近日，云南大学张虎才研究团队在国际知名环境与生态领域期刊Science of the Total Environment (2022年影响因子/JCR分区：10.753/Q1)以“Contamination and eco-risk assessment of toxic trace elements in lakebed surface sediments of Lake Yangzong, southwestern China”，中国西南阳宗海表层沉积物毒素微量元素污染与生态风险评估)为题在线发表了关于阳宗海研究的成果。

毒素微量元素（TTE）是水生生态系统中一个持续存在的环境问题。阳宗湖作为云南九大高原湖泊之一，对于维系周边地区生态环境具有意义重大。同时，阳宗海是储有超过6亿立方米的淡水水体，是湖区周边近百万人口的主要淡水资源。近年来，随着工业发展，阳宗湖受到严重污染，特别是2008年含砷废料尾矿的泄漏事故，直接造成湖泊水体遭受严重污染，水质一度降为劣五类。长期跟踪调查研究表明，经过化学絮凝修复后，虽然水体中有毒元素含量已大大降低，但未知来源的TTE富集于沉积物中，二次污染的风险仍然是险峻的环境问题之一。

本研究中我们将生态环境指数与多重统计分析相结合，首次针对高原湖泊开发了稳健回归模型，在确定了局部地球化学背景浓度的基础上，分析、探讨了阳宗海现代沉积物中11种TTE的污染程度和生态风险。结果表明，通过粒度和元素标准化获取的背景值范围很好的提高了污染评估的准确性(图1)。

图1. 基于稳健回归和沉积物粒度标准化岩芯数据的TTE局部背景和阈值

本文提出了全新的污染评估指数(PCR体系)，是兼具空间分析和污染权重属性分析的有效工具。评估结果显示，阳宗海存在两种不同的TTE污染模式。在不同湖区，砷和铅污染分别占主导地位。湖泊北部和西南湾的污染水平要明显高于湖泊的其他区域。严重的砷污染集中在湖的西南部(图2)。其他TTE表现出(Cd、Cu、Pb)略有至中等富集等级，并从湖区的西北部到东南部逐渐减少。结合历史观测数据和SEM和XRF分析结果，还可以观察到砷的迁移和再分布。PCR为污染和风险评估提供了一种新思路，对环境污染的定义更为敏感。未来，对于污染状态的精确定义还需要通过额外的环境研究和测试进行验证，建立我国不同湖区的沉积物基准和背景值刻不容缓。

图2. 人为污染TTEs的PCR和ERF贡献以及阳宗海的生态环境状况

针对湖泊沉积物污染溯源，本文首次考虑了岩性、有机质、盐度和数据离群值等因素对传统统计量化分析结果的影响。结合Pb稳定同位素分析，朔源模型（Granulometrically normalized-PCA/PMF）表明，阳宗海主要的TTE污染物来自三种类型的人为来源：矿石冶炼、尾矿泄漏和煤炭消耗。其中砷污染可能主要归因于长期的富砷废水输入和尾矿堆泄漏。多种TTE污染物（如As、Cd、Cu、Pb和Zn）主要归因于近几十年的煤炭消耗和矿石冶炼(图3)。同时指出：对于沉积速率较慢的湖泊而言，在未固结和较松散的沉积层内，流域内早期人类活动可能会导致粒度指标对岩性的响应失真。有机质富集层内活跃的微生物地球化学作用可能会引起TTE的迁移，导致背景值建立偏差。因此，需要通过长尺度的岩芯地球化学研究确定不同区域的湖泊沉积物的本地基准，是未来开展湖泊水生生态系统TTE污染评估的必要手段。

图3. 通过PMF和PCA量化的不同TTE的来源

研究结果表明，在对人为以毒素元素砷有效压制治理后阳宗海湖泊污染治理及生态响应将会是未来一项长期且艰巨的任务，TTE的二次释放与生物富集过程都将产生重大的生态环境影响，并将形成长期和重大的生态与水安全隐患。我们正在集成近10年来的分析监测数据和持续的研究，建立阳宗海污染及已有治理工程后污染物变化的理论模式，为湖泊污染及生态变化和修复提供科学的理论并提出实践方案。

研究工作得到云南省社会发展项目“基于湖泊治理与流域生态修复的核心关键技术研发” (202103AC100001)和云南省领军人才项目“云南高原湖泊演化与水安全研究”(2015HA024)的共同资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157031

威廉希尔、高原湖泊生态与治理研究院 供稿