河流三相空间重金属污染综合生态风险评价方法

摘要

河流三相空间重金属污染综合生态风险评价方法，涉及生态风险评估技术领域。为了解决现有技术中对重金属污染对河流生态系统造成的危害大多关注单一介质中重金属的风险评价，考虑因素单一，无法有效地为河流重金属污染防治提供技术支持。选取重金属毒性系数、污染指数和检出率3个指标分别计算水相、生物相和固相生态风险指数，构建了河流三相空间重金属污染综合生态风险评价模型。本方法应用于松花江5种有毒重金属污染综合效应评价，结果表明5种有毒重金属在单一介质中生态风险指数均表现为水相>生物相>固相，三相空间综合生态风险指数由高到低排序为Cd>Hg>As>Pb>Cr，结论与其他学者关于松花江的相关研究结果吻合。应用于河流的重金属污染防治。

主权项

1.一种河流三相空间重金属污染综合生态风险评价方法，其特征在于，所述方法的具体实现过程为：步骤一、河流三相空间重金属污染评价模型构建：步骤一（一）、评价指标体系构建：选取重金属的毒性系数、污染指数、检出率3个指标构建河流重金属污染综合生态风险评价模型；重金属毒性系数用于反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度，重金属污染指数表征单一重金属的富集和污染程度，由公式1表示：$C_f^i=C^i/C_n^i$    公式1式中：Cⁱ为单一重金属实测值，单位为mg/kg；C_nⁱ为单一重金属环境背景参比值，单位为mg/kg；重金属检出率F_sⁱⁱ表征单一重金属的污染范围和检出频次，由公式2表示：$F_s^i=S^i/S_t^i$    公式2式中：Sⁱ为单一重金属检出断面个数，为单一重金属监测断面总数；步骤一（二）、河流三相空间重金属污染综合生态风险指数的确定：根据步骤一（一）确定的评价指标，构建了重金属在水相、生物相和固相中的生态风险指数，分别用W、F和S表示，如公式3；基于不同相中重金属对人体可能造成伤害的几率和危害程度不同，分配给三相空间重金属污染生态风险指数不同的权重，最终得到每种重金属的综合生态风险指数R，如公式4：$W\left(\mathrm{ForS}\right)=T_r^i\times C_f^i\times F_s^i$    公式3R=ζW+ηF+θS    公式4式中，ζ、η和θ分别为河流水相、生物相和固相三相空间重金属权重值；步骤一（三）河流三相空间重金属权重ζ、η和θ的确定方法如下：（1）分别判定水相、生物相和固相中重金属污染权重系数x、y和z；x、y、z是采用层次分析法确定的，是计算ζ、η和θ的一个过程参数；（2）根据地表水环境质量功能区划分，按水质类别Ⅰ-Ⅴ类，采用层次分析法依次判定其权重系数α、β、γ、δ和ε；（3）三相空间中重金属污染权重系数x、y和z分别与不同水质类别下重金属权重系数α、β、γ、δ和ε相乘，分别得到三相空间每一水质类别下各相中重金属权重系数α_i、β_i、γ_i、δ_i和ε_i；由于是三相空间，i的取值范围是1～3，分别代表三相空间，i=1代表水相，i=2代表生物相，i=3代表固相；i与x、y和z是对应的；（4）确定河流研究区间不同水质类别个数A、B、C、D和E；（5）计算出河流三相空间中不同水质类别下重金属权重系数的加权算术平均值a、b和c，进行归一化处理，从而得到水相、生物相和固相的重金属权重值ζ、η和θ，如公式5；$a=\frac{{\alpha }_{1}A+{\beta }_{1}B+{\gamma }_{1}C+{\delta }_{1}D+{ϵ}_{1}E}{A+B+C+D+E}$$b=\frac{{\alpha }_{2}A+{\beta }_{2}B+{\gamma }_{2}C+{\delta }_{2}D+{ϵ}_{2}E}{A+B+C+D+E}$$c=\frac{{\alpha }_{3}A+{\beta }_{3}B+{\gamma }_{3}C+{\delta }_{3}D+{ϵ}_{3}E}{A+B+C+D+E}$$\xi =\frac{a}{a+b+c};\eta =\frac{b}{a+b+c};\theta =\frac{c}{a+b+c}$    公式5求得ζ、η和θ，从而得到河流三相空间中重金属权重分配；步骤二、R=ζW+ηF+θS作为河流三相空间重金属污染评价模型，根据上述模型求得待评价河流中每种重金属的综合生态风险指数R，根据R值评价河流重金属污染程度。