随着我国城市化和工业化的快速发展,大量的重金属元素排入环境中,土壤和沉积物作为重金属的重要容纳介质,重金属污染问题越来越严重,如不加以控制会对生态环境和人体健康造成重大危害。想要解决土壤和沉积物重金属污染问题,首要任务就是要全面弄清其污染状况与特征,但目前的研究均侧重于小范围单一采样介质的研究,区域性的研究特别是大范围的河流沉积物重金属污染研究较少,土壤和沉积物两种环境介质中重金属含量与污染的对比分析也较为缺乏。铜陵作为传统矿业城市,土壤和沉积物重金属背景值本就较高,再加上在矿山开发、矿石选矿、矿石堆放等人类活动中重金属的大量排放,使得该地区土壤和河流沉积物重金属污染问题更加突出和尖锐,全面地掌握其污染特征显得愈发必要与紧迫。力求反映矿业城市较大范围的土壤和河流沉积物重金属污染状况,从整体上把握铜陵土壤和河流沉积物两种环境介质中重金属的污染分异特征,以铜陵内24×18km区域作为研究区,选取As、Hg、Pb、Cu、Zn五种元素作为评价要素,采用研究区395个土壤样品和356个河流沉积物样品数据,统计其含量特征并对空间分布和相关性进行分析,进而从污染负荷、生态效应、环境容量三个角度分别选择污染指数法、潜在生态危害评价法、环境容量法对重金属污染状况进行全面的评价。主要结论如下：
(1)铜陵地区土壤重金属含量统计特征：除了Hg以外的其他元素含量平均值远超铜陵地区背景值,且变异性较大,说明土壤中As、Pb、Cu、Zn的含量已经不同程度地受到人类活动的影响,Hg含量还能够反映出自然来源的影响。不同土地利用类型土壤样品中重金属含量总体没有表现出太大的差异,只有其他用地和未利用地中含量略高,城镇建设用地含量略低。这是由采矿废弃地的残留、迁移影响和农业生产重金属排放所致,此外也某种程度说明城镇生活污染不是该区域重金属的主要来源。
(2)铜陵地区河流沉积物重金属含量统计特征：各元素含量平均值均超过长江流域背景值,变异系数均达100%以上,说明河流沉积物重金属含量已经受到较严重的人类影响。
(3)铜陵地区土壤和河流沉积物重金属含量高值区均分布在新桥矿、狮子山矿、铜官山矿等矿区以及铜陵县、顺安镇、新桥镇等城镇区,除了土壤Hg之外各元素低值区均相对较小,或分布在研究区北部,或零星分布在整个区域。两种介质中重金属含量空间分布的差异：①河流沉积物As、Pb、Zn的高值区比土壤大,且高值区比土壤更集国于新桥矿；②河流沉积物Cu高值区面积比土壤小,低值区面积比土壤大；③土壤Hg基本无高值区,大部分区域为低值区,河流沉积物Hg低值区少得多,在铜官山矿集中分布有面积不小的高值区。
(4)相关性分析表明：土壤各重金属元素含量之间除了Pb-Cu不相关外均呈显著性正相关,河流沉积物各重金属元素含量之间除了Pb-Cu、Hg-其余4元素不相关外其余呈显著性正相关,土壤与河流沉积物对应重金属含量之间除了Hg-Hg不相关以外其余均为显著性正相关。说明土壤和河流沉积物As、Pb、Cu、Zn含量空间分布具有一致性,可能来自相同的污染源；土壤和河流沉积物中Hg空间分布差异较大,可基本判断其来源不同一。
(5)不同评价方法对铜陵地区土壤重金属的评价结果存在差异。污染指数法评价结果：除Hg外,As、Pb、Cu和Zn均有不同程度的人为污染,污染程度由大到小依次为Cu、As、 Zn、Pb;区域综合污染指数为2.55,处于中污染状态；空间分析显示污染区几乎覆盖整个区域,其中严重污染区主要分布在矿区和城镇区。潜在生态危害评价法评价结果：Hg由于高背景值和高毒性,处于中等危害状态,其余元素均处于轻微危害状态,程度从大到小依次为As、Cu、Pb、Zn;多因子综合平均值为184.4,处于中等潜在危害状态：空间分析表明大部分地区的综合潜在生态危害性并不太高。环境容量法评价结果：Hg处于高容量状态,Pb处于中容量状态,Zn处于低容量状态,As和Cu处于超载状态,特别是Cu,环境容量接近-0.5,超载较严重；区域综合环境容量为0.276,处于低容量状态；空间分析显示矿区和城镇区域处于低环境容量和超载状态,其余区域还剩余较多环境容量。
(6)铜陵地区河流沉积物重金属污染指数法评价结果：各元素均受到了不同程度的人为污染,污染程度由大到小依次为Hg、As、Zn、Cu、Pb,区域沉积物重金属污染综合指数为4.8,处于重污染状态,总的来看河流沉积物污染状况较土壤更为严重；空间分析显示河流沉积物绝大部分区域都受到了较严重的重金属人为污染。潜在生态危害评价法评价结果：Hg由于其高毒性以及在河流沉积物中的高富集性处于很强危害状态,As处于中等危害状态,Pb、Cu和Zn处于轻微危害状态；多因子综合平均值为365.17,处于强潜在生态危害状态,整体较土壤状况严重；空间分析显示研究区内部轻微生态危害区域和重危害区域并存,重危害区域应该引起人们的重视。环境容量法评价结果：所有元素均有环境容量未被占用,As和Hg处于中容量状态,Zn、Cu、Pb处于低容量状态；区域综合环境容量为0.389,处于低容量的上部,比土壤环境容量略好；空间分析表明显示区域还有不少区域剩余容量较多,但矿区和城镇区则处于容量临界或超载状态。
(7)污染源初步分析表明,研究区人为重金属点源污染源中,矿产开发活动为最主要的污染源,其次为工业企业,最后为城镇生活污染。
