污泥重金屬生態(tài)風(fēng)險評價范文

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《中國資源綜合利用雜志》2014年第十二期

1污泥潛在生態(tài)風(fēng)險評價技術(shù)方法

1.1地累指數(shù)法地累指數(shù)法（Indexofgeoaccumulation，Igeo）是由德國學(xué)者M(jìn)uller于1969年提出［9］，目前已被廣泛作為研究沉積物中重金屬污染程度的定量指標(biāo)。以沉積物中重金屬含量的高低反映污染水平［10］，適用于研究現(xiàn)代沉積物中重金屬污染的評價。涂劍成等［8］采用地累指數(shù)法對我國東北地區(qū)部分污水處理廠污泥重金屬潛在風(fēng)險評價進(jìn)行了對比研究，發(fā)現(xiàn)各污泥中Cr和Ni的Igea指數(shù)均小于0。表明污泥中Cr和Ni對耕地土壤環(huán)境無污染風(fēng)險；大部分污泥樣品中Cu和Zn的污染程度為中度污染到強(qiáng)污染之間，污泥中Zn的潛在生態(tài)風(fēng)險程度最高。總體上看，污泥進(jìn)入耕地黑土環(huán)境前，應(yīng)降低Cu、Zn和Mn的含量。

1.2內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法（Nemerouindex）常用于評估土壤重金屬污染程度［11］，現(xiàn)已逐漸被引入研究污泥重金屬的污染程度。評價方法首先根據(jù)公式計算出每個污泥樣品中各個重金屬元素的內(nèi)梅羅單項污染指數(shù)，然后再計算各樣品所有重金屬的綜合污染指數(shù)。某樣品中某種重金屬元素的內(nèi)梅羅單項污染指數(shù)計算公式為。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)分為5級：PI≤0.7時，污染程度為清潔；0.7>PI≤1時，污染程度為尚清潔；1<PI≤2時，污染程度為輕度污染；2<PI≤2時，污染程度為輕度污染；2<PI≤3時，污染程度為中度污染；PI>3時，污染程度為中度污染［11］。涂劍成等采用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法和地累指數(shù)法對某污水處理廠污泥重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，各污泥對應(yīng)的內(nèi)梅羅綜合指數(shù)反映出各污泥總體對耕地土壤環(huán)境存在嚴(yán)重的潛在生態(tài)風(fēng)險，由于內(nèi)梅羅指數(shù)不僅考慮到各種影響參數(shù)的平均污染狀況，而且特別強(qiáng)調(diào)了污染最嚴(yán)重的因子，同時在加權(quán)過程中避免了權(quán)系數(shù)中主管因素的影響。因此克服了平均值法各種污染物分擔(dān)的缺陷，能較好反映污泥總體上潛在的生態(tài)風(fēng)險。

1.3潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法（PotentialEcologicalRiskIndex）是瑞典科學(xué)家Hacanson根據(jù)重金屬性質(zhì)及其環(huán)境行為特點，從沉積學(xué)角度提出來的對土壤或沉積物中重金屬污染進(jìn)行評價的方法。該方法不僅考慮土壤重金屬含量，而且將重金屬的生態(tài)效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)與毒理學(xué)聯(lián)系在一起，采用具有可比的、等價屬性指數(shù)分級法進(jìn)行評價，并定量地區(qū)分出潛在生態(tài)危害程度，是應(yīng)用比較廣泛、比較先進(jìn)的方法。寧建鳳等采用潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法對廣東大中型水庫底泥重金屬的生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行了調(diào)查與評價［16］，其研究結(jié)果表明：粵北大中型水庫底泥重金屬具有很強(qiáng)的潛在生態(tài)風(fēng)險，其中Cd潛在生態(tài)風(fēng)險系數(shù)最大。

1.4風(fēng)險評價碼法重金屬的生物毒性和生態(tài)效應(yīng)與其賦存形態(tài)密切相關(guān)，因此在進(jìn)行潛在的生態(tài)風(fēng)險評價時，需要考慮其賦存形態(tài)的影響。沉積物中重金屬的賦存形態(tài)有可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)，以及存在于晶格礦物中的殘渣態(tài)等。可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)存在的重金屬，由于其鍵合微弱，易與上層水體相互交換，因而具有快速生物可利用性，常用于生態(tài)風(fēng)險評價［17］。風(fēng)險評價碼（riskassessmentcode，RAC）方法是常用的沉積物中重金屬的風(fēng)險表征手段，以碳酸鹽結(jié)合態(tài)和離子可交換態(tài)的重金屬占重金屬總量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表征［18］。有學(xué)者在河北灤河一些采樣點的沉積物中發(fā)現(xiàn)，Cd的RAC已超過50%［19］。采用RAC評價沉積物中重金屬風(fēng)險，可反映重金屬賦存形態(tài)的生物有效性，但還應(yīng)考慮重金屬的總質(zhì)量，若金屬總質(zhì)量很低，即使RAC很高，也不宜判定為高風(fēng)險。

1.5改進(jìn)型潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)法相比RAC法，潛在生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法（ModifiedPotentialEcologicalRiskIndex）對重金屬的化學(xué)形態(tài)未予以區(qū)分。越來越多的研究表明，相對于重金屬的總量，重金屬元素的生物有效態(tài)含量更能反映出其生態(tài)毒性大小。因此朱慧娜等對潛在生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法進(jìn)行了修正。參考風(fēng)險評價碼法適當(dāng)考慮了重金屬元素的不同化學(xué)形態(tài)對生態(tài)風(fēng)險的貢獻(xiàn)度［20］，并使用MRI對霞灣港底泥重金屬生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行了評價。波蘭學(xué)者在此研究基礎(chǔ)上，將MRI用于了污泥堆肥中重金屬的生態(tài)風(fēng)險評價［21］，拓展了MRI的研究使用范圍，為污泥中重金屬生態(tài)風(fēng)險評價提供了新的思路。

2結(jié)論

（1）污泥中由于大量營養(yǎng)元素的存在以及土地資源的日益緊缺，土地利用成為了最有潛力的處置與利用方式，然而由于其中往往含有多種重金屬元素，致使污泥的土地利用仍然備受爭議。（2）污泥中重金屬元素的潛在生態(tài)風(fēng)險已經(jīng)引起了研究者和管理者的廣泛關(guān)注，但由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失致使如何對污泥中重金屬生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行客觀評價成為研究的焦點。（3）污泥重金屬常用潛在生態(tài)風(fēng)險評價方法中地累指數(shù)法、內(nèi)梅羅指數(shù)法等未考慮不同重金屬的毒性效應(yīng)不同；風(fēng)險評價碼法未考慮重金屬含量全量水平；潛在生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法未充分考慮重金屬元素的不同化學(xué)形態(tài)。因而其評價結(jié)論難以客觀反應(yīng)生態(tài)風(fēng)險實際情況，而經(jīng)過修正的潛在生態(tài)風(fēng)險評價指數(shù)法（MRI）綜合考慮了不同重金屬元素的毒性效應(yīng)和重金屬元素不同化學(xué)形態(tài)的生物有效性，其評價結(jié)論可能更為客觀。建議在研究和應(yīng)用中優(yōu)先采用。

作者：李敏宋興偉李超單位：南京市環(huán)境監(jiān)測中心站江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心江蘇省水文水資源勘測局徐州分局