趙 碩，雷 燕，盛 晨

（江西省地質(zhì)局九一二實驗室，江西 鷹潭 335000）

重金屬元素在自然界中的分布極為普遍，但其含量在地質(zhì)背景約束下，容易受到自然作用以及沉積環(huán)境等變化的綜合影響而發(fā)生遷移，尤其是在大氣降水、地表徑流、深部熱液活動等的作用下通過吸附、解吸、淋濾、溶解等作用在巖石—土壤—水界面之間相互遷移，進而在有利部位富集。隨著“人類命運共同體”建設(shè)目標的不斷推進，人們對重金屬污染的關(guān)注程度越來越高，逐漸成為環(huán)境地球化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點[1]。同時為了加快生態(tài)文明建設(shè)，濕地公園等成為城市綠色發(fā)展的主要途徑之一[2，3]。但是濕地公園中的沉積物容易受到重金屬元素的污染，進而影響人類的居住環(huán)境，此時加強濕地沉積物中重金屬元素的活動態(tài)特征是十分有必要的。鑒于此，以近紅外光譜法為研究對象，分析其在濕地沉積物重金屬活動態(tài)特征檢測中的應(yīng)用。

1 研究區(qū)及樣品采集

研究區(qū)位于某城市北側(cè)的濕地公園，濕地公園西側(cè)和南側(cè)靠近常年性地表河流，表層沉積以河漫灘、冩湖為主。該研究區(qū)年平均氣溫約為11℃，年降水量較充沛，根據(jù)多年降水統(tǒng)計結(jié)果，一般介于600mm～900mm之間；由于研究區(qū)常年氣溫較高，其蒸發(fā)量一般為1000mm；該研究區(qū)內(nèi)的水體主要受常年性河流及水庫補給，濕地范圍內(nèi)主要生長菖蒲、蘆葦?shù)人参颷4，5]。本次樣品采集采用重力鉆獲取65cm沉積柱形樣品的方式進行，共計9件，采樣位置如圖1所示。此外，為準確分析重金屬元素的來源，對周邊表土進行了系統(tǒng)的采樣工作，共采集樣品15件。

圖1 研究區(qū)及樣品采集位置示意圖

2 結(jié)果與分析

為了提高近紅外光譜法在測定重金屬元素動態(tài)特征的準確性、減少儀器的系統(tǒng)誤差等，在開始檢測前需要對原始光譜進行預(yù)處理，選擇最優(yōu)的預(yù)處理方法組合建立校正模型。經(jīng)過多次校正處理，發(fā)現(xiàn)總量提取方法通常采用“氫氟酸—高氯酸—鹽酸—硝酸”的方式對樣品進行消解處理，最后采用國際上常用的NIRS測定重金屬活動態(tài)組合含量，進而使用光譜預(yù)測值與測定值之間的相關(guān)性判斷重金屬活動態(tài)特征。因此，將濕地沉積物樣品加入該類預(yù)測模型中，獲得了NIRS預(yù)測模型對各個重金屬元素活動態(tài)組合的相關(guān)系數(shù)，其相關(guān)系數(shù)（R2）均大于0.5，預(yù)測元素主要包括Co、Ni、Pb、Cu、Zn和Cd元素。

此外，研究區(qū)以冩湖為主，該冩湖具有典型牡蠣礁的特征，該類物質(zhì)以碳酸鈣的形式存在，無機碳含量可達12.3%，且Ca2+離子具有更高的水合性能，在一般情況下對Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+等離子具有明顯的抑制作用，降低了上述陽離子的活動性。但是，通常情況下干燥及吸水性強的黏土和土壤中的Pb、Cu元素的活動性強于Zn元素，因此上述物質(zhì)的存在可能對近紅外光譜預(yù)測值產(chǎn)生影響，進而降低其準確性。光譜預(yù)測值與化學(xué)測定值相關(guān)性分析結(jié)果如圖2所示。

圖2 光譜預(yù)測值與化學(xué)測定值相關(guān)性分析

由圖2可知：研究區(qū)所有樣品的光譜預(yù)測值與化學(xué)測定值具有良好的線性關(guān)系，其相關(guān)性均大于0.5，說明本次預(yù)測的準確性較高。同時根據(jù)表1中測試結(jié)果可知，研究區(qū)沉積物的光譜預(yù)測值隨著樣品的采集深度變化逐漸降低，且與測定值基本一致，即重金屬Co、Ni、Pb、Cu、Zn和Cd元素越靠近表層其活動態(tài)組分含量越高。研究區(qū)內(nèi)沉積物中的重金屬Co、Ni、Pb、Cu、Zn和Cd元素的含量均低于國家農(nóng)用地土壤環(huán)境治理的閾值，說明該區(qū)域的生態(tài)風(fēng)險較低，這與以蒲、蘆葦?shù)人参餅橹饔嘘P(guān)，該類植物對重金屬具有消除緩解的功能。

表1 研究區(qū)重金屬元素含量與國家標準值對比表

3 結(jié)語

重金屬元素隨著自然條件的改變而遷移、富集，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險影響較大，尤其是大氣降水、地表徑流等，對重金屬元素的遷移、富集更明顯。根據(jù)沉積物樣品測試分析及預(yù)測模型研究結(jié)果表明，研究區(qū)的重金屬元素活動態(tài)靠近表層更高，與測試結(jié)果一致，說明本文的預(yù)測模型的準確度較高。綜上所述，研究區(qū)的重金屬元素活動態(tài)均低于國家相應(yīng)標準中規(guī)定的生態(tài)風(fēng)險閾值，說明研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險較低。