長江流域重金屬污染特征及綜合防治研究進(jìn)展

長江流域貫通我國西部、中部和東部的廣大地域，該地區(qū)工、農(nóng)業(yè)及城市化發(fā)展程度較高。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 重金屬污染給環(huán)境帶來了巨大的隱患。本文主要梳理了近十年來長江流域重金屬污染的研究成果，綜述了長江流域重金屬污染主要來源及分布特征，結(jié)合人體健康風(fēng)險和生態(tài)風(fēng)險，對長江流域重金屬污染進(jìn)行了風(fēng)險分析，總結(jié)了長江流域重金 屬污染的治理現(xiàn)狀和防治措施，并對長江流域重金屬污染防控做出了展望。

長江流域是指長江干流及其各主要支流流過的廣大地域，分為金沙江水系、岷沱江水系、長江上游段、嘉陵江水系、烏江水系、長江中游段、洞庭湖水系、漢江水系、鄱陽湖水系、長江下游段和太湖水系共計(jì)11 部分，覆蓋我國19個省、市、自治區(qū)的大部分地區(qū)，總面積約為為1.8×106km2，約占我國國土總面積的18.8%，是世界第三大流域。長江流域豐富的自然資源為人們的生產(chǎn)和生活提供賴以生存的資源和能源，推動著長江經(jīng)濟(jì)帶的繁榮與發(fā)展[ 1-2 ]。但隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，長江流域重金屬污染問題也越來越受到人們的關(guān)注。

重金屬是一類具有潛在生態(tài)及健康危害的重要污染物，其產(chǎn)生的污染與其他有機(jī)污染有顯著的不同。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)有機(jī)化合物的污染可以通過自然界自身的物理作用、化學(xué)作用或微生物的生物作用得到凈化，使其有害性降低或解除。相反，重金屬污染具有富集性，能隨生物鏈向上傳遞進(jìn)而給人們的健康造成威脅，并且很難在環(huán)境中被降解。另外，重金屬污染的程度不僅與其種類、理化性質(zhì)有關(guān)，還取決于其濃度及存在的形態(tài)和價態(tài)[ 3 ]。

01 長江流域重金屬污染來源

許嵐[ 4 ]研究發(fā)現(xiàn)，長江流域地區(qū)工業(yè)化、城市化及農(nóng)業(yè)集約化程度整體高于全國其他地區(qū)，污染物排放程度比其他地區(qū)更為嚴(yán)重，排入河流的污染物主要包括氮、磷、重金屬、持久性有機(jī)污染物等，其中重金屬污染對長江流域生態(tài)環(huán)境的影響已不容小覷。國家各部委聯(lián)合發(fā)布的《長江中下游流域水污染防治規(guī)劃(2011-2015 年)》指出，規(guī)劃區(qū)域內(nèi)重金屬等有毒有害物質(zhì)主要集中在湖南省，汞、鎘、總鉻、鉛、砷等排放量分別占區(qū)域排放總量的55.0%，81.1%，46.8%、77.6% 和70.6%。長江流域水體重金屬污染主要是由人的各項(xiàng)生產(chǎn)生活活動引起，主要來源有工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)等[ 4，5 ]。

依托水運(yùn)和水電優(yōu)勢，在長江沿岸集中布局了化工、鋼鐵、有色金屬、制藥等一批高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)，它給長江流域的環(huán)境帶來了巨大的壓力。據(jù)2017 年水利廳、環(huán)保廳、住建廳等部門聯(lián)合開展的長江流域入河排污口檢查專項(xiàng)行動的結(jié)果顯示，在長江流域，主要河流和湖泊有1 900 多個排污口，排入長江的廢污水總量為2.8×1010m3/a。其中工業(yè)、企業(yè)廢污水約占57%[6 ]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中由于大量使用化肥和農(nóng)藥，經(jīng)雨水沖刷后流入長江， 也導(dǎo)致水體重金屬含量增加，同時農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中污水灌溉及堆肥污泥也會增加水體重金屬含量。此外，長江航道自古以來就是我國最重要的經(jīng)濟(jì)動脈之一，航運(yùn)業(yè)發(fā)達(dá)，其產(chǎn)生的重金屬污染物也是長江流域水體重金屬污染的重要原因[ 4 ]。

02 長江流域重金屬污染分布特征

長江流域地域遼闊、水系龐大。在水體環(huán)境中，沉積物中重金屬元素的量可以粗略地反映出河流重金屬的污染程度。長江干流沉降物主要來自上游，其中金沙江占34.7%，嘉陵江占22.5%[ 4 ]。李永峰等[ 7 ]的研究表明，長江三峽上游區(qū)域內(nèi)重金屬污染為強(qiáng)度和中度的區(qū)域分別占5% 和37%，這表明此區(qū)域內(nèi)重金屬污染為中等水平，而其中污染最嚴(yán)重的依次為Hg 和Cd。而張偉杰等[ 8 ]運(yùn)用地積累指數(shù)法得出的三峽庫區(qū)干流重金屬污染情況為 Cd>Pb>Zn>Cu>Cr>As>Ni>Hg。長江中游最大支流湘江的水體中，重金屬污染是水體環(huán)境污染的主因，多個檢測斷面的As，Hg，Pb，Cd 均有超標(biāo)[ 9-11 ]。研究表明，Hg，Cd 和Pb 是湘江最重要的重金屬污染物[ 11 ]。長江中下游地區(qū)水體中重金屬污染按污染程度次序?yàn)?Cr>Hg>Cu>Pb>As>Cd[ 12 ]，其中Cu 的污染情況與各地重工業(yè)類型有關(guān)，在安慶、南京等地的污染較為嚴(yán)重，其他地區(qū)污染程度較輕[ 13-14 ]。

長江流域四大湖泊中，洞庭湖沉積物重金屬污染程度遞減排列為 Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr， 其中Cd 和Hg 是最主要的兩種重金屬污染物[ 15 ];鄱陽湖中重金屬元素污染潛在生態(tài)風(fēng)險主要是由于Hg 和Cu 兩種重金屬元素[ 16 ]，按潛在生態(tài)風(fēng)險大小排序?yàn)镠g>Cu>Pb>Cd>As>Cr>Zn;巢湖水域基本沒有重金屬污染，其中僅Hg 元素濃度為地表水Ⅲ類水質(zhì)，其他幾種主要重金屬元素均能符合地表水Ⅰ~Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)[ 17 ];而太湖流域的重金屬污染綜合水平處于安全至中度污染之間[ 5，18-19 ]。Hg，Cu和Zn 這三種元素是太湖流域主要的重金屬污染物， 其中Hg 是首要污染物，起決定性作用[ 5 ]。

從長江流域整體來看，Hg，Cd 兩種重金屬污染對長江流域的影響最大，其中Hg 污染幾乎分布于除巢湖之外的整個長江流域，而且在大多數(shù)地區(qū)為首要或主要污染物;Cd 污染主要分布在長江中上游。Cr 污染主要分布在長江下游干流地區(qū);Cu 污染主要分布在長江下游及鄱陽湖、太湖，且呈現(xiàn)地域性分布。

03 長江流域重金屬污染風(fēng)險分析

長江流域重金屬污染風(fēng)險包括長江干流水體中的重金屬對人類健康的風(fēng)險和長江近岸沉積物重金屬的生態(tài)風(fēng)險兩個方面。

(1) 風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)與方法

我國目前對淡水河流湖泊沉積物尚無明確風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)， 僅有 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838-2002) 對地表水中的重金屬含量進(jìn)行限制，其將水體中各種重金屬濃度分為5 個等級，即一類、二類、三類、四類、五類[ 20 ]。

生態(tài)風(fēng)險評價分析的主要步驟是效應(yīng)評價與風(fēng)險表征，由此總結(jié)出兩類風(fēng)險分析方法。一類是效應(yīng)評價方法，包括評估因子法、微宇宙和中宇宙生態(tài)系統(tǒng)模擬法和物種敏感性曲線法。另一類風(fēng)險表征的方法既可做定量分析又可以定性分析。定量分析的風(fēng)險表征法有商值法與概率法兩種。

(2) 長江流域重金屬污染對人體健康風(fēng)險分析

長江是沿岸城市主要的飲用水源，其水質(zhì)狀況對人體的健康具有直接的影響。例如：As，Cd 具有致癌性;Pb 會干擾人體生殖腺的分泌，危害造血功能;Cu，Zn 攝入過量會危害大腦、消化系統(tǒng)。總體來說，長江流域主干河流的重金屬污染物不會對人體產(chǎn)生顯著的危害，重金屬污染物所致的個人健康危害的總風(fēng)險水平低于國際輻射防護(hù)委員會(ICRP) 推薦的最大可接受風(fēng)險水平[ 21 ]。

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編輯：王媛媛