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重金属污染物具有毒性强、迁移转化能力强、不易被微生物分解、易累积等特性,严重威胁到人类的生存环境,成为国际环境科学界的焦点。湘江流域是我国重金属污染最严重的区域之一,其污染来源多样,既有成土母质等地质体通过风化作用产生,又有湘江流域上游地区矿产的开釆和冶炼、工业“三废”排放等人为活动产生。本文以湘江(湘潭-长沙段)沉积物为主要研究对象,从易家湾河滩冲积土、老水泥厂底泥、三大桥底泥以及易俗河底泥中重金属含量入手开展重金属元素的污染研究。沿湘江(湘潭-长沙段)布置了4个剖面共取43个样品,对土壤和底泥的pH、有机质含量以及Cr、Cd、As、Pb、Hg等五种重金属元素含量进行了测试分析,探讨了重金属含量的垂向分布特征和沿程分布特征,并对沉积物pH值、有机质与重金属含量做了相关性矩阵分析,最后应用地积累指数法、潜在生态危害指数法和内梅罗综合污染指数法对沉积物中重金属污染进行了评价。研究结果表明:土壤样品的pH在7之下,推测该区为不饱和冲积土,由于受母质影响,土壤pH呈酸性;湘江水的pH在8左右致使底泥样品中pH呈中性至弱碱性。底泥剖面的pH变化幅度与水体的自我净化和采样位置密不可分。垂向分布特征上看,土壤剖面在5-10cm和40-50cm段四种元素都出现了峰值说明当时水体中所含金属已严重超过了水体的自净化能力,沉淀积蓄下来。三个底泥剖面重金属元素垂向分布特征同时说明湘江底泥中重金属污染元素顺序为Cd>As>Pb>Hg>Cr。沿程分布特征上看,底泥剖面中0-20cm段受水动力等外界条件影响较大,重金属元素含量大小没有规律;20-60cm段,重金属含量大小顺序为剖面04>剖面03>剖面01;60-100cm段,剖面03>剖面01>剖面04。土壤和底泥中各重金属元素间的相关性显示,底泥中各重金属元素的相关性比土壤中重金属间相关性好,说明湘江流域两岸的工业废弃物和人类生活污水的排放有可能是它们共同的污染来源,有机质与重金属元素之间显著的相关性,说明样品中有机质含量影响了重金属的分布与富集。地积累指数法表明:剖面02中各重金属污染程度为:Hg>Cd>As>Pb,并且对表层土壤0-15cm以及深层土壤40-50cm处造成的污染最大。各重金属对三个剖面不同深度造成的污染程度不同,底泥剖面同时显示污染程度顺序:Cd>As>Pb>Cr>Hg。潜在生态危害指数法表明:剖面02各个元素危害程度顺序Cd>Hg>As>Pb。剖面01、03、04共同显示Cd的潜在生态危害系数对潜在生态危害指数RI贡献率最大,危害程度为Cd>As>Hg>Pb>Cr。内梅罗综合污染指数法表明:剖面02中Cd、As和Hg为重度污染,Pb为轻度污染;剖面01、03、04所有元素中,重金属元素Cd、As和Pb为重度污染,Cr表现为轻度污染,重金属元素Hg除剖面01尚清洁外,其他两个底泥剖面为轻度污染。三种评价方法同时说明污染最严重的元素为Cd和As,总体上湘江(湘潭-长沙段)沉积物中重金属污染不容乐观。