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子牙河水系平原段位于海河流域中南部,经济发达,城市和工业集中,呈现典型的非常规水源补给特点,年接纳污水量达4.66亿吨,其中工业废水与生活污水各占50%。污废水携带大量重金属和有毒有机物等毒害污染物进入水环境中,通过吸附,絮凝等过程沉积于沉积物中。沉积物中毒害污染物具有持久性和生物蓄积性,危害水生生物生长及繁殖,因此研究子牙河平原段沉积物毒害污染物具有十分重要的意义。本文以子牙河水系平原段为研究区域,结合区域非常规水源补给特点与实际情况,共采集39个样点。分析子牙河水系平原段表层沉积物重金属(Cd、Cr、 Cu、Mo、Ni、Ta、Tl、V、W、Zn、Pb)含量,研究重金属污染水平与分布特征,对研究区域进行重金属污染源解析与生态风险评价。基于全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS),建立适用非常规补给河流沉积物的有机污染物筛查方法,筛查子牙河水系平原段表层沉积物有机污染物。筛查结果显示,PAHs检出类别多,检出率高,为子牙河平原段沉积物区域性污染物。采用定量方法分析沉积物PAHs,研究污染水平及分布特征,利用源解析方法判断污染来源,使用评价方法确定生态风险。本文主要得到以下结论：(1)子牙河水系平原段表层沉积物存在重金属富集现象,部分河段存在强的生态风险。研究区域Cd、Cr、Cu、Mo、Ni、Ta、Tl、V、W、Zn和Pb平均含量分别为124.73、0.81、53.45、2.94、31.4、0.67、0.76、63.48、1.44、276.61、53.09 mg·kg-1。与背景值相比,Cd污染最为严重,超标率达100%。空间分布来看,北澧河污染最为严重,滏阳河次之。重金属来源分析表明,Cd、Cr、Cu、 Mo、Tl、Zn、Pb来源与周边地区工业及生活污废水的排放有关。Ni、Ta、W、V未发生明显富集,主要来源于地壳和岩石圈的自然风化。单个重金属元素潜在生态危害顺序为：Cd>Pb>Cu>Tl>Ni>Mo>Cr>Zn>V>W>Ta。滏阳河与北澧河存在强的生态风险,其他河段风险较轻。(2)通过优化色谱分离条件,建立基于全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOFMS),适用非常规补给河流沉积物的有机污染物筛查方法,完成对40种目标标准物的分离与定性。运用方法筛查子牙河水系平原段沉积物有机污染物,共得到2508种化合物,涉及化工原料、PPCPs、农药及PAHs及其取代物等多类物质。检出率达100%的有机污染物有24种,包括酞酸酯类(PAEs)、多环芳烃类(PAHs)、苯并噻吩、己内酰胺及2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)等。统计污染物检出数量,滏阳河、北澧河下游检出有毒污染物数目较高,超过400种。以美国EPA水体优先污染物名单为依据,污染物检出率50%作为分界线,得到12种区域污染物,11种局部污染物。其中区域性污染物PAHs及其取代物检出类别多,检出率高,共检出201种,在所有样点均有检出,检出率高于50%达35种。(3)子牙河水系平原段表层沉积物多环芳烃处于高污染水平,生态风险等级总体较高。各采样点16种PAHs均有检出,总含量在3372～92949μg·kg-1之间,平均含量达16626μg·kg-1,中高环PAHs含量比例高于低环。各支流中牛尾河PAHs总量最高,北澧河次之。对子牙河水系平原段表层沉积物PAHs源解析,PAHs主要来源于汽油、柴油等化石燃料不完全燃烧。子牙河水系平原段表层沉积物处于高生态风险等级,对生物存在潜在危害。