全 文 ：第 ３５ 卷第 ２４ 期
２０１５年 １２月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３５，Ｎｏ．２４
Ｄｅｃ．，２０１５
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：国家自然科学基金项目（３１３６０１３３）； 江西省农业科学院创新基金项目（２０１０ＣＤＳ００１）
收稿日期：２０１４⁃０７⁃０９； 网络出版日期：２０１５⁃０５⁃２１
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： Ｌｕｏｌｉｎｇｕａｎｇ＠ １２６．ｃｏｍ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１４０７０９１４０４
张大文，张莉，何俊海，罗林广，魏益华．鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局及风险评估．生态学报，２０１５，３５（２４）：８０２８⁃８０３５．
Ｚｈａｎｇ Ｄ Ｗ， Ｚｈａｎｇ Ｌ， Ｈｅ Ｊ Ｈ， Ｌｕｏ Ｌ Ｇ， Ｗｅｉ Ｙ Ｈ．Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ
Ｓｉｎｉｃａ，２０１５，３５（２４）：８０２８⁃８０３５．
鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局及风险评估
张大文，张 莉，何俊海，罗林广∗，魏益华
江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，南昌 ３３０２００
摘要：采用 ＩＣＰ⁃ＭＳ定量研究了鄱阳湖溶解态重金属 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ 和 Ｚｎ 空间分布特征，并对其引起的健康风险进行了评
价。 结果表明，鄱阳湖溶解态 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ的水平均符合国家Ⅰ、Ⅱ类饮用水质标准；鄱阳湖溶解态重金属的空间分
布格局为 Ａｓ和 Ｃｒ在整体上呈现北部大于南部，Ｃｕ为北部和南部高，中部低，Ｐｂ和 Ｚｎ 均呈现南部大于北部，而 Ｃｄ的空间分布
规律不明显。 风险评估结果显示，鄱阳湖 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ的风险水平小于国际辐射防护委员会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ； ＩＣＲＰ）的推荐值（５×１０－５ ａ－１），但是 Ｃｒ的风险水平（４．７４×１０－５ ａ－１）接近了 ＩＣＲＰ 推荐值，且由 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｐｂ和 Ｚｎ引起的健康总风险达到了 ５．８８×１０－５ ａ－１，超过了 ＩＣＲＰ 推荐值。 鄱阳湖由 Ｃｒ和 Ａｓ引起的健康风险之和占总风险比例
达到 ９９．７２％，是主要的健康污染物，需引起风险决策部门的重视。
关键词：鄱阳湖；溶解态重金属；空间分布格局；风险评估
Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ
Ｌａｋｅ
ＺＨＡＮＧ Ｄａｗｅｎ， ＺＨＡＮＧ Ｌｉ， ＨＥ Ｊｕｎｈａｉ， ＬＵＯ Ｌｉｎｇｕａｎｇ∗， ＷＥＩ Ｙｉｈｕａ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｑｕａｌｉｔｙ ＆ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｊｉａｎｇｘｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３０２００， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ ｉｓ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ ｌａｋｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｗｅｔｌａｎｄｓ
ｔｈａｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｉｄｅａｌ ｈａｂｉｔａｔｓ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｏｖｅｒｗｉｎｔｅｒｉｎｇ ｂｉｒｄｓ． Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ ｈａｓ
ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｏｔｈ ｉｎ ｓｃｏｐｅ ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｅａｒｂｙ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ， ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ， ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ
ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ． Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ， ｂｕｔ ｔｈｅｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｌｉｔｔｌｅ
ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｏｆ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ， ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌ （Ａｓ， Ｃｄ， Ｃｒ， Ｃｕ， Ｐｂ， ａｎｄ Ｚｎ） ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｏｆ
Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ ｕｓｉｎｇ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ⁃ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ （ＩＣＰ⁃ＭＳ） ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅｉｒ ｓｐａｔｉａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ａｎｄ
ｈｅａｌｔｈ ｒｉｓｋｓ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｔｒａｃｅ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｎｇｅ ｒａｎｇｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： Ａｓ： ０． ８４—３． ２４ μｇ ／ Ｌ
（ａｖｅｒａｇｅ １．４３ μｇ ／ Ｌ）； Ｃｄ： ０．０２７—０．０９１ μｇ ／ Ｌ （ａｖｅｒａｇｅ ０．０５２ μｇ ／ Ｌ）； Ｃｒ： １．７６—４．７４ μｇ ／ Ｌ （ａｖｅｒａｇｅ ２．２１ μｇ ／ Ｌ）；
Ｃｕ： １．１５—５．０５ μｇ ／ Ｌ （ａｖｅｒａｇｅ ２．６７ μｇ ／ Ｌ）； Ｐｂ： ０．２０—２．３７ μｇ ／ Ｌ （ａｖｅｒａｇｅ ０．８１ μｇ ／ Ｌ）； ａｎｄ Ｚｎ： ７．９９—７７．９９ μｇ ／ Ｌ
（ａｖｅｒａｇｅ ２８． ８２ μｇ ／ Ｌ） ． Ｔｈｅｓｅ ｖａｌｕｅｓ ｍｅｔ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｆｉｒｓｔ⁃ｌｅｖｅｌ ｏｒ ｓｅｃｏｎｄ⁃ｌｅｖｅｌ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｆｏｒ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ
Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ａｓ ａｎｄ Ｃｒ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｋｅ， ａｎｄ ｔｈｅ
Ｃｕ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ ａｎｄ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐａｒｔｓ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｐａｒｔ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｂ ａｎｄ Ｚｎ ｉｎ
ｔｈｅ ｎｏｒｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｐａｒｔ． Ｎｏ ｏｂｖｉｏｕｓ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｃｄ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎ
Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ． Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｕ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｆｉｖｅ ｍｅｔａｌｓ （ Ａｓ， Ｃｄ， Ｃｒ， Ｐｂ， ａｎｄ Ｚｎ），
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ Ｃｕ ｈａｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｒ ／ ａｎｄ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｍｅｔａｌｓ． Ｔｈｉｓ ｃａｎ ｂｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ
ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｃｕ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｋｅ． Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ Ｃｒ， Ｃｕ， ａｎｄ Ｃｄ， ａｎｄ ｔｈｅｒｅ
ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｐｂ ａｎｄ Ｃｕ， Ｃｄ， ａｎｄ Ｚｎ． Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｎｎｕａｌ ｒｉｓｋ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ
ｍｅｔａｌｓ ｈａｄ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｒａｎｇｅｓ： Ａｓ： ０．６６ ×１０－５—２．５４×１０－５ ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ １．１２×１０－５ ａ－１）； Ｃｄ： ０．８６ ×１０－７— ２．９１×１０－７
ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ １．６６×１０－７ ａ－１）； Ｃｕ： １．４１ ×１０－１０—６．１７×１０－１０ ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ ３．２６×１０－１０ ａ－１）； Ｐｂ： ０．８７ ×１０－１０ ａ－１—１０．３５×
１０－１０ ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ ３．５４×１０－１０ ａ－１）； Ｚｎ： １．６３ ×１０－１１—１５．８５×１０－１１ ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ ５．８７×１０－１１ ａ－１）； ａｎｄ Ｃｒ： ３．７７ ×１０－５—
１０．１４×１０－５ ａ－１（ａｖｅｒａｇｅ ４．７４×１０－５ ａ－１）． Ｔｈｅ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｎｎｕａｌ ｒｉｓｋ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ａｓ， Ｃｄ， Ｃｕ， Ｐｂ， ａｎｄ Ｚｎ ｗｅｒｅ ｌｏｗｅｒ
ｔｈａｎ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ｖａｌｕｅ （５ × １０－５ ａ－１ ） ｆｏｒ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｂｙ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ
Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ （ＩＣＲＰ）， ｂｕｔ ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｎｎｕａｌ ｒｉｓｋ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｃｒ （４．７４×１０－５ ａ－１） ｗａｓ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ
ｌｅｖｅｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｈｅａｌｔｈ ｒｉｓｋｓ （５．８８×１０－５ ａ－１） ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅｓｅ ｓｉｘ ｍｅｔａｌｓ ｗｅｒｅ ｂｅｙｏｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｅｐｔａｂｌｅ ｌｅｖｅｌ． Ｔｈｅ ｓｕｍ ｏｆ
ｔｈｅ ｐｅｒｓｏｎａｌ ａｎｎｕａｌ ｒｉｓｋ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｃｒ ａｎｄ Ａｓ ｗａｓ ９９．７２％ ｏｆ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｉｓｋ， ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ Ａｓ ａｎｄ Ｃｒ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｈｅａｌｔｈ
ｒｉｓｋ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ， ａｎｄ Ｒｉｓｋ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ⁃ｍａｋｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔａｌｓ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ； ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｍｅｔａｌｓ； ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ； ｒｉｓｋ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
鄱阳湖是我国第一大淡水湖，位于长江之南，江西省北部，上承赣、抚、信、饶、修五江之水，下接我国第一
大河⁃长江。 鄱阳湖流域内矿产资源丰富，乐安江中下游有亚洲最大的露天铜矿－德兴铜矿以及铅山铅锌矿，
信江中游的永平铜矿，抚河上游的铀矿和赣南有色金属采矿区等。 随着江西省工农业生产的快速发展和城镇
化进展的加快，鄱阳湖水环境受到了不同程度的重金属污染［１⁃５］。
然而，目前鄱阳湖重金属的研究主要集中在沉积物［１⁃２，５⁃７］，溶解态重金属污染的研究比较缺乏［３⁃５，７］。 而
已有的研究论文主要关注于鄱阳湖的各个支流和鄱阳湖局部区域（航道） ［３⁃５，７］，对整个湖体溶解态重金属的
空间分布格局缺乏研究，而研究鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局将为探析鄱阳湖重金属来源和迁移规律寻
求有力的科学依据，为鄱阳湖水环境的保护与治理提供理论支撑。 因此，本文于 ２０１２年 ７月对鄱阳湖水中的
溶解态重金属污染水平进行了分析，研究了鄱阳湖重金属的空间分布特征，并对鄱阳湖的水体溶解态重金属
的健康风险进行评价。
１ 研究区域
鄱阳湖（２８°２４′′—２９°４６′Ｎ， １１５°４９′—１１６°４６′Ｅ）是国际性的重要湿地，在长江流域中发挥着巨大的调蓄
洪水和保护生物多样性等特殊生态功能，对维系区域和国家生态安全具有重要作用。 其集雨面积为 １６．２２
万 ｋｍ２，其中 ９６．８％在江西省境内。 鄱阳湖是一个季节性湖泊，一年水位变化较大。 洪水位 ２１．６９ ｍ 时，湖泊
面积 ２９３３ ｋｍ２，最大水深 ２９．１９ ｍ， 平均水深 ５．１ ｍ；而在多年平均最低水位 １０．２０ ｍ时，面积仅 １４６．０ ｋｍ２，呈
现“高水为湖、低水似河”和“洪水一片，枯水一线”的景观。 本文的研究区域为丰水期的鄱阳湖。
２ 材料与方法
２．１ 主要试剂和仪器
试剂：硝酸（６９．０％ ＨＮＯ３）为超纯级；盐酸为优级纯；实验用水为 Ｍｉｌｌｉ⁃Ｑ 超纯水系统处理后的超纯水；实
验所用玻璃器皿均用 １∶３硝酸浸泡 ２４ ｈ，并用 Ｍｉｌｌｉ⁃Ｑ超纯水反复清洗干净。 ０．４５ μｍ 的醋酸纤维滤膜，采用
１ ∶１的盐酸浸泡 １２ ｈ，并用 Ｍｉｌｌｉ⁃Ｑ超纯水反复清洗至中性，干燥后密封备用。
仪器：重金属含量采用美国 ＰＥ公司的等离子体质谱仪（型号为 ＳＣＩＥＸ Ｅｌａｎ ９０００）进行定量分析。
２．２ 研究方法
２．２．１ 样品采集及理化指标的现场测定
依据研究的目标结合鄱阳湖的地理位置和水文特征，采用 ＧＰＳ 在鄱阳湖区设置了 ５８ 个采样点（图 １）。
９２０８ ２４期 张大文 等：鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局及风险评估
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２０１２年 ７月 ６日至 ２０１２年 ７月 ２１日在设置的采样点，采用有机玻璃采水器采集混合水样（离表层 ０．５ ｍ 和
离底层 ０．５ ｍ），每个样点采集 ３份水样。
图 １ 鄱阳湖采样站点图
Ｆｉｇ． １ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｉｔｅｓ ｉｎ Ｍｅｉｌｉａｎｇ Ｂａｙ， Ｔａｉｈｕ Ｌａｋｅ
２．２．２ 样品处理及测定
采集的水样经处理后的 ０．４５ μｍ 的醋酸纤维滤膜
过滤，滤液装入 ５０ ｍＬ 的塑料方瓶中，加入浓硝酸酸化
固定至 ｐＨ值小于 ２．０，密封后避光保存，带回实验室后
放入 ４℃的冰箱中保存待测。
水样中的 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ 的含量采用美国
ＰＥ公司的等离子体质谱仪（型号为 ＳＣＩＥＸ Ｅｌａｎ ９０００）
进行定量分析，检测限分别为 ０．０５、０．００２、０．２、０．２、０．２、
０．３ μｇ ／ Ｌ。 所有元素 ３ 次平行测样的相对标准偏差
（ＲＳＤ）均少于 １０％。
２．２．３ 风险评估
本文采用美国环境保护局 （ Ｕ． Ｓ． Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ， ＵＳＥＰＡ）推荐且在国内应用广泛的 ２
个模型，包括化学致癌物所致的健康风险模型和化学非
致癌所致的健康风险模型［８⁃９］对鄱阳湖重金属进行风
险评估。
Ｒｃｉ ＝
１ － ｅｘｐ（ － Ｄｉｑｉ）
７０
（１）
式中，Ｒｃｉ 为致癌物通过饮水途径产生的平均个人致癌
风险（ａ－１）；Ｄｉ为化学致癌物 ｉ 通过食入途径的单位体
重日均暴露剂（ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１）；ｑｉ为化学致癌物 ｉ通过食入途径的单位日均参考剂量（ｍｇ ｋｇ
－１ ｄ－１）；７０为人均寿
命（ａ）。
Ｒｎｊ ＝
Ｄ ｊ × １０
－６
ＲｆＤ ｊ × ６０
（２）
式中，Ｒｎｊ为化学非致癌物 ｊ通过食入途径产生的平均个人致癌风险（ａ
－１）；Ｄ′ｊ为非致癌物 ｊ通过食入途径的单
位体重日均暴露剂量（ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１）；ＲｆＤ′ｊ为非致癌物 ｊ 通过食入途径的日均参考剂量（ｍｇ ｋｇ
－１ ｄ－１）；６０ 为人
均寿命（ａ）。 饮水途径的单位日均暴露剂量（Ｄｉ， Ｄ′ｊ）按下式计算。
Ｄｉ ＝
２．２ × Ｃ ｉ
６０
（３）
式中，２．２为成人每日平均饮水量（Ｌ）；Ｃｉ为化学致癌物 ｉ（或非致癌物）的质量浓度（ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１）；６０ 为人均
体重（ｋｇ）。
对于多种那个污染物的整体健康风险评价，一般认为各种污染物所引起的风险呈加和关系，而不是协同
或拮抗关系。 总的健康风险（Ｒ总）为：
Ｒ总 ＝ Ｒｃ ＋ Ｒｎ （４）
Ｒｃ ＝∑
ｍ
ｉ ＝ １
Ｒｃｉ （５）
Ｒｎ ＝∑
ｋ
ｆ ＝ １
Ｒｎｆ （６）
根据国际癌症研究机构（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｇｅｎｃｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃａｎｃｅｒ， ＩＡＲＣ）和世界卫生组织［１０］通过全面评价
０３０８ 生 态 学 报 ３５卷
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化学物质致癌性可靠程度而编制的分类系统，Ａｓ、Ｃｄ和 Ｃｒ为化学致癌物，Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ 为非化学致癌物。 Ｐｂ 的
ＲｆＤ′ｊ引自世界卫生组织［１０］，Ｃｕ 和 Ｚｎ 的 ＲｆＤ′ｊ引自 ＵＳＥＰＡ［１１］，Ｃｕ、Ｐｂ 和 Ｚｎ 的 ＲｆＤ′ｊ值分别为 ５×１０
－３ｍｇ ｋｇ－１
ｄ－１， １．４×１０－３ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１和 ０．３ ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１；化学致癌物 Ａｓ、Ｃｄ和 Ｃｒ的 ｑｉ分别为 １５ ｍｇ ｋｇ
－１ ｄ－１，６．１ ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１
和 ４１ ｍｇ ｋｇ－１ ｄ－１。
２．３ 数据统计
本文应用 ＳＰＳＳ １３．０对数据进行处理分析。 为了直观的反应鄱阳湖溶解性重金属的空间分布规律，本文
应用 Ｓｕｒｆｅｒ软件绘制各个重金属的分类张贴图。
３ 结果与分析
３．１ 鄱阳湖水体溶解性重金属含量
鄱阳湖水体中溶解性重金属含量见表 １。 由表 １可知，鄱阳湖水体中溶解态 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ的含
量范围分别为 ０．８４—３．２４、０．０２７—０．０９１、１．７６—４．７４、１．１５—５．０５、０．２０—２．３７ μｇ ／ Ｌ 和７．９９—７７．９９ μｇ ／ Ｌ，均值
分别为 １．４３、０．０５２、２．２１、２．６７、０．８１ μｇ ／ Ｌ和 ２８．８２ μｇ ／ Ｌ。 其中，Ａｓ和 Ｃｄ的均值低于天然淡水水体背景值，但
是 Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ均值均高于天然淡水水体背景值［１２］；按照国家地表水环境质量标准（ＧＢ ３８３８—２００２），研
究区域的 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ和 Ｐｂ均符合国家Ⅰ类水质标准，大部分区域的 Ｚｎ 达到国家Ⅰ类水质标准，仅 ６、３２、
３５、３６、５４、 ５６和 ５８号点的 Ｚｎ 含量超过国家Ⅰ类水质标准，但是符合Ⅱ类水质标准。 上述研究结果表明，鄱
阳湖水体中 Ａｓ和 Ｃｄ的污染较小，而 Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ 均存在不同程度的污染，但是均符合国家Ⅰ、Ⅱ类饮用
水质标准，是理想的饮用水源。
表 １ 鄱阳湖水体溶解性重金属水平 ／ （μｇ ／ Ｌ）
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ
指标 Ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ Ａｓ Ｃｄ Ｃｒ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ
平均值 Ａｖｅｒａｇｅ １．４３ ０．０５２ ２．２１ ２．６７ ０．８１ ２８．８２
最大值 Ｍａｘ ３．２４ ０．０９１ ４．７４ ４．８９ ２．３７ ７７．９９
最小值 Ｍｉｎ ０．８４ ０．０２７ １．７６ １．１５ ０．２０ ７．９９
Ⅰ类水质标准∗
Ｆｉｒｓｔ⁃ｇｒａｄｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ
５０ １ １０ １０ １０ ５０
天然淡水背景值［１２］
Ｓｔａｎｄａｒｄ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｖａｌｕｅ （ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ）
２ ０．０７ ０．５ １．８ ０．２ １０．０
∗国家饮用水质标准（ＧＢ３８３８—２００２）
本研究与鄱阳湖不同时期以及国内外其它淡水水体溶解性重金属的比较结果见表 ２。 与鄱阳湖不同时
期相比，本研究中溶解性重金属的含量高于 ２０１１年鄱阳湖枯水期的水平［７］，这可能是由于丰水期鄱阳湖周边
农田施用的大量化肥以及流域重金属矿区的活动导致大量的重金属流入湖区，致使丰水期重金属水平升高，
这与洞庭湖的研究结果一致［１３］，但是低于胡春华等［３］于 ２０１０ 年在鄱阳湖丰水期的研究结果，这可能是由于
采样时间和区域不同所致，该研究的采样点主要分布于各个支流的入湖口及湖岸。
与国内外其它水体相比（表 ２） ［３，７，１３⁃２２］，鄱阳湖溶解性 Ａｓ的水平低于表中所列水体；Ｃｄ 的水平与太湖相
当，Ｐｂ与洞庭湖相当，但这两种重金属均高于匈牙利的 Ｂａｌａｔｏｎ湖，低于其它水体；Ｃｒ的水平高于太湖、巢湖和
洞庭湖，但是低于其它水体；Ｃｕ的水平与太湖相当，高于巢湖、衡水湖和匈牙利的 Ｂａｌａｔｏｎ 湖，低于其它水体；
Ｚｎ 的水平高于汉江上游、太湖、巢湖、洞庭湖、丹江口水库和匈牙利的 Ｂａｌａｔｏｎ湖，但低于土耳其 Ｈａｚａｒ湖、美国
Ｔｅｘｏｍａ湖和南非的 Ｚｅｅｋｏｅｖｌｅｉ湖。
３．２ 鄱阳湖水体溶解性重金属间的相关关系
鄱阳湖水体中各溶解性重金属之间的相关性分析结果见表 ３。 如表 ３ 所示，Ｃｕ 与其它 ５ 种重金属（Ａｓ、
Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｚｎ）之间均存在显著的相关性（Ｐ＜０．０５），但相关系数都比较低（０．２７—０．５６），这表明 Ｃｕ 的来源或 ／
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和地球化学行为与其它 ５种重金属之间存在一定的相似性，可能是由于其来源多样化所致。 Ｃｕ 空间分布结
果显示（图 ２），鄱阳湖 Ｃｕ的来源主要有长江、信江和饶河，此外船舶航运也是其中一个重要来源。 因为已有
的研究表明，合金制造的船舶含有 Ｃｕ 和 Ｚｎ 两种重金属，他们之间的相关性常用来判断船舶对水质的影
响［２３⁃２４］。 在本研究中，水体中 Ｃｕ和 Ｚｎ之间存在显著的相关性（Ｐ＜０．０５，ｒ ＝ ０．２７），这说明鄱阳湖 Ｃｕ 和 Ｚｎ 的
来源受到船舶的影响。 Ａｓ与 Ｃｒ、Ｃｕ和 Ｃｄ之间都存在显著相关性（Ｐ＜０．０５），Ａｓ和 Ｃｒ之间的相关系数达到了
０．８，这说明鄱阳湖 Ａｓ和 Ｃｒ的来源相同，而且这两种元素的空间分布特征也证实了这一推论（图 ２）。 Ｐｂ 与
Ｃｕ、Ｃｄ和 Ｚｎ之间均存在显著的相关性（Ｐ＜０．０５），这说明鄱阳湖 Ｐｂ与 Ｃｕ、Ｃｄ和 Ｚｎ的来源和地球化学行为存
在一定的相似性。
表 ２ 鄱阳湖水体溶解性重金属浓度与国内外其它地区淡水中的比较
Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｍｅｔａｌｓ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ
研究区域 Ａｒｅａ Ａｓ ／（μｇ ／ Ｌ）
Ｃｄ ／
（μｇ ／ Ｌ）
Ｃｒ ／
（μｇ ／ Ｌ）
Ｃｕ ／
（μｇ ／ Ｌ）
Ｐｂ ／
（μｇ ／ Ｌ）
Ｚｎ ／
（μｇ ／ Ｌ）
参考文献
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
鄱阳湖 Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ １．４３ ０．０５２ ２．２１ ２．６７ ０．８１ ２８．８２ 本研究
鄱阳湖 Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ ３．７７ ４．５８ ４．９２ １７．０５ ［３］
鄱阳湖 Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ １．４９ ０．１０ ０．８１ ０．３０ ３．０１ ［７］
汉江上游 Ｕｐｐｅｒ Ｈａｎ Ｒｉｖｅｒ ６．５６ ０．６４ １２．６８ １２．４６ １０．９７ ［１４］
太湖 Ｔａｉｈｕ Ｌａｋｅ ０．０４７ １．２９ ２．８８ ８．７７ ［１５］
巢湖 Ｃｈａｏｈｕ Ｌａｋｅ ０．８９ ０．７３ １．５５ ７．５６ ［１６］
洞庭湖 Ｄｏｎｇｔｉｎｇ Ｌａｋｅ ４．５０ ０．２４ １．７３ ４．５６ ０．９５ １２．０７ ［１３］
丹江口水库 Ｄａｎｊｉａｎｇｋｏｕ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ １１．０８ １．１７ ６．２９ １３．３２ １０．５９ ２．０２ ［１７］
衡水湖 Ｈｅｎｇｓｈｕｉ Ｌａｋｅ ２．８８ ＢＤＬ ＢＤＬ ０．７７ １０．４８ ＢＤＬ ［１８］
湖，土耳其 Ｈａｚａｒ Ｌａｋｅ ＢＤＬ ５０．１３ ［１９］
湖，美国 Ｔｅｘｏｍａ Ｌａｋｅ ＵＳＡ ＜３３ ２０ ４ ２４ ＜１５ ５９ ［２０］
湖，匈牙利 Ｂａｌａｔｏｎ Ｌａｋｅ， ０．００２ ０．４８ ０．０９ ０．８５ ［２１］
湖，南非 Ｚｅｅｋｏｅｖｌｅｉ Ｌａｋｅ， ７ ＢＤＬ ４ ８８．５ １０．５ ６０．５ ［２２］
ＢＤＬ：低于检测限；“ ”未检测
表 ３ 鄱阳湖水体各溶解性重金属元素间的相关关系
Ｔａｂｌｅ ３ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｍｅｔａｌｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ
元素 Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｓ Ｃｄ Ｃｒ Ｃｕ Ｐｂ Ｚｎ
Ａｓ １
Ｃｄ ０．２８∗∗ １
Ｃｒ ０．８０∗ ０．２５ １
Ｃｕ ０．４６∗ ０．４８∗ ０．４８∗ １
Ｐｂ ０．１１ ０．３７∗ ０．０６ ０．５６∗ １
Ｚｎ ０．０７ ０．２５ ０．０９ ０．２７∗∗ ０．３８∗ １
∗： Ｐ＜０．０１，∗∗： Ｐ＜０．０５
３．３ 鄱阳湖重金属空间分布格局
鄱阳湖溶解态重金属 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｚｎ空间分布规律如图 ３ 所示，不同种重金属之间的空间分布格
局存在差异。 Ａｓ和 Ｃｒ呈现相似的空间分布格局，其峰值均出现在 １号号点（湖口，鄱阳湖与长江交汇处），在
整体上呈现北部大于南部的空间分布格局。 这表明长江对鄱阳湖 Ａｓ和 Ｃｒ的空间分布格局的影响较大，是鄱
阳湖水体 Ａｓ和 Ｃｒ的一个重要来源。 Ｃｄ最大值出现在 ４３ 号点（赣江西支河道入湖处），最小值出现在大湖
面，没有明显的空间分布规律，这可能是由于天然湖泊中 Ｃｄ 迁移性较强，其在沉积物中主要以弱酸提取态的
形式存在，较易从沉积物向上覆水中迁移［２５⁃２６］，而鄱阳湖水流较快，致使鄱阳湖中溶解性 Ｃｄ 随水流移动而呈
现一定程度的均匀分布。 Ｃｕ的高值区出现在靠近长江、饶河和信江入湖口附近及都昌县附近区域，在整体上
２３０８ 生 态 学 报 ３５卷
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图 ２ 鄱阳湖溶解性 Ａｓ、Ｆｅ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ 的空间分布格局
Ｆｉｇ． ２ Ｓｐａｔｉａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ａｓ， Ｆｅ， Ｃｄ， Ｃｕ， Ｐｂ， ａｎｄ Ｚｎ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ
呈现北部和南部高，中部低的格局。 鄱阳湖溶解性 Ｃｕ 的这种空间分布格局是由于长江水中高水平的 Ｃｕ 浓
度，饶河上游（乐安江）的德兴铜矿以及位于信江的永平铜矿开采后的废水［１］，以及都昌县附近区域的人类活
动（主要是船舶航运；因为该区域位于都昌县的一个码头附近，该码头停有大量的渔船、湖上加油站以及船只
３３０８ ２４期 张大文 等：鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局及风险评估
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的维修基地）共同作用的结果。 已有的研究表明，合金制造的船舶含有 Ｃｕ 和 Ｚｎ 两种重金属，他们之间的相
关性常用来判断船舶对水质的影响［２３⁃２４］。 在本研究中，Ｃｕ 和 Ｚｎ 之间的显著相关性，这表明船舶航运是鄱阳
湖重金属 Ｃｕ和 Ｚｎ的一个重要来源。 鄱阳湖溶解性 Ｚｎ在整体上呈现南部大于北部，中间航道区域较高的空
间分布格局，这说明船舶航运对鄱阳湖溶解性 Ｚｎ 的空间分布格局具有较大的影响。 大部分区域（４０％的样
点）溶解性 Ｐｂ的浓度处于 ０．２—０．５ μｇ ／ Ｌ之间，在整体上呈现南部大于北部的空间分布格局。
３．４ 鄱阳湖重金属健康风险评估
鄱阳湖水体中重金属通过饮用水途径所引起的个人年均风险见表 ４。 由表 ４可以看出，由致癌物 Ａｓ、Ｃｄ、
Ｃｒ通过饮用水途径所引起的健康风险值范围分别为 ０．６６ ×１０－５—２．５４×１０－５ ａ－１、０．８６ ×１０－７—２．９１×１０－７ ａ－１、
３．７７×１０－５—１０．１４×１０－５ ａ－１，均值分别为 １．１２×１０－５ ａ－１、１．６６×１０－７ ａ－１和 ４．７４×１０－５ ａ－１。 鄱阳湖所有站点的 Ａｓ
和 Ｃｄ均低于国际辐射防护委员会（ＩＣＲＰ）（５×１０－５ ａ－１）最大可接受风险，而 Ｃｒ 的均值（４．７４×１０－５ ａ－１）接近了
ＩＣＲＰ 的最大可接受风险。 由非致癌物 Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ引起的健康危害个人年均风险中，Ｐｂ 与 Ｃｕ 相差不大，Ｚｎ
最小。 Ｃｕ、Ｐｂ和 Ｚｎ健康风险值范围分别为 １．４１ ×１０－１０—６．１７×１０－１０ ａ－１、０．８７ ×１０－１０—１０．３５×１０－１０ ａ－１、１．６３ ×
１０－１１—１５．８５×１０－１１ ａ－１，均值分别为 ３．２６×１０－１０ ａ－１、３．５４×１０－１０ ａ－１和 ５．８７×１０－１１ ａ－１，均远低于 ＩＣＲＰ 的最大可接
受风险（５×１０－５ ａ－１）。 鄱阳湖由 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ 引起的健康总风险均值为 ５．８８×１０－５ ａ－１，超过了 ＩＣＲＰ
的最大可接受风险，其中由 Ｃｒ引起的健康风险占总风险值比例的 ８０．６１％，Ａｓ 的为 １９．１１％，由 Ｃｒ 和 Ａｓ 两种
元素引起的健康风险之和占总风险比例高达 ９９．７２％。 上述的研究结果表明，鄱阳湖由化学致癌物引起的健
康风险占绝对主导地位；鄱阳湖健康风险最大的是 Ｃｒ，其次是 Ａｓ，由 Ｃｒ 和 Ａｓ 引起的健康风险值比其它重金
属元素高出 ２－６个数量级，这两种元素是鄱阳湖主要的健康污染物，需引起风险决策部门的重视。 本研究的
风险评价结果与胡春华等［３］和李鸣等［５］在鄱阳湖的评价结果一致。
表 ４ 鄱阳湖致癌物质和非致癌物质通过饮用水途径所致健康危害的个人年风险
Ｔａｂｌｅ ４ Ｃａｒｃｉｎｏｇｅｎｓ ａｎｄ ｎｏｎ－ｃａｒｃｉｎｏｇｅｎｓ ｈｅａｌｔｈｙ ｒｉｓｋ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｉｎ Ｐｏｙａｎｇ Ｌａｋｅ
元素 Ｅｌｅｍｅｎｔｓ
Ａｓ ／
（×１０－５ ａ－１）
Ｃｄ ／
（×１０－７ ａ－１）
Ｃｒ ／
（×１０－５ ａ－１）
Ｃｕ ／
（×１０－１０ ａ－１）
Ｐｂ ／
（×１０－１０ ａ－１）
Ｚｎ ／
（×１０－１１ ａ－１）
总风险
Ｔｏｔａｌ ｒｉｓｋｓ ／
（×１０－５ ａ－１）
最小值 Ｍｉｎ ０．６６ ０．８６ ３．７７ １．４１ ０．８７ １．６３
最大值 Ｍａｘ ２．５４ ２．９１ １０．１４ ６．１７ １０．３５ １５．８９
平均值 Ａｖｅｒａｇｅ １．１２ １．６６ ４．７４ ３．２６ ３．５４ ５．８７ ５．８８
４ 结论
（１）鄱阳湖溶解性 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｃｕ和 Ｐｂ均符合国家Ⅰ类水质标准，大部分区域的 Ｚｎ达到国家 Ｉ 类水质标
准，仅少数区域 Ｚｎ处于国家Ⅰ—Ⅱ类水质标准的范围内。
（２）鄱阳湖溶解态重金属存在明显的空间变异性，Ａｓ和 Ｃｒ在整体上呈现北部大于南部的空间分布格局；
Ｃｕ呈现北部和南部高，中部低的格局；Ｐｂ和 Ｚｎ 均呈现南部大于北部的空间分布格局，且 Ｚｎ还呈现中间航道
区域较高的现象。
（３）风险评估结果显示，鄱阳湖 Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｐｂ 和 Ｚｎ 引起的健康年均风险值均低于 ＩＣＲＰ 推荐值，而 Ｃｒ
的个人年均风险值接近 ＩＣＲＰ 推荐值；鄱阳湖由 Ｃｒ和 Ａｓ引起的健康风险之和占总风险比例达到 ９９．７２％，是
主要的健康污染物，需引起风险决策部门的重视。
致谢：感谢中国科学院鄱阳湖湖泊湿地综合研究站在样品采集、处理和分析中给予的大力支持和帮助。
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