太湖位于长江中下游地区，湖泊水面面积达2338 km²，流域总面积36 985 km²，是我国五大淡水湖之一。太湖流域是我国人口稠密、经济最发达和城市化程度高的地区之一，在我国社会经济发展中具有举足轻重的地位^[1]。太湖也是国家确定的“三河三湖”水污染防治的重点湖泊之一，更是江苏省水污染防治的重中之重。 20 世纪 80 年代以来，随着社会经济的发展，尤其是工业化与城市化进程的加快，太湖水质明显恶化。据相关报道，污染物通过入湖河流进太湖的比重占70%以上。因此，控制入湖河流的污染物是实现太湖治理目标的关键^[2]。

2009年初《太湖流域15条主要入湖河流水环境综合整治规划总本》编制完成，为从源头上控制和减轻太湖污染的理念及工作奠定了基础^[3]。但在具体工作实践中，由于太湖主要入湖河流所在的湖体西部区域地势平坦，河网较为密集，相互交错，给污染源分析带来一定的困难，有关河网区重金属污染现状及分布特征的研究较为欠缺。据目前相关研究来看，以太湖流域入湖河流为研究对象的报道较多集中在入湖河道污染通量和水质评价方面^{[4, 5, 6]}。然而在相关研究中发现，部分入湖河流以及入湖湖湾处重金属的污染状况依然严峻^[7]，所以对于入湖河网重金属的研究工作十分必要。本研究选取入湖河流流量较大的殷村港作为研究对象，通过对河流沿程沉积物中营养元素及重金属的分析，探明殷村港河流沉积物中营养盐和重金属污染状况及其污染源产生的主要区域。为太湖流域污染防治以及流域管理提供科学依据。 1 材料与方法 1.1 研究区域及采样点位

殷村港全程20 km，途径宜兴市的和桥镇、万石镇和周铁镇，是20世纪70年代为滆湖泄洪而开挖的人工运河，平均年径流量达11亿m³，位居主要入湖河流的首位。据估算，殷村港所携带的污染物占太湖入湖负荷的20.1%，总磷占19.7%，总氮占17.8%^[8]。2012年8月，在殷村港共采集17个点位的表层沉积物。具体采样点位见图 1。

图 1 采样点地理位置图 Figure 1 Geographic position of sampling sites

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沉积物样品经冷冻干燥机干燥后，用玻璃棒压散，剔除砾石等较大杂质，四分法取其1/4作为实验样品，经研钵研细过200目尼龙筛后，储于聚乙烯瓶中待测。

重金属含量：用HNO₃/HCl/HClO₄消化沉积物样，ICP-OES（OPTIMA 8000DV）测定Cu、Zn、Pb、Ni、Cr含量。总磷（TP）含量用SMT法测定,总氮（TN）、总有机碳（TOC）含量用元素分析仪（Vario MACRO 型）测定，并且计算有机碳与总氮的比值（C/N）。3个平行样品之间相对标准偏差均保持在10%以内，所有分析结果均以沉积物干重计。所得数据采用Excel 2010、SPSS 17.0软件进行统计分析。 1.3 营养元素环境评价

有机指数常被用作评价水域沉积物环境状况的指标：

有机指数=W_（TOC）×W_（ON）

式中：W_（TOC）为有机碳质量分数；W_（ON）为有机氮质量分数，W_（ON）=0.95W_（TN）（W_（TN）为总氮质量分数），W_（ON）也是衡量湖泊沉积物是否受氮污染的重要指标。

参照太湖有关资料^[9]和国内相关标准^[10]，结合实际情况制定如下评价标准（表 1）。

表 1 水体沉积物有机指数评价标准 Table 1 Evaluation criteria of organic index in sediments

表选项

地累积指数（I_geo）是Muller^[11] 提出的研究水环境沉积物中重金属污染状况的定量指标，实质是以实测重金属含量除去其相应天然含量或背景含量，得到因人为活动所造成的重金属总富集程度，地累积指数与相应的污染程度具体划分见表 2。计算公式为：

表 2 地累积指数 （I_geo） 与污染级数 Table 2 Index of geo-accumulation and pollution grades

表选项

I_geo=log₂[C_n/（1.5B_n）]

式中：C_n为元素n在沉积物中实测值，mg·kg^-1；Bn为沉积岩中该元素的地球化学背景值，本文采用太湖流域土壤重金属自然本底值作为标准值进行评价（见表 3）。

表 3 土壤重金属背景值^[12]（mg·kg^-1） Table 3 Background values of heavy metals in soils （mg·kg^-1）

表选项

殷村港表层沉积物中TN和TP含量变化见图 2。殷村港沉积物中TN含量1.11~3.29 g·kg^-1，均值2.11 g·kg^-1，变异系数29％。TP含量1.08～2.68 g·kg^-1，均值1.56 g·kg^-1，变异系数29％。TOC含量变化见图 3。殷村港沉积物中TOC为 11.36～40.88 g·kg^-1，均值为27.75 g·kg^-1。

图 2 殷村港表层沉积物中 TN、 TP 含量特征 Figure 2 Concentrations of TN and TP in surface sediments from Yin Cun Gang river

图选项

图 3 殷村港表层沉积物中 TOC 含量特征 Figure 3 Concentrations of TOC in surface sediments from Yin Cun Gang river

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C/N通常用于区分沉积物中内源和外源有机质来源的参数。一般认为C/N>10时沉积物有机质以外源为主，C/N＜10时以内源有机质为主，C/N≈10时外源与内源有机质基本达平衡状态^{[13, 14]}。由图 4可见，殷村港沉积物中C/N均值为13.6，波动范围7.92～26.67，表明殷村港有机质主要来自于外源输入。

图 4 殷村港表层沉积物中 C/N 值 Figure 4 Ratios of C/N in surface sediments from Yin Cun Gang river

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从地理位置上看殷村港起源于滆湖，滆湖渔业养殖产生的大量养殖废水是殷村港及连通河流的重要污染来源之一^[15]。此外，在实际调查中发现由于沿河区段缺少必要的污染拦截控制措施，在沿河居民居住区出现生活污水、垃圾等污染物直排入河现象。

对沉积物中TN、TP与TOC进行相关分析发现（表 4），TOC与TN呈极显著正相关（P＜0.01），而与TP无显著相关性。由此可见，沉积物中TN沉积与TOC环境行为近似。

表 4 殷村港表层沉积物中 TN、 TP 与 TOC 的相关矩阵 Table 4 Correlation matrix between TP,TN and TOC in surface sediments from Yin Cun Gang river

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殷村港表层沉积物中重金属含量特征见表 5。Cu、Zn、Pb、Ni和Cr平均浓度分别为89.37、150.95、 42.19、39.96、78.87 mg·kg^-1，所测5种重金属元素含量在世界湖泊沉积物微量金属的范围（WCTMEL）及效应浓度低值（ERL）和效应浓度中值（ERM）之间，Cu、Zn、Pb、Ni和Cr分别超出毒性参考值（TRV）5.6、1.4、1.4、2.5倍和3.0倍。本研究中重金属含量均值高于湖心区，与百渎港、漕桥河及太湖西岸等相关研究结果具有一致性。

表 5 殷村港表层沉积物中重金属含量特征 Table 5 Concentrations of heavy metals in surface sediments from Yin Cun Gang river

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对殷村港中各金属平均含量进行相关分析（表 6）可知，沉积物中Cu-Zn、Cu-Ni、Ni-Cr间均极显著相关（P＜0.01），Zn与 Pb、Ni、Cr之间也存在着相关性（P＜0.05），说明相关重金属具有相似的环境行为。由于元素含量差别较大，对每种重金属污染来源尚需深入分析。此外，沉积物中各金属与TOC之间相关性均不大，表明在所调查沉积物中这些重金属与TOC并无明显同源性，原因可能是沿河周边工业排放无机重金属废水导致。

表 6 殷村港表层沉积物中各金属与 TOC 的相关矩阵 Table 6 Correlation matrix between heavy metals and TOC in surface sediments from Yin Cun Gang river

表选项

根据表 1对殷村港各样点进行分析（图 5）可知，殷村港水体有机指数较高，均值为0.58，远大于Ⅳ级标准，有机污染十分严重，最高值出现在S15点位。

W_（ON）均值为0.20，属有机氮污染范畴，极值同样出现在S15点位，该采样点位于万石镇下游区域，且有机指数在通过S11点位（万石镇）后呈现上升趋势。这可能是来自城镇生活有机污染物通过河流的携带作用在该区域沉降导致的。

图 5 殷村港表层沉积物有机指数和 W(ON)分布特征 Figure 5 Characteristics of organic index and W(ON) of surface sediments from Yin Cun Gang river

图选项

地累积指数评价结果见表 7。可见Cu污染较高，达到中-强污染级别，其次是Pb和Zn，出现中度污染，Cr和Ni基本属于无污染状态。因此，Cu对殷村港重金属污染贡献较大。结合太湖柱状沉积物重金属含量分布研究结果，其底层至表层重金属浓度逐渐增加，而且表层沉积物中重金属增加趋势明显，据此认为是周边区域电镀、有色金属工业的发展所导致^{[19, 22]}。

表 7 殷村港表层沉积物重金属地累积指数与分级 Table 7 Index of geo-accumulation and its grades in surface sediments from Yin Cun Gang river

表选项

（1）殷村港沉积物中TN含量1.11~3.29 g·kg^-1，均值2.11 g·kg^-1，变异系数29％；TP含量1.08～2.68 g·kg^-1，均值1.56 g·kg^-1，变异系数29％；TOC含量11.36 ～40.88 g·kg^-1，均值为27.75 g·kg^-1。TOC与TN环境行为近似，TN沉积与有机物沉积相伴。

（2）殷村港有机质主要来自于外源输入，有机指数均值为0.58，远大于Ⅳ级标准，有机污染十分严重，最高值出现在S15点位。W_（ON）均值为0.20，属有机氮污染范畴，极值同样出现在S15点位。

（3）殷村港沉积物中Cu、Zn、Pb、Ni和Cr平均浓度分别为89.37、150.95、42.19、39.96、78.87 mg·kg^-1。Cu污染水平处于“中-强”污染等级，其次是Pb和Zn处于中度污染，Cr和Ni基本属于无污染状态。