河流沉积物是河流生态系统的成分之一，是流域重金属等污染物的蓄积库[1]。河流沉积物的粒度受水动力条件、搬运方式、微地貌沉积环境等因素的影响。同时河流沉积物的粒度组成可能是影响沉积物重金属的重要因素之一[2]。重金属主要通过工业生产和农业生产过程中的废气废水废渣的排放、地表径流、地表水下渗、大气沉降等方式进入水体，被水体中的悬浮颗粒物或沉积物吸附、絮凝和沉淀，通过水体运动，在水体沉积物中富集沉积，从而使水体产生重金属污染，最终危及动植物的生长发育，甚至对人类健康产生危害[3-5]。丹江口水库作为南水北调工程水源地，它有效地缓解了沿线地区包括北京、天津、河南、河北等20多座大中城市的水资源短缺问题，对促进当地社会经济的可持续发展发挥着重要作用。丹江口水库的重要性对于水源地的水质标准有着极高的要求。丹江口水库的水量主要是以汉江上游及其支流丹江作为补给来源。因此对丹江流域进行水源地水质监测、沉积物污染研究，对南水北调工程整体的生态经济效益起着至关重要的作用。本文主要对丹江流域的沉积物粒度组成和重金属污染特征进行分析，通过对样品的检测和分析，掌握丹江流域的主要沉积物重金属，并评估沉积物重金属污染等级，为南水北调中线水源地水质保护提供科学依据。

1 研究区概况

丹江发源于陕西省商洛市西北部的秦岭南麓，流经陕西省、河南省、湖北省，在丹江口市与汉江交汇并汇入南水北调中线工程的水源地——丹江口水库，它是汉江最长的一级支流，丹江全长为433 km，流域面积为 km2，都是山区河道。全市冬季没有严寒、夏季没有酷暑，南部地区属于北亚热带气候，北部地区属于暖温带气候，冬春季节多为干旱，夏秋季节多雨、气候温暖湿润、四季分明，为西北高东南低的山地峡谷地形，森林覆盖率相对比较高。

2 样品的采集与分析方法

2.1 样品采集与测试

研究样品从丹江上游到下游进行全流域采集，在大致间隔相等距离进行沉积物采集，用竹制采样器采集足量河流表层沉积物。考虑到河流水质以及人为的干扰等因素，共采集22个河流表层沉积物样品，包括支流样品5个(图1)。沉积物重金属采用等离子质谱(ICP—MS)进行检测，粒度组成采用马尔文激光粒度仪进行检测。

图1 丹江流域水系与采样点分布图

2.2 重金属污染评价方法——地累积指数法

地积累指数(Igeo)是20世纪60年代晚期由德国科学家Muller提出并在欧洲发展起来用于研究沉积物及其它物质中重金属污染程度的定量指标[7]。该方法考虑了人为污染因素、环境地球化学背景值，地积累指数法常被用来分析土壤重金属污染的评价，它一共分为7级，可以直观反映重金属污染级别(见表1)[7]。其计算公式如下，式中，Igeo为重金属地累积指数，Cn为重金属在沉积物中的含量，Bn为地球化学背景值，1.5为修正系数。

Igeo=log2[Cn/(1.5Bn)]

表1 地累积污染指数法分级污染程度沉积物IgeoIgeo分级极强Igeo>56强-极强4

3 结果分析

3.1 粒度组成分析

根据土壤学和沉积学粒度分级方案(沙粒>0.05 mm；粉沙0.005～0.05 mm；粘粒<0.005 mm)，对丹江流域河流表层沉积物进行粒度分析。从图2可以看出，各采样点沉积物中沙粒和粉沙含量较高，粘土含量较低。其中沙占质量分数最大，平均值为60.78%；粉沙含量次之，平均值为34.20%；粘粒仅占5.02%。沉积物的平均粒径和中值粒径是粒度参数中最常用反映沉积物整体粗细的指标。丹江流域沉积物粒度平均粒径介于0.017～0.261 mm之间，平均值为0.109 mm；中值粒径介于0.014～0.218 mm之间，平均值为0.080 mm。从图2还可以看出，丹江流域表层沉积物的平均粒径和中值粒径的变化趋势一致，从上游到下游同升同降。但是并没有出现所谓的从上游至下游粒度变细的规律，这是由于不同采样点河段的河谷地形地貌不同造成的。在采样点2、4、18，河谷地形为峡谷型，河水占满河槽，没有河漫滩。显而易见，由于水动力条件的差异，河床相沉积物比河漫滩相沉积物粒度较粗。

粒度三角图是利用各粒度分级来对沉积物的沉积物粒度成分命名。以粘粒、粉沙和沙粒为3个坐标轴，做出丹江流域河流表层沉积物粒度成分三角图(图3)。从图3可以看出，22个采样点的河流沉积物全部落在沙、粉沙质沙和沙质粉沙范围内。也就是说丹江流域河流沉积物粒度以粉沙质沙为主，沙质粉沙和沙次之。

文章来源：《牡丹江大学学报》 网址: http://www.mdjdxxb.cn/qikandaodu/2020/1111/488.html