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随着我国城市化进程的加速发展，在点源污染收集、处理不断完善情况下，由城市地表径流产生的非点源污染对水环境的影响正日益凸现。经济发展和城市化进程的加快，加速了城市区域内不透水地表的形成，导致了城市在降雨后地表径流可迅速生成，尤其是暴雨径流可迅速对城市地表进行冲刷，形成暴雨径流污染。径流中含有悬浮物、有毒物质、营养物质、耗氧物质、油脂类物质等多种污染物，随径流排入城市受纳水体中，成为城市水体污染的重要来源。我国的多数城市由于历史的原因大多采用了雨污合流制排水系统，在合流制排水系统中溢流污染来源相当复杂，即包括生活污水、工业废水和市政污水，还包括地表降雨径流以及其所冲刷的城市地表累积的污染物，最后还包括旱季在合流管道中所累积的沉积物。可以看出溢流污染中含有大量污染物，当雨水比较大时，溢流污染物直接排入受纳水体，将导致水体再次受到污染。因此，合流制排水系统污水溢流污染己成为制约受纳水体水质改善的主要因素。城市化和工业化进程也使得大量的重金属污染物通过城市径流的溢流排放、大气沉降等多种途径排入了城市受纳水体之中，给城市湖泊带来了很高的重金属污染负荷。水体沉积物是重金属元素的重要载体，其含量高低能够反应水系环境质量状况，水系沉积物重金属污染评价是地表水环境污染研究的重点。本文选择长江中下游，水网密布、水体富营养化严重、正处于快速城市化的武汉市，以东湖为研究对象，通过对溢流水质、悬浮物和湖泊沉积物的监测，利用LV曲线、地累积指数法、归一化法、潜在生态风险评价法等多种分析方法分析了溢流污染过程、成因及形成机制，溢流污染对水环境的影响，以及东湖沉积物中重金属污染物的污染程度和污染来源，探讨重金属在溢流污染物-湖泊沉积物系统中的环境行为。研究表明：
(1)TP、TN、COD属于与颗粒物(TSS)含量密切相关的项目，其浓度变化曲线基本一致，在降雨过程中浓度变化范围较大，且污染物浓度峰值滞后于降雨径流的峰值。初期径流污染严重，具有明显的初期冲刷特征。溶解性污染物的浓度变化曲线具有各自的特点，DTN、NH3-N、PO4-P表现为在溢流的初期污染物浓度迅速降低，并在较短的时间内趋于稳定；NO3-N、DTP的浓度没有随溢流排放时间的增加而迅速降低，反而在溢流的后期有增长的趋势。DTN、PO4-P、NH3-N表现出一定的初期冲刷效应，NO3-N、DTP、DCOD没有表现出初期冲刷效应。
(2)在东湖沉积物的垂直分布中，排污口附近Co元素含量较为稳定，Cr、Ni随沉积物深度变化有小幅的波动，Cu、Pb、Zn随沉积物深度变化呈现出显著的波动规律，主要重金属污染物(Cu、Pb、Zn)的垂直分布特征表现为中层>表层>底层的趋势；湖中心处Co、Cr、Ni元素含量较为稳定。Cu、Pb、Zn随沉积物深度变化呈现出显著的波动规律，主要重金属污染物(Cu、Pb、zn)的垂直分布特征表现为表层>中层>底层的趋势。总磷和OM在排污口处垂直分布规律表现为：中层>表层>底层，在湖心处垂直分布规律表现为表层>中层>底层。排污口处总磷和OM曲线波动性比湖心处强，也说明了排污口处人为来源的随机性，排污口处的曲线变化规律也从侧面反映了人为的点源排放的规律性。
(3)利用东湖沉积物对东湖附近人类历史活动的记录可以得出：东湖20世纪60年代之前东湖重金属含量较低，水质较好；20世纪60年代至80年代末90年代初人口剧增、城市化进程的加快导致了东湖重金属污染的急剧恶化；20世纪80年代末90年代初至今随着对东湖污染治理的深入，排污口处的重金属污染元素排放量骤减，东湖的污染问题得到一定缓解，但是Cu、Pb、Zn在排污口处的污染程度仍较高，Pb、Zn的污染在湖心处没有得到有效的改善。
(4)在东湖沉积物的水平分布中，Cu、Pb、Zn、P这4种元素呈现出显著的相关性，从排污口到湖心处呈现明显的衰减趋势，在S3和S4处的含量值达到最大，并且在S3和S4处不同深度的值有较大的变化，其来源受人为活动影响严重；Co、Cr、Fe、Ni相关性明显，4种重金属元素的含量从排污口至湖心处没大幅变化，在同一采样点的不同深度也没有较大范围的波动，其来源基本不受人为活动影响。
(5)通过地累积指数分析，zn、Cu和Pb污染程度大于Co、Cr、Ni，排污口的污染程度大于湖心处，总体表现为在排污口处重金属的污染程度为Zn>Cu、Pb>Co>Ni、Cr，在湖心处为Pb>zn>Co>Cu>Ni>Cr；通过潜在生态风险分析，东湖重金属污染物中对东湖污染风险最大的为Cu、Pb和Ni，且从排污口到湖心处表现为递减的趋势，其中Cu、Pb受人为活动影响较为严重，应作为东湖治污的重要目标。20世纪中叶随着工业生产的快速发展重金属(Cu、Pb和Zn)污染程度显著增加，近些年一系列污染控制的提出和实施使污染程度有所减缓，但排污口处污染程度仍较为严重。随着污染控制力度的加大，新型能源的使用，排污口处的污染程度有望进一步降低。
(6)溢流对湖泊沉积中磷的含量有重要影响，是湖泊沉积物中磷的富集以及湖水富营养化主要因素；溢流对于湖泊排污口处沉积物中重金属污染有着相当重要的影响，通过水体的迁移作用导致对湖心处的重金属污染仍有影响，虽然影响程度较之排污口处有所降低，但是溢流仍然是湖泊重金属污染的主要来源。