河道清淤底泥重金属污染检测与风险评估研究

摘要：城市河道底泥中的重金属污染在清淤过程中可能引发再释放风险，影响水环境安全。本研究以长春市伊通河为对象，开展底泥样品采集与重金属检测，构建了污染等级判定指标体系与生态风险评估模型，分析了污染分布特征与空间风险格局。结果显示Cd、Pb等在部分河段存在明显富集，高风险区域集中于城市排口密集区，研究成果可为伊通河清淤工程中的污染控制与管理决策提供技术支持。

关键词：底泥重金属；污染等级；生态风险；伊通河

伊通河作为长春市的主要城市河流，长期承载着排水、防洪与生态景观等多重功能。随着城市化进程加快，大量工业废水和生活污水排入河道，导致底泥中重金属元素持续富集，污染问题日益突出。河道整治和清淤工程推进过程中底泥中重金属的扰动有可能对水体和周边生态环境构成新的风险，亟需开展系统性检测与风险判定，本研究聚焦伊通河典型河段，通过现场采样和实验分析，识别底泥重金属污染现状并进行生态风险水平划分，为后续清淤工程中的环境安全控制提供基础依据。

一、底泥采样方法与检测技术

（一）采样点位设计原则

伊通河作为长春市区的重要河流，河道流经区域复杂，受城市建设、排污结构和地形地貌影响较大，底泥污染分布存在明显的空间差异，点位布设结合河道功能区划、污染源分布、支流汇入口与水力条件，覆盖上游、中游和下游段，形成具有代表性的采样体系。中上游区域重点关注城市核心区段及雨污混排口密集位置，中下游河段围绕工业集中区、退水口及历史淤积区进行布点，采样位置还参考历史水质监测资料与清淤工程规划数据，保证选取的河段能反映污染迁移趋势及局地积累特征。点位间距根据河道宽度、水流速度与底质变化确定，避免点位过密或遗漏关键段落，为提高垂向代表性，采样深度一般控制在表层0至10厘米内，反映活性沉积层中重金属的近期积累情况，考虑到水文变化对污染物再分布的影响，采样时段安排在水位稳定且风力较小的时日来减少扰动带来的误差[1]。

（二） 样品处理流程规范

现场采样环节使用专用底泥采集设备，常用重力式柱状采泥器或手动箱式采泥器，操作人员需佩戴无金属污染风险的手套与取样器具，每个点位采集三个平行样混合均匀，装入清洁聚乙烯密封袋，现场编号、记录水深、采样时间、河道特征及气象条件。样品在4℃环境下低温保存并尽快转运至实验室，运输过程中避免阳光直射和二次污染。

实验室处理流程严格遵循土壤及沉积物分析技术规范，样品风干前置于洁净通风环境中自然挥发水分，不得加热或日晒，干燥后的底泥使用玛瑙研钵轻轻研磨至细颗粒状态，并过100目标准筛，去除杂质和粗颗粒来保证样品粒度均匀[2]。称取适量粉末样本置于洁净样品袋中，封存并编号备用，处理全过程使用去离子水清洗器皿来避免交叉污染，操作台面每日清洁消毒。所有样品处理环节详细记录，建立批次溯源体系，便于后期分析校对，质量控制体系中包括平行样、空白样和质控样三类辅助样本，评估操作过程中的偏差与重复性。

（三）重金属元素检测方法

重金属含量检测依据现行国家标准进行，目标元素包括镉（Cd）、铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）、镍（Ni）、砷（As）等，均为城市河道底泥中常见的高风险因子，前处理阶段样品经浓硝酸、氢氟酸和过氧化氢混合消解，选用微波消解系统进行封闭反应，温度和压力参数设定符合HJ 491方法规范。消解后样品冷却至常温，经0.45微米滤膜过滤，定容于聚乙烯试剂瓶中静置备用。

分析测试阶段使用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行定量检测，仪器预热与调试程序按照制造商说明执行，分析前设定适合目标元素的扫描模式与校准范围，标准溶液按浓度梯度配置，绘制标准曲线检验线性关系，并插入质量控制标准样品检验准确性。每十个样品插入一个空白，监控背景信号变化，结果处理时剔除异常值，平均三次测定结果作为最终浓度，部分元素检测浓度过低时补充原子吸收光谱仪（AAS）辅助分析，保证弱信号情况下的数据可靠性。

为提高检测的稳定性，每次分析结束后清洗进样系统并检查残留，定期进行标准物质验证与仪器性能评估，分析报告记录样品编号、检测日期、操作人员、仪器型号及参数设定，并附带完整原始数据表，便于后续污染评估使用。数据管理统一纳入伊通河底泥环境数据库，为空间分布分析与污染趋势判断提供支持。

二、污染水平判定与风险分析

（一）污染等级判定指标体系

伊通河底泥中重金属污染水平的评估依赖科学的判定体系，该体系基于地累积指数和富集系数构建，结合本地地质背景，量化底泥中重金属的富集程度和人为干扰强度，地累积指数用于衡量元素浓度与背景值之间的偏离程度，引入修正系数以平衡自然波动，常用于判断污染等级[3]。富集系数通过分析目标元素与参考元素的比值关系，反映外源输入影响，参考元素选取稳定、不易迁移的金属，有助于分辨污染来源。

判定过程中所有重金属浓度数据均进行标准化处理，剔除异常值，分组建立评价等级，污染分级结果在空间上表达出河段间差异，有利于发现污染高值区和人为干预显著区域，该指标体系为后续生态风险评估和高风险区识别提供基础数据支撑。

（二）生态风险评估模型构建

污染程度虽能反映环境负荷，但生态系统受影响程度还需从风险角度进行分析，潜在生态风险指数模型引入污染浓度、背景值和毒性响应系数，建立对重金属潜在生态影响的量化方法，模型由单因子风险值与综合风险值组成，分别评估单一元素和多重污染对生态系统的威胁水平。

单因子风险值基于目标元素浓度与本地背景值的比值，再乘以该元素的毒性系数，突出高危元素在风险中的影响力，综合风险值为各单因子值的加权总和，反映整体底泥系统的潜在危害等级，风险等级分为低、中、较高和高四类，输出结果用于判定污染控制重点河段。

评估前对原始数据进行单位统一和缺失值补齐，防止模型输出偏差，模型结果与污染等级进行对比，有助于发现污染浓度与生态风险不完全同步的区域，部分金属即使浓度不高，也可能因毒性系数较大而对生态系统构成实际威胁。

（三）高风险区域识别依据

高风险区域识别为清淤顺序安排和治理措施提供技术依据，识别标准结合污染判定结果、生态风险值和河段功能划分进行综合分析，高风险区通常表现为污染浓度高、生态风险值大且环境承载力较弱的区域，空间上与城市老旧排污系统、工业废水排放口及水流缓慢段存在重叠。

识别过程依托地理信息系统完成污染和风险数据的空间叠加分析，将多源信息统一表达，污染等级图层与风险值图层建立权重关系，设定分类标准，输出高、中、低三类区域分布图，识别结果结合实际河道结构，突出重金属积累明显、扰动释放风险大的段落。

河段划分不应作为固定边界，而需结合水文条件变化动态调整，部分区域在丰水期和枯水期的污染扩散能力存在差异，动态更新能更好匹配河道治理节奏。识别结果建议在清淤工程中优先处理高风险区，配置专业设备与管理措施来减少重金属再释放风险，作为后续底泥长期监测和风险预警系统的布点依据。

三、结语

本研究针对长春市伊通河河道底泥重金属污染现状开展检测与风险评估，结果显示Cd、Pb等元素在部分河段存在富集，污染等级分布具有明显空间差异，生态风险指数在城市排口集中区达到中高等级，地累积指数与富集系数判定结果基本一致，潜在生态风险模型在多因子协同分析中表现稳定，研究结果为清淤工程中高风险区识别和污染控制提供了数据支撑与评价依据，具有较强的工程应用价值。

文章来源：《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html