4.1.4 流域沉积物监测
流域沉积物通常是由各种矿物、有机碎屑沉降在水体底部形成的固相混合物。作为水生态系统的重要组成部分,沉积物既是底栖生物的栖息场所也是其营养来源,在能量流动和物质循环中的作用至关重要;同时,沉积物又是各种污染物的蓄积库,污染物进入水体之后,逐步在表层沉积物中富集,或附着于悬浮颗粒,或溶于间隙水。但是,由于沉积物固相-水相(孔隙水)之间存在频繁的物质交换,使得沉积物中的污染物在一定条件下会随着水流、生物扰动重新进入水中,对水环境和生态构成新的威胁,造成水体的二次污染。因此,河流沉积物也称为是河流内污染源的元凶,也是河流水体污染的隐形杀手。众多学者主要针对河流沉积物中的重金属、环境激素及氮、磷等物质对河流水体的影响进行生态风险评价。
吴艳阳等以珠江广州段表层沉积物中多环芳香烃含量为基础,综合运用相平衡分配法和物种敏感性分布法,并结合概率风险表征对沉积物中多环芳烃(PAHs)的生态风险进行评价。结果表明,沉积物中PAHs的生态风险大小主要取决于PAHs固液相分配过程。通过对不同评价结果的对比分析,总结出一套沉积物中PAHs的生态风险评价方法。建议首先采用相平衡分配法将沉积相暴露浓度分布转化为孔隙水暴露浓度分布,再选择符合实际需求的水体污染物生态风险评价方法进行后续评价,其中毒性数据应优先选择慢性毒性数据。
大凌河是辽宁省西部最大的河流,近些年,随着周边地区工农业的快速发展,大量工农业废水和生活污水直接排人大凌河,使其污染严重。王荦等人,分析了大凌河河口地区30个表层沉积物样品中7种重金属(Pb、Cr、Hg、As、Cd、Cu、Zn)含量分布特征,同时利用潜在生态风险指数法对大凌河河口地区的潜在生态风险进行评价。结果表明,该地区重金属的潜在生态风险系数由大至小排序为:Hg>Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn。Hg是主要潜在生态风险因子;排污口和锦州湾点位处于中度生态风险,其他区域处于低生态风险范畴。
在富营养化湖区,沉积物实际上是充当了湖泊氮的缓冲体,可保持上覆水氮营养盐浓度相对稳定。可交换态氮和固定态氮是湖泊沉积物总氮的重要组成部分,在总氮中占有相当比例,并各自在不同污染程度沉积物氮循环中扮演着重要的角色。因此,研究湖泊沉积物总氮、可交换态氮以及固定态氮的赋存特征是表征其氮存在特征的重要内容,也是揭示沉积物富营养化风险的重要基础。氮磷过量输入是导致湖泊富营养化的直接原因。在外源得到一定程度控制后,一定条件下,沉积物作为内源仍可不断地向上覆水释放营养盐。使湖泊仍处于富营养化,即沉积物积累的大量污染物伴随着有机质降解等过程,可能发生一系列变化,氮、磷等将重新回到上覆水。因此,多年来,沉积物监测一直是湖泊富营养化研究的热点问题之一。4.1.5水生生物综合评价法
河流监测项目包含藻类、鱼类、底栖动物和维管束植物等。直接评估大空间和时间尺度的生物指标,可有效整合理化指标,给生境提供了一个测量方法,以此解决水体中“生物完整性”的问题。在空间和时间尺度上的整合胁迫能力方面,生物指标各不相同。如鱼的生存周期比藻长,但鱼比藻移动更多,藻能更好地在更短周期内整合某个空间位点上的胁迫;而鱼类能够在更大的空间尺度上来整合胁迫,这为多个生物类群的采集提供了一个更为全面的评价。因此,采用河流生物评价的综合方法将是研究的热点。
Karr开发了类似生物完整性指数(IBI)的鱼类评价方法,常常用于生物评价和监测项目中。该方法将动物地理学、生态系统和鱼的类群数量合并成一个整体,即以生态学为基础的指数。对一个特定区域进行计算和阐释一系列的行动:鱼类的收集、数据表、区域性的度量选择和预期值的度量校准。许多研究表明,鱼类的IBI结果、理化生境以及人类活动之间有着强烈的联系。鱼类IBI研究已经被引入浅水型溪流系统中,而针对大型河流评价,IBI的应用相对较少,且不适用于深水型河流。因此,有待进一步研究适合松辽流域大型河流的评价指标体系。
目前,国际上有多种对沉积物中重金属生态风险进行评价的方法,如污染负荷指数法、地积累指数法、脸谱图法、潜在生态危害指数法等。鱼类和大型底栖动物开发了生物环境的多度量指数,这些指数一般用于水质的生物评价。例如,RBP(快速生物评价方案)、ICI(无脊椎动物环境指数)、B-IBI(底栖IBI)等。针对评价指数的发展,多度量指数作为水生生物区特性而响应人为胁迫,这些多度量指数成为胁迫因子的有用指标。
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