huán)芳烴是煤、石油等物質(zhì)經(jīng)不完全燃燒所產(chǎn)生的半揮發(fā)性有機(jī)物，是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，可以通過呼吸或者皮膚接觸等方式進(jìn)入人體而對人體產(chǎn)生危害.美國EPA［10］規(guī)定了16種優(yōu)先控制多環(huán)芳烴污染物，分別為萘（Nap）、苊烯（Acy）、苊（Ace）、芴（Flr）、蒽（Ant）、菲（Phe）、熒蒽（Fla）、芘（Pyr）、苯并［a］蒽（BaA）、（Chr）、苯并［b］熒蒽（BbF）、苯并［k］熒蒽（BkF）、苯并［a］芘（BaP）、茚并［1，2，3cd］芘（InP）、二苯并［a，h］蒽（DahA）和苯并［g，h，i］芘（BghiP）.多氯聯(lián)苯極難被降解，能夠在生物體內(nèi)大量富集，具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變等效應(yīng).

近年來，關(guān)于堆場淤泥內(nèi)污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)研究已有報(bào)道，如Stephens對河道淤泥堆場內(nèi)重金屬的淋溶特性進(jìn)行研究［11］，發(fā)現(xiàn)在淤泥脫水及氧化過程中，重金屬Ni、Zn、Pb、Cr、Cu將由殘?jiān)鼞B(tài)向可還原態(tài)或可氧化態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而使得各金屬的淋溶特性增強(qiáng)，導(dǎo)致堆場淤泥內(nèi)重金屬對周圍地下水、地表水構(gòu)成潛在威脅；Rμmney［12］則研究了堆場及堆場周圍淤泥內(nèi)多環(huán)芳烴含量及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)現(xiàn)疏浚堆場淤泥內(nèi)多環(huán)芳烴含量較高，同時(shí)多環(huán)芳烴有向周圍土壤擴(kuò)散的趨勢，從而對堆場周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在危害；張路等［13］的研究表明，在堆場使用前后，土壤內(nèi)多環(huán)芳烴含量雖然未發(fā)生明顯變化，但堆場內(nèi)生長的植物—水花生體內(nèi)多環(huán)芳烴含量明顯增加；李濤等［14］發(fā)現(xiàn)堆場下部黏土層對疏浚底泥中的污染物總氮、總磷及COD等具有較強(qiáng)的吸附和阻隔能力.本文針對太湖及巢湖相關(guān)湖區(qū)疏浚淤泥堆場開展研究，目的是通過對疏浚堆場淤泥中有毒有害物質(zhì)進(jìn)行分析，探究堆場淤泥中所含污染物的污染狀況，評價(jià)各類污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為疏浚堆場底泥后續(xù)的資源化利用提供相關(guān)依據(jù)，同時(shí)也能為疏浚堆場淤泥堆放環(huán)境管理提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

太湖（30°55′40″～31°32′58″N，119°52′32″～120°36′10″E）和巢湖（31°22′～32°03′N，118°04′～118°29′E）分別位于江蘇及安徽省境內(nèi)，是我國第三和第五大淡水湖泊，是其周圍流域重要的水源地.近幾十年來，由于經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展及人口的快速增長2個(gè)湖泊均出現(xiàn)了嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，尤其是太湖北部的梅梁灣地區(qū)頻繁暴發(fā)藍(lán)藻水華.湖泊富營養(yǎng)化嚴(yán)重制約了湖泊的生態(tài)服務(wù)功能［15-16］，因此，對富營養(yǎng)化湖泊進(jìn)行生態(tài)修復(fù)特別是淤泥清除具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值.本研究選取江蘇太湖2009年以來梅梁灣地區(qū)疏浚底泥堆放場地白旄堆場、孔灣堆場淤泥及安徽巢湖地區(qū)“十二五”水專項(xiàng)巢湖項(xiàng)目疏浚示范區(qū)南莊疏浚堆場淤泥作為研究對象.相關(guān)堆場的疏浚工作已經(jīng)結(jié)束，目前底泥主要堆放在堆場等待進(jìn)一步的處理.太湖梅梁灣緊靠無錫、常州等工業(yè)相對發(fā)達(dá)地區(qū)，周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)較多［17］；巢湖水域同樣也是接受了大量來自合肥等市區(qū)的工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水［18］，各類工業(yè)如紡織、機(jī)械電子等行業(yè)廢水及生活污水的排放使得大量污染物質(zhì)進(jìn)入水體，經(jīng)一系列遷移轉(zhuǎn)化最終進(jìn)入水底沉積物.沉積物經(jīng)疏浚后，由于周圍氧化還原條件的變化，這些污染物質(zhì)就有可能再釋放重新進(jìn)入水體、土壤及相關(guān)生態(tài)系統(tǒng).

1.2 樣品采集與分析

在太湖白旄堆場、太湖孔灣堆場以及巢湖南莊堆場各設(shè)置1個(gè)疏浚淤泥采樣點(diǎn)，樣品采集時(shí)，為確保樣品代表性，在堆場內(nèi)用采樣工具進(jìn)行多點(diǎn)采樣，把采集的淤泥樣品進(jìn)行充分混合后，取適量的淤泥帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行后續(xù)的處理和分析.

樣品冷凍干燥后進(jìn)行研磨過篩，在研磨和過篩時(shí)應(yīng)盡量避免處理過程中可能對樣品的污染問題，用于重金屬分析的樣品用瑪瑙研缽研磨，用塑料篩進(jìn)行篩分；而用于持久性有機(jī)物分析的樣品采用瑪瑙研缽研

磨，用金屬篩網(wǎng)進(jìn)行篩分.淤泥pH、容重、含水率、有機(jī)碳及燒失量的測定依照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》［19］進(jìn)行；淤泥粒徑則采用激光粒度分析儀（Mastersize 2000）進(jìn)行測定.

由于淤泥內(nèi)各類有機(jī)及無機(jī)污染物種類較多，成分復(fù)雜，不可能考慮到每一種污染物質(zhì)的分布情況，因此僅選擇具有代表性的8種毒性較大的重金屬鎘（Cd）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鉛（Pb）、鉻（Cr）和汞（Hg）污染物、16種優(yōu)先控制多環(huán)芳烴以及多氯聯(lián)苯等持久性有機(jī)污染物進(jìn)行分析.其中淤泥樣品經(jīng)HNO3-HF-HClO4消化法消解后，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）測定Cd、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Cr含量，Hg含量的測定則采用全自動(dòng)固體測汞儀［20］.

16種優(yōu)先控制多環(huán)芳烴含量的測定采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）：準(zhǔn)確稱取干燥的5～20 g淤泥樣品于三角燒瓶中，加入50 ml二氯甲烷，超聲萃取1 h，離心后移取上層萃取清液，經(jīng)重復(fù)一次萃取后，再用10 ml二氯甲烷洗滌，合并萃取液于梨形瓶內(nèi)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2.0 ml.采用硅膠柱層析法進(jìn)行樣品純化.以二氯甲烷洗脫P(yáng)AHs，洗脫液收集入25 ml梨形瓶中，用無水硫酸鈉干燥后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮至1 ml左右，再用N2緩緩吹掃溶劑至0.1 ml.色譜條件：DB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國J＆W公司）.流速：1 ml／min；升溫程序：40℃保持5 min，以8℃／min的速率上升到280℃，保持11 min，不分流進(jìn)樣1 μl.質(zhì)譜條件：離子源能量70 eV；進(jìn)樣口溫度：250℃；質(zhì)量掃描范圍：45～450 amu.樣品分析前，采用選擇性離子法對EPA625混標(biāo)標(biāo)樣進(jìn)行檢測，各測定6次.各化合物的精密度在2%～15%.配制不同濃度的標(biāo)樣進(jìn)行分析，所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)r均達(dá)到0.99，以儀器3倍噪聲所對應(yīng)的濃度作為檢測限，低于檢測限的樣品看作未檢出［13］.

多氯聯(lián)苯含量采用氣相色譜分析，淤泥樣品用體積比為1∶1的正己烷-丙酮提取液浸提、超聲提取、離心后轉(zhuǎn)入復(fù)合硅膠柱，經(jīng)正己烷洗脫后采用帶有電子俘獲檢測器和自動(dòng)進(jìn)樣器的Varian3800型氣相色譜儀分析.色譜柱：CP-sil24CB（30 m×0.25 mm×0.25 μm），進(jìn)樣溫度260℃，檢測器溫度300℃.程序升溫：初始溫度180℃，保留0.5 min，30℃／min梯度升溫至260℃，持續(xù)18 min，然后15℃／min梯度升溫至270℃，持續(xù)2 min.無分流進(jìn)樣1 μl，載氣為高純氮，流速為1.0 ml／min.質(zhì)量控制：在樣品分析過程中進(jìn)行方法空白、基質(zhì)加標(biāo)、平行樣以及加標(biāo)回收率測定.21種PCBs混標(biāo)（10 μg／kg）的基質(zhì)加標(biāo)平均回收率是72.0%～109.8%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差是3.13%～57.3%，儀器檢測限為1.43～5.10 μg／kg，方法檢出限為1.33～3.45 μg／kg.采用七點(diǎn)校正法得到標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的校正曲線，根據(jù)保留時(shí)間對目標(biāo)化合物進(jìn)行定性分析，采用峰面積積分法進(jìn)行定量計(jì)算［21］.

每個(gè)樣品有3次平行，取其平均值進(jìn)行分析計(jì)算.同時(shí)，各污染物的分布差異采用單因子方差分析進(jìn)行評價(jià).

1.3 重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)采用Hakanson提出的“潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法”［22］進(jìn)行評價(jià)，重金屬的潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)定義為：式中，RI為重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，為單一重金屬的風(fēng)險(xiǎn)因子，為重金屬的毒性響應(yīng)因子，分別設(shè)定為Hg＝40，Cr＝2，Ni＝Cu＝Pb＝5，Zn＝1，As＝10，Cd＝30［22-23］，為單一重金屬的污染因子，Cd為重金屬污染度，Ci和Cf分別為重金屬濃度實(shí)測值及計(jì)算所需參比值，參比值一般選取研究區(qū)域所在地區(qū)土壤背景值，由于太湖白旄堆場、孔灣堆場及巢湖南莊堆場分別位于江蘇省及安徽省，因此分別采用江蘇省及安徽省的土壤元素背景值［24］作為計(jì)算所需的參比值.重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)各指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1.

1.4 多環(huán)芳烴與多氯聯(lián)苯的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

對多環(huán)芳烴及多氯聯(lián)苯可采用風(fēng)險(xiǎn)商（risk quotient，RQ）進(jìn)行評價(jià)，根據(jù)沉積物中多環(huán)芳烴的最大可允許濃度（maxim μm permissible concentrations，MPCs）及可忽略濃度（negligible concentrations，NCs）［25-26］，風(fēng)險(xiǎn)商可定義為：

表1 重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)各指標(biāo)及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Factors and corresponding classification criteria of potential ecological risk assessment of heavy metals

式中，CPAHs表示多環(huán)芳烴的平均濃度，CQV（NCs）、CQV（MPCs）分別表示NCs、MPCs濃度.當(dāng)污染物的濃度超過MPCs值時(shí)，表明該污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大，對周圍環(huán)境有較大影響；NCs定義為MPCs的百分之一，當(dāng)污染物濃度低于該值時(shí)，表明該污染物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低或不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，污染物濃度在NCs和MPCs值中間時(shí)，說明具有中等程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).由于沒有關(guān)于多氯聯(lián)苯的MPCs及NCs值，其相應(yīng)NCs及MPCs值可用采用Long［27］提出的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)低值和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)中值代替來進(jìn)行評價(jià)，當(dāng)某一污染物濃度低于效應(yīng)范圍低值（the effects range-low，ERL）時(shí)，表示較小的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)低于10%；而當(dāng)污染物濃度高于效應(yīng)范圍中值（the effects range-median，ERM）時(shí)，表示該污染物具有很高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)大于50%；當(dāng)污染物濃度在ERL和ERM之間時(shí)，表示具有中等程度生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 堆場淤泥基本性質(zhì)

堆場內(nèi)淤泥顏色呈深褐色、弱酸性（表2），土壤容重為1.26～1.30 g／cm3，含水率為22%～27%，燒失量為3.76%～4.70%，有機(jī)碳含量為0.67%～1.12%，各堆場土壤粒徑均以2～20 μm的粉粒為主.

表2 疏浚堆場淤泥基本性質(zhì)Tab.2 Basic characteristics of slurries in dredged sediment landfill sites

2.2 堆場內(nèi)重金屬含量分布及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

巢湖南莊堆場內(nèi)各重金屬含量最高，其次是太湖白旄堆場，太湖孔灣堆場內(nèi)各重金屬含量最低.各重金屬含量在3個(gè)堆場內(nèi)有相似的分布規(guī)律，其中Zn、Cr在各個(gè)堆場內(nèi)含量最高，兩者總量分別占白旄、孔灣和南莊堆場金屬含量的60%、58%和69%，其余重金屬含量由大到小表現(xiàn)為：Ni＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Hg，其中Cd和Hg總含量只占總重金屬含量的約0.1%.方差分析結(jié)果表明，除Cr和Ni在3個(gè)堆場淤泥內(nèi)分布差異不明顯外，其余重金屬含量在3個(gè)堆場內(nèi)的分布均具有顯著性差異.依據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618-1995［28］，孔灣堆場淤泥重金屬含量均符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；白旄堆場重金屬As、Cu、Hg、Zn含量均符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Cd、Cr、Pb含量符合二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Ni則處于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；南莊堆場僅As符合一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Cu、Hg、Pb符合二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Cd、Cr、Ni、Zn均處于三級(jí)標(biāo)準(zhǔn).

表3 疏浚堆場淤泥重金屬含量及相關(guān)基準(zhǔn)值?Tab.3 Concentrations of heavy metals in dredged sediment landfill sites and guideline values of heavy metals

在巢湖南莊堆場內(nèi)重金屬污染因子較高，其中Pb、Cu、As具有中等程度的污染因子，而Zn、Cr、Ni以及Cd、Hg污染因子均很高或者非常高；白旄及孔灣堆場的各個(gè)重金屬污染因子則相對較低，在白旄堆場內(nèi)，除Hg的污染因子較低外，其余重金屬均具有中等程度的污染因子，而在孔灣堆場內(nèi)，Cr、As、Hg重金屬污染因子較低，其余重金屬具有中等程度的污染因子，但污染程度均小于白旄堆場（圖1a）.對比重金屬含量分布發(fā)現(xiàn)，雖然Cd、Hg在淤泥內(nèi)含量最低，但其污染程度更大，尤其是在南莊堆場內(nèi)，Cd、Hg具有非常高的污染因子，即使在白旄與孔灣堆場內(nèi)，Cd的污染因子也相對較高.白旄、孔灣和南莊堆場重金屬的污染度分別為11.42、7.80和30.03，重金屬在孔灣堆場底泥內(nèi)污染較低，在白旄堆場底泥內(nèi)則有中等程度的污染，而在南莊堆場內(nèi)則污染程度較高（表1）.

巢湖南莊堆場淤泥內(nèi)除Cd、Hg金屬風(fēng)險(xiǎn)因子很高外，其余重金屬的風(fēng)險(xiǎn)因子均很低；太湖白旄堆場淤泥內(nèi)Cd具有中等程度的風(fēng)險(xiǎn)因子，其余重金屬風(fēng)險(xiǎn)因子則很低，太湖孔灣堆場淤泥內(nèi)所有金屬污染因子均很低，但Cd、Hg相對于其他金屬則具有較高的風(fēng)險(xiǎn)因子值；Cd、Hg總風(fēng)險(xiǎn)因子在白旄、孔灣和南莊堆場內(nèi)分別約占總風(fēng)險(xiǎn)因子的67%、55%和89%，然而，3個(gè)堆場內(nèi)含量較高的Zn、Cr，其總風(fēng)險(xiǎn)因子僅占重金屬總風(fēng)險(xiǎn)因子的約3.6%、4.3%和1.9%（圖1b）.這是因?yàn)橹亟饘貶g、Cd的毒性響應(yīng)因子很大，即使在較低含量的情況下其風(fēng)險(xiǎn)也相對其余重金屬要高，而Zn、Cr則毒性相對較低，因此即使含量很高其風(fēng)險(xiǎn)也較低.白旄、孔灣和南莊重金屬潛在生態(tài)危害指數(shù)分別為121.35、68.45和561.16，白旄及孔灣兩堆場內(nèi)重金屬的潛在生態(tài)危害指數(shù)均很低，而南莊堆場內(nèi)重金屬則對周圍環(huán)境具有較高的潛在生態(tài)危害，且危害主要來源于含量較小的Cd和Hg.

2.3 堆場內(nèi)多環(huán)芳烴及多氯聯(lián)苯含量分布及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

多環(huán)芳烴DahA、InP、Fla、Ant、Pyr和BghiP在3個(gè)堆場內(nèi)均有檢出（圖2a），且檢出含量最高的是DahA和InP，兩者總含量分別約占白旄、孔灣和南莊堆場多環(huán)芳烴總含量的76%、63%和41%，對這6種多環(huán)芳烴的方差分析結(jié)果顯示，除Fla、Pyr分布具有顯著性差異外，其余種類多環(huán)芳烴分布均不具有顯著性差異.巢湖南莊堆場淤泥內(nèi)的多環(huán)芳烴含量最高，種類也最多，共有11種，其中BbF、BaA、Chr及Flr這4種多環(huán)芳烴僅在南莊堆場淤泥內(nèi)被檢出，但含量相對較低，僅占總含量的13%.太湖孔灣堆場共檢出多環(huán)芳烴7種，太湖白旄堆場僅檢出6種多環(huán)芳烴.16種多環(huán)芳烴總含量在3個(gè)堆場淤泥內(nèi)由大到小表現(xiàn)為南莊堆場＞孔灣堆場＞白旄堆場.

疏浚堆場淤泥內(nèi)共監(jiān)測到9種不同種類的多氯聯(lián)苯（圖2b），分別為PCB8、PCB18、PCB28、PCB44、PCB52、PCB77、PCB138、PCB195和PCB209.其中PCB77、PCB138、PCB195和PCB209僅在巢湖南莊堆場淤泥內(nèi)被檢出，其余種類多氯聯(lián)苯在3個(gè)堆場內(nèi)均被檢出，但所有種類多氯聯(lián)苯在3個(gè)堆場內(nèi)均不具有顯著性差異.檢出含量最高的是PCB8，在3個(gè)堆場淤泥內(nèi)均約占多氯聯(lián)苯總含量的90%.巢湖南莊堆場淤泥內(nèi)多氯聯(lián)苯總含量最高，達(dá)到3094 μg／kg，且檢出多氯聯(lián)苯種類也最多.

圖1 疏浚堆場淤泥內(nèi)重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)各指標(biāo)值Fig.1 Potential ecological risk indexes of heavy metals in sludge in dredged sediments landfill sites

圖2 疏浚堆場淤泥內(nèi)各多環(huán)芳烴（a）及多氯聯(lián)苯（b）含量Fig.2 Concentrations of PAHs（a）and PCBs（b）in sludge in dredged sediments landfill sites

表4是各多環(huán)芳烴及總多氯聯(lián)苯的風(fēng)險(xiǎn)商值，當(dāng)RQNCs＜1且RQMPCs＜1時(shí)，表示沒有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)RQNCs≥1且RQMPCs＜1時(shí)，表示具有中等程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)RQNCs≥1且RQMPCs≥1時(shí)表示具有很高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).對比各堆場內(nèi)多環(huán)芳烴及多氯聯(lián)苯的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商值可發(fā)現(xiàn)，各堆場內(nèi)多氯聯(lián)苯的風(fēng)險(xiǎn)商值均很高，RQNCs和RQMPCs均大于1，表明具有很高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；而所有堆場淤泥內(nèi)的多環(huán)芳烴的RQMPCs值均小于1，表明具有中等程度風(fēng)險(xiǎn)或者不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).在巢湖南莊堆場內(nèi)，除Flr、Chr、BaP和BghiP不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)外，其余7種檢出的多環(huán)芳烴均具有中等程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；孔灣和白旄堆場內(nèi)，除Fla、Pyr和BghiP不具有生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)外，其余檢出的多環(huán)芳烴均具有中等程度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn).在3個(gè)堆場中，Ant和DahA的RQNCs值均大于50，表明這2種多環(huán)芳烴相對于其他多環(huán)芳烴來說具有較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).

2.4 堆場淤泥與湖區(qū)底泥污染物負(fù)荷的比較

本研究除Ni、Hg表現(xiàn)出較明顯的降低趨勢外，其余重金屬含量均與相應(yīng)湖區(qū)內(nèi)沉積物重金屬含量分布相當(dāng)［20，29］，表明了重金屬的保守性；至于含量明顯減少的Ni、Hg，可能是與Hg的揮發(fā)以及滲透流失有關(guān).相對于梅梁灣湖區(qū)沉積物中的多環(huán)芳烴［30］，16種優(yōu)先控制多環(huán)芳烴含量在疏浚淤泥中則表現(xiàn)出了明顯的降低趨勢，其可能原因是在堆場使用一段時(shí)間后，隨著淤泥脫水及不斷氧化過程的進(jìn)行，多環(huán)芳烴會(huì)通過氧化降解、揮發(fā)或生物累積等途徑［13，31］進(jìn)行遷移轉(zhuǎn)化，因此疏浚底泥經(jīng)堆放后，淤泥內(nèi)多環(huán)芳烴含量會(huì)降低.值得關(guān)注的是，疏浚淤泥中的多氯聯(lián)苯含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于湖泊底泥中多氯聯(lián)苯含量［30］，顯示了多氯聯(lián)苯的持久性以及易富集性.

表4 疏浚堆場淤泥內(nèi)多環(huán)芳烴及多氯聯(lián)苯風(fēng)險(xiǎn)商值?Tab.4 Risk Quotients of PAHs and total PCBs in sludge in dredged sediments landfill sites

重金屬和多氯聯(lián)苯等有毒物質(zhì)不易被降解，而易于在堆場淤泥內(nèi)累積，從而對環(huán)境造成潛在的威脅，尤其是多氯聯(lián)苯，其含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ERM值，對環(huán)境具有很大的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)引起管理者的重視.對于堆場內(nèi)的重金屬污染物，雖然Zn、Cr含量高，但其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)卻很低，反而含量較低的Cd、Hg卻有較大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).因此，對于堆場內(nèi)污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，不僅應(yīng)考慮其含量大小，同時(shí)還應(yīng)考慮到污染物的環(huán)境化學(xué)行為和暴露遷移途徑等因素.堆場淤泥內(nèi)污染物可通過各種方式向周圍環(huán)境中擴(kuò)散遷移從而對周圍生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響：污染物可溶解于降雨所產(chǎn)生的表面徑流從而向周圍水體中擴(kuò)散，或者直接滲透進(jìn)入地下水中［11，32］；對于揮發(fā)性的污染物質(zhì)，則可通過揮發(fā)作用進(jìn)入空氣中［33］；同時(shí)某些污染物也可通過生物累積放大作用而進(jìn)入生物體內(nèi)［13，34］.湖泊底泥經(jīng)疏浚后進(jìn)入堆場，將暴露在好氧的環(huán)境中，pH也會(huì)隨之降低，這種環(huán)境下淤泥中的一些重金屬和有機(jī)物則更容易釋放［35］，從而隨降雨產(chǎn)生的表面徑流進(jìn)入周圍水體或者直接滲透進(jìn)入地下水中，對水體產(chǎn)生危害［36］.持久性有機(jī)污染物難以被降解，且可通過生物累積作用進(jìn)入生物體內(nèi)，從而對生物體造成潛在的危害.例如五里湖疏浚堆場植物水花生體內(nèi)優(yōu)先檢測多環(huán)芳烴含量在堆場使用8個(gè)月后增加了約6倍，同時(shí)也檢測到了一些在堆場使用前未檢測到的多環(huán)芳烴［13］.因此，對于疏浚堆場內(nèi)淤泥污染物，不僅需要研究其內(nèi)所含污染物的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還應(yīng)對其遷移轉(zhuǎn)化途徑進(jìn)行研究.同時(shí)，疏浚底泥應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，否則可能會(huì)對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害.

3 結(jié)論

疏浚堆場內(nèi)淤泥中污染物對周圍環(huán)境具有潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其中巢湖南莊堆場內(nèi)淤泥內(nèi)污染物含量最高，污染物種類也最多，具有很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；而太湖白旄及孔灣堆場淤泥污染物含量相對較低，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也相對較小.對于堆場淤泥內(nèi)重金屬污染物，Cd、Hg含量僅約占淤泥內(nèi)重金屬總含量的0.1%，但兩者的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)卻最大，對環(huán)境具有較大的潛在危害.16種優(yōu)先檢測多環(huán)芳烴中，DahA、Ant具有較大的潛在危害；多氯聯(lián)苯在淤泥內(nèi)的含量非常高，遠(yuǎn)大于ERM值，對周圍環(huán)境具有很高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)引起管理者的重視.另外，相對于湖泊底泥，疏浚淤泥經(jīng)堆放后多環(huán)芳烴含量減小，而重金屬未表現(xiàn)出明顯的降解趨勢，多氯聯(lián)苯則在淤泥內(nèi)有很高的積累.對于堆場淤泥的堆放環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析，不僅應(yīng)考慮污染物的含量，同時(shí)還考慮到污染物的擴(kuò)散遷移途徑及其環(huán)境化學(xué)行為，在堆場淤泥進(jìn)行后續(xù)利用時(shí)也要綜合考慮有毒有害污染物的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；另外堆場淤泥應(yīng)盡快處置，盡量減少和避免對周圍環(huán)境的影響.

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Distribution and potential ecological risk assessments of contaminants insludge in dredged sediments landfill sites

LIU Min1，2，ZHONG Jicheng1??，YU Juhua1，2，ZHENG Xiaolan1，2&FAN Chengxin1
（1：State Key Laboratory of Lake Science and Environment，Nanjing Institute of Geography and Limnology，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，P.R.China）（2：University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，P.R.China）

Direct disposal of dredged sediments in landfill sites may possess potential ecological risks to environment as they are abundant in contaminant.An experiment was conducted to analysis the concentrations and potential ecological risks of different contaminants including heavy metals，polycyclic aromatic hydrocarbons（PAHs）and polychlorinated biphenyls（PCBs）in dredged sediment landfill sites in Lake Taihu and Lake Chaohu in China.According to the potential ecological risk assessments of heavy metals and risk quotients of persistent organic pollutants，the potential ecological risks of different contaminants were quantified. Results illustrate that potential ecological risks of dredged sediments are relatively low in landfill sites in Lake Taihu，while are considerable in Lake Chaohu.In addition，the high accumulations of PCBs in dredged sediments possess high potential ecological risks to environment，and need more attention from managers.

Dredged sediment；landfill site；heavy metal；polycyclic aromatic hydrocarbon；polychlorinated biphenyl；potential ecological risk

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DOI 10.18307／2016.0604

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