摘要
我国西南喀斯特地区的黔西北是重金属地质高背景与铅锌冶炼污染叠加典型区域。区域水系沉积物中的重金属在长期接受自然风化输入的同时，也受到土法炼锌历史遗留、农业活动等污染影响，重金属累积严重，亟需对水库沉积物重金属累积特征研究、重金属来源解析和生态风险评价。本研究以典型土法炼锌污染区冒水（MS）水库为研究对象，以相同地质背景未受冶炼活动影响的杨湾桥水库（YWQ）为对照，使用富集系数（EF）、地积累指数（Igeo）、连续化学提取、PMF模型结合同位素示踪和同位素定年对沉积物重金属累积特征、来源进行分析，评价生态风险，同时对沉积历史进行反演，结果如下： （1）MS水库表层沉积物重金属Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的含量范围分别为10.30~27.30、41.90~97.70、515.10~1318.60、19.10~142.00、87.20~223.00、36.90~67.80、1723.80~3735.70 mg/kg，其中Cd、Pb、Zn、As、Cu的平均含量分别比YWQ水库高4.62、13.97、11.36、2.74、2.43倍，沉积柱重金属Cd、Pb、Zn、As的平均含量分别比YWQ高18.11、8.2、9.1、2.75倍。EF和Igeo评价结果均显示MS水库沉积物重金属Cd、Pb、Zn累积程度远高于YWQ水库，全部点位均位于强累积以上。 （2）MS水库沉积物重金属Cd、Pb、Zn生物利用度相对较高，主要赋存形态分别为弱酸提取态（68%）、可氧化态（38%）、可还原态（42%）。生态风险评价（RAC）和生物毒性评价（SQGs）结果显示MS水库沉积物重金属Cd、Zn、Pb分别处于极高风险、高风险和中等风险，且所有点位都具有潜在生物毒性，赋存形态相较于YWQ水库沉积物重金属生物有效性占比较高，对照YWQ水库除Cd和Pb具有较高的生物可利用性外，其余重金属均以残渣态为主，在水库沉积物中相对稳定，对环境的风险较低或无风险，生物毒性整体处于中低级危害。 （3）基于PMF模型结合相关性分析解析结果表明，MS水库沉积物重金属受冶炼活动（46.6%）、地质源（20.7%）、大气沉降（13.1%）、农业源（19.6%）多重来源影响，相较于YWQ水库，MS水库重金属来源受铅锌冶炼和农业活动影响较大，这与Pb、Cd同位素示踪结果一致，同位素示踪冶炼活动对沉积物中Pb累积贡献率为43.9%，对沉积物中Cd累积贡献率为43.7%。 （4）定年结果显示MS水库沉积物记录了研究区四十多年的沉积历史，平均沉积速率为1.0 cm/a，沉积物重金属含量特征变化与矿冶活动时间一致，于1994年前后土法炼锌活动高峰期含量最高，但表层沉积物重金属含量变化显示受冶炼废渣堆积和周边农业活动影响，重金属Pb、Zn累积程度还较高。 铅锌冶炼区水库沉积物Cd、Pb、Zn等重金属含量高，活性强，生态风险大，历史反演显示重金属主要来源于铅锌冶炼活动和地质源。需要对区域水库沉积物进行治理和风险管控。
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