【文章內(nèi)容簡介】 外上游河道受阿尼瑪卿山、西傾山、青海南山的控制而呈S形彎曲。上游流徑青藏高原、黃土高原、華北平原。氣候以溫帶季風(fēng)氣候?yàn)橹?，溫帶落葉闊葉林是黃河上游的主要植被，地勢是西高東低。上游水文特征主要有：冬季有結(jié)冰期、下游泥沙含量大、徑流季節(jié)變化大以及補(bǔ)給類型為大氣降水；水系特征:干流大至自西向東流、上游支流多，下游少、上游河流落差大、流域面積大以及下游河水與潛水關(guān)系:河流補(bǔ)給潛水。 污染現(xiàn)狀黃河沿岸的工業(yè)污染是黃河水體污染的罪魁禍?zhǔn)?，工業(yè)追求經(jīng)濟(jì)利益，必然以環(huán)境為代價(jià)，近年來，黃河內(nèi)蒙古段附近的工業(yè)迅速發(fā)展，能源、重化工、有色金屬等高污染的工企業(yè)相繼出現(xiàn)，產(chǎn)生出了包括有機(jī)污染物、無機(jī)污染物、重金屬以及揮發(fā)酚的嚴(yán)重污染，而當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟娃r(nóng)業(yè)用水取自黃河，污染的水體嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活，并存在嚴(yán)重的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 主要污染來源重要來源就是內(nèi)蒙古黃河沿岸的工業(yè)區(qū)的排放，比如呼和浩特經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、托克托工業(yè)園區(qū)、金橋經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、包頭稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、包頭九原工業(yè)園區(qū)、包頭石拐工業(yè)園區(qū)、包頭鋁業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)(新增補(bǔ))、鄂托克經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)蒙西高新區(qū)、鄂托克經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)棋盤井園區(qū)、達(dá)拉特經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、巴彥淖爾經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、烏海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等，這些位于黃河上游的工業(yè)園區(qū)，產(chǎn)生出的重金屬排放到黃河中，不斷積累就造成底泥的污染。 實(shí)驗(yàn)材料與分析方法 采用點(diǎn)布設(shè)如圖1所示，本次研究工作分別從位于北緯40013，，東緯111009，，至北緯39024，，東緯106014，，的黃河流出內(nèi)蒙古的托克托縣河口村，內(nèi)蒙古土默特爾旗、內(nèi)蒙古包頭市附近東河區(qū)、包頭市昆都倫區(qū)、達(dá)拉格旗中和西鎮(zhèn)、烏拉塔前旗、巴彥澤爾市、烏海市烏等地區(qū)上、下游采集樣品，共在38個(gè)樣點(diǎn)采集到38個(gè)樣品，編號NM1到NM38從下游到上游依次排序,每一站點(diǎn)采集底泥樣品各1個(gè)。采樣點(diǎn)均布置于各城市的上、下游, 便于研究城市排污河對黃河水、底泥影響。圖1 黃河內(nèi)蒙古段底泥采樣點(diǎn)分布圖 樣品采集根據(jù)黃河內(nèi)蒙古段水范圍污染源、沿岸支支流分布情況，參考河道幾何參數(shù)，在內(nèi)蒙古段沿線共布設(shè)38 個(gè)采樣點(diǎn)。樣品為2012年4月到6月按照布設(shè)采樣斷面用抓斗式采泥器對黃河內(nèi)蒙古段表層05cm處底泥進(jìn)行采集。采集的樣品儲存于聚乙烯塑料袋中封口進(jìn)行編號，同時(shí)貼好標(biāo)簽，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理分析。 樣品預(yù)處理在室溫下將采集的底泥樣品自然風(fēng)干，剔除礫石、木屑、塑料、雜草及貝殼等雜物，用瑪瑙研缽研磨，在經(jīng)過烘箱105℃烘干后，過孔徑100目尼龍篩后編號存放于自封口的聚氯乙烯袋中用于重金屬分析。ETC200 抓斗式底泥采樣器、孔徑100目尼龍篩。Pb、Zn、Cu、Cd、Cr 標(biāo)準(zhǔn)溶液（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）、濃硝酸、濃鹽酸、H2O2（AR）、氫氟酸（GR）、高氯酸、去離子水。所有器皿使用前均用20% 的HNO3浸泡24 ～ 48 h，然后用去離子水沖洗3～4次。 、電導(dǎo)率的測定實(shí)驗(yàn)方法：稱取在研缽中研磨過100目待測的自然風(fēng)干后的河流底泥樣品10g，放入100mL的燒杯中。加蒸餾水50mL。用玻璃棒攪拌3分鐘，靜置半小時(shí)。用玻璃棒沾取上層清夜滴于pH試紙上，估讀pH值。用酸度計(jì)進(jìn)行測定，在儀器上讀出數(shù)據(jù)。同時(shí)對上清液利用電導(dǎo)儀測定電導(dǎo)率。每個(gè)樣品測定一次，記下樣品編號及pH值和電導(dǎo)率值。實(shí)驗(yàn)方法：自然風(fēng)干后的底泥在研缽中研磨過100目待測，于干燥箱中105~110176。C不間斷烘干8h，稱量瓷坩堝（帶蓋）質(zhì)量M1 (坩堝要洗刷干凈并烘干至恒重），準(zhǔn)確稱取3~4g烘干后的底泥樣品放在恒重后的瓷坩堝（帶蓋）上，稱其質(zhì)量M2，將其放入馬弗爐中650℃烘燒，大約4h后取出于干燥器中冷卻30min，稱重M3，每隔半小時(shí)取出稱一次，至稱重恒定。以獲得底泥的燒失量來近似反映底泥的有機(jī)物含量。底泥燒失率W的計(jì)算公式如下： （四酸消解）實(shí)驗(yàn)方法：，每一個(gè)樣品設(shè)置三個(gè)平行，例如NM1（1）、（2）、（3），放于聚氯乙烯坩堝中，加入10ml濃鹽酸于每個(gè)坩堝中，放置于電熱板上消解，待樣品消解到粘稠狀時(shí)，再加入10ml濃硝酸于每個(gè)坩堝中，同樣在電熱板上加熱消解到粘稠狀時(shí)取下，接著加入10ml氫氟酸（用塑料量筒）于每個(gè)坩堝樣品中，同以上步驟到粘稠狀時(shí)，取下加入10ml高氯酸，在電熱板上加熱消解到粘稠狀時(shí)，取下冷卻，然后加入蒸餾水溶解，過濾定容到50ml容量瓶中，用ICP儀測定重金屬的含量，記錄數(shù)據(jù)，取每個(gè)樣品3個(gè)平行的平均值為該樣品重金屬含量值。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析本文所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析均采用 Excel 軟件完成。3. 結(jié)果 黃河內(nèi)蒙古段底泥相關(guān)參數(shù)分析表1為黃河內(nèi)蒙古段沉底泥相關(guān)參數(shù)值． 從中得出， ～，屬于中底泥范疇，%；～900,；%；～，%。從這些數(shù)據(jù)可知，電導(dǎo)率的變異系數(shù)和燒失率的變異系數(shù)較大，表明底泥中水溶性鹽類和有機(jī)質(zhì)含量存在明顯的空間差異。表1 黃河內(nèi)蒙古段底泥重金屬相關(guān)參數(shù)和含量（n=38）/mgkg1 項(xiàng)目最小值最大值平均值變異系數(shù)/%pH電導(dǎo)率900燒失率CuMnNiZnCrPb 底泥重金屬沿程分布特征分析表2 地質(zhì)累積指數(shù)法評價(jià)所采用的地球化學(xué)背景值(mg/ kg 1)元素背景值CuMnNiZnCrPb注: 數(shù)據(jù)為本次黃河底泥調(diào)查中采集的黃河內(nèi)蒙古底泥05 從陌生到熟悉處各樣品的元素含量平均值。 a b c d e f____ 底泥重金屬含量背景值 圖1 黃河內(nèi)蒙古段底泥重金屬含量測定值和背景值的比較依據(jù)表2，將底泥各重金屬含量與其岸邊底泥背景值對比(見圖1)可以看出,黃河內(nèi)蒙古段底泥中的Cd、Cr和Pb含量高于背景值,只有部分采樣點(diǎn)高于背景值。而Zn的含量要低于背景值，Cu、Mn、Ni的含量在背景值兩側(cè)浮動(dòng)，其中Cd和Cr的污染最為嚴(yán)重。 底泥重金屬含量特征分析由表1可知，元素 ～， /kg，最大值出現(xiàn)在土默特采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在包頭市采樣點(diǎn)。～，最高值為最小值的 。最大值同樣出現(xiàn)在土默特采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在包頭市采樣點(diǎn)。元素Mn ～，最高值為最小值的 ，最大值出現(xiàn)在土默特采點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在烏拉格采樣點(diǎn)；～，均值為 ， 倍，最大值出現(xiàn)在土默特采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)杭錦旗采樣點(diǎn)；元素Zn變化范圍介于 ～，，最大值出現(xiàn)土默特采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在巴彥淖爾市采樣點(diǎn)。元素Cd 變化范圍介于 ～，最高值為最小值的 ，最大值出現(xiàn)在包頭市采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在烏海市采樣點(diǎn)。元素 Cr ～，均值為 ，最大值為最小值的 ,最大值出現(xiàn)在烏拉格采樣點(diǎn),最小值也出現(xiàn)在烏拉格另一個(gè)游采樣點(diǎn)。～,，最大值出現(xiàn)在鄂爾多斯市采樣點(diǎn)，最小值出現(xiàn)在烏拉格采樣點(diǎn)。 底泥重金屬相關(guān)性分析表3 黃河內(nèi)蒙古段底泥重金屬與沉積物理化指標(biāo)相關(guān)性( n = 38)pH電導(dǎo)率燒失率CuMnNiZnCrPb****注* 表示P ＜ 0. 01；通過對重金屬元素與沉積物物理化參數(shù)之間的相關(guān)分析，就可以確定重金屬在沉積物中含量變化的控制因素，黃河內(nèi)蒙古段沉積物重金屬與其相關(guān)參數(shù)Ph、電導(dǎo)率、燒失率的相關(guān)性分析，結(jié)果如表2，底泥的pH 與重金屬元素Cu、Ni、Zn、Cr、Pb呈負(fù)相關(guān)，其中與Pb呈極顯著相關(guān)性( P ＜ 0. 01)；說明Pb的形態(tài)和含量受底泥環(huán)境酸堿性的影響很大；與Mn呈正相關(guān)。沉積物電導(dǎo)率與重金屬元素除Cr外均呈正相關(guān)，、、 ，其中與與Pb 呈極顯著相關(guān)( P ＜ 0. 01) ，表明可溶性鹽類中Pb的含量相當(dāng)高；。沉積物燒失率與重金屬元素相關(guān)性低，只有和Cr呈正相關(guān)，與其他元素均成負(fù)相關(guān)。綜述，沉積物電導(dǎo)率即溶性鹽類是黃河內(nèi)蒙古段沉積物重金屬含量主要影響因子。隨著黃河內(nèi)蒙古段鹽堿化的加劇，沉積物中鹽類含量升高，特別是可溶性鹽類含量的升高，導(dǎo)致沉積物中重金屬釋放的風(fēng)險(xiǎn)加大。表4 黃河內(nèi)蒙古段底泥重金屬各元素間的相關(guān)分析CuMnNiZnCrPbCuMn**Ni**Zn****** Cr***Pb注* 表示P ＜ 0. 05； **表示P ＜ 0. 01；為進(jìn)一步了解底泥中的重金屬來源及底泥污染物之間的相互關(guān)系,對它們進(jìn)行相關(guān)性分析[17]，結(jié)果見表4，從總體來看，黃河內(nèi)蒙古段底泥中Cu 、Mn、Ni、Zn 的相關(guān)性呈極顯著(P)，另外由圖1可知，這四種金屬在背景值周圍浮動(dòng)或低于背景值，說明這四種金屬來源于自然界，受人類活動(dòng)因素干擾較小。元素Cr和Mn呈極顯著相關(guān)，與元素Zn呈顯著相關(guān)(P)；元素Pb與受人為干擾較小的Cu Mn、Ni、Zn基本無明顯相關(guān)，甚至為負(fù)相關(guān)。由此可見Cr和Pb的來源不是主要來自于自然界，主要源于人為排放，尤其是Pb元素。 地質(zhì)積累指數(shù)法評價(jià)地質(zhì)積累指數(shù)通常稱為 Mu11er 指數(shù)[18]，是 20 世紀(jì)六十年代晚期在歐洲發(fā)展起來的廣泛應(yīng)用于研究沉積物及其它物質(zhì)中重金屬污染程度的定量指標(biāo)。地積累指數(shù)不僅考慮了沉積成巖作用等自然地質(zhì)過程造成的背景值的影響，而且也充分注意了人為活動(dòng)對重金屬污染的影響。因此，該指數(shù)不僅反映了重金屬分布的自然變化特征，而且可以判別認(rèn)為活動(dòng)對環(huán)境的影響，是區(qū)分認(rèn)為活動(dòng)影響的重要參數(shù)。地質(zhì)積累指數(shù)法主要針對沉積物中重金屬的總量進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)的重點(diǎn)在于單個(gè)元素。對于分析數(shù)據(jù)較少，或只分析了重金屬元素的總量而言，該方法是首選方法[19]。其公式為: （1）式中: Cn是指元素n在沉積物中的含量(質(zhì)量比,實(shí)測值), Bn是元素n在沉積巖(普通頁巖)中的地球化學(xué)背景值