当前世界环境

介绍

Banjir Kanal Barat (BKB)河是加朗河流域的一部分。BKB河上游位于印度尼西亚中爪哇省三宝垄县的Ungaran山脚下，包括三个区，即West Ungaran区，East Ungaran区和Bergas区(中央统计局，三宝垄县，2019年)。BKB流域周围的大部分地区用于定居点、工业区和饮用水源(Haeruddin)等, 2019)。为了调查BKB河的污染状况，进行了许多研究(海洋和渔业部，2015;Ujianti, 2016;Haeruddin等, 2019)。此外，据报道，研究仍局限于河流中金属浓度和河流中水生物群的生物多样性(Tungka, 2016;Haeruddin等.， 2016)，这些仍在部分研究中。此外，Harding(1992)指出，海洋环境质量的确定只能通过综合分析评估对测量结果的各种反应来确定。查普曼和朗(1983)在Long和Chapman(1985)报告说，对现代沉积物质量的分析应包括三类测量，即沉积物中物质的浓度、沉积物样品的毒性和底栖生物群落结构的变化。帕尔马等.，(2014)指出，对水生生态系统污染的研究不仅限于分析水中的污染水平，除了分析生态毒理学状况外，还必须伴随着对沉积物中污染物积累的研究。

沉积物中物质浓度的测量可能不会显示生物损伤;因此，有必要确定污染的程度和性质，而生物群群落结构分析可能会混淆。此外，由于捕食、竞争、气候变化和其他各种非污染因素，这将导致群落结构的变化。单独测量底栖生物群落结构不适合用于确定污染物的影响。由于有毒化学物质的影响、各种环境因素(温度、盐度、溶解氧)的变化、沉积物质地和水深的多样性或各种生物因素(如招募周期、捕食和竞争)的影响，可能会出现特定生物群的存在或不存在(Long和Chapman, 1985)。Chapman(1988)对沉积物进行的综合分析仅限于确定该区域是否受到污染，而delValls使用的综合分析则不确定污染程度等。(1999)仅限于根据RTR(参考比率)的值来确定污染量。

加利福尼亚大学海洋污染研究实验室(2003年)在圣地亚哥市中心、安克雷奇和Switzer Creek的码头的B街/百老汇地区进行的沉积物分析似乎更为发达。从那时起，研究人员将污染物的生物积累作为综合分析的一个组成部分。综合沉淀物分析的利用一直沿用至今，目前Hyland采用的就是这种方法等， (2000)， Haeruddin (2006);Buruaem等.，(2013)，帕尔马等.， (2014)， Barhoumi等,(2016)。

本研究分析了BKB河沉积物中金属的浓度、对底栖生物的毒性以及各种金属对底栖生物丰度和生物多样性的影响。本研究采用沉积物中金属的浓度、毒性及其对底栖生物多样性和丰度的影响这三个组成部分的综合评价方法，对BKB河水生资源(生物群和环境)的管理具有重要意义。

材料与方法

研究材料使用的沉积物是从BKB河的三个观测站采集的，每个观测站都有三个重复。1站(1101106985;-6.955531)位于横跨BKB河的北主桥YosSoedarsoStreet下。第二站(110.401309;-6.996587)位于根东八头南一街附近的河边。第三站(110.387141;-7.017227)位于Kali Pancur上苏哈托纪念碑附近桥下的河中。参考站(110.402476;-7.154663)位于Kali Garangriver上游，靠近GedongSongo和Prambanan Street上横跨Kali Garang的桥梁。(地图载于附录1)沉积物是用涂有聚四氟乙烯的抓斗收集的，以防止抓斗金属材料污染沉积物。 Sediment samples were collected from the surface substrate to a maximum depth of 5 cm. Sediment collected is put into a dark PE plastic bag, in order to protect against photooxidation. Then it was placed in a cooler box and transported to the laboratory. In the laboratory, the sediment is preserved by cooling in a freezer at a temperature of -10 to -15ºC.

根据APHA、AWWA和WPCF(1989)的方法分析沉积物中的重金属浓度。分析的重金属类型包括总Cr、Cd、Pb、Cu、Fe、Mn和Zn。采用原子吸收分光光度计(APHA, AWWA和WPCF (1989) Part 3000)分光光度法对所观察沉积物中的金属含量进行化学分析。

尽快进行了重金属浓度分析。但是，如果无法进行分析，则将沉积物样本保存在冰柜中，直到分析完成为止。为了防止沉积物中有机物对金属分析的影响，除金属Pb外，其余均采用硝酸盐酸消解法(APHA, AWWA和WPCF Part 3030 E, 1989)。而铅的消解则采用硝酸。

底栖动物群落结构包括大型底栖动物丰度(个体/m)^3.)，以及从每个地点获得的底栖生物样本的多样性，包括Shannon-Wiener多样性指数分析。对每个观测站发现的各种底栖动物的鉴定使用了各种鉴定关键书籍，如Dance(1977)、Eisenberg(1979)、Abbott(1991)和Durma(1998)。

为了观察沉积物和孔隙水对水生生物群的影响，进行了毒性试验。其中包括生长抑制试验小球藻sp孔隙水沉积物中的藻类(CEA, 1993)和血蛤重埋失败的毒性试验(AnadaragranosaLinn.)的基底/沉积物(CEA, 1995)。毒性试验是在室温条件下进行的，有持续的黑暗照明，根据自然界中沉积物的条件，它总是黑暗的。

在污染和未污染(参考)地区之间的结果差异使用比较检验，主要是适当的统计检验。为此，首先对得到的数据进行检验，看数据的方差是否均匀，是否按正态分布分布。如果数据是异质异常分布，则使用非参数检验对数据进行分析。

比较检验中要检验的统计假设为:

H₀:在参考位置和疑似污染位置观察到的变量之间没有显著差异

H₁:参考地点与疑似污染地点的观测变量有显著差异。

试验的置信区间(a)最大为5%。此外，方差分析的结果随后以表综合成分分析的形式进行总结。如果沉积物化学、大型底栖动物群落结构和毒性三个组成部分的方差分析结果与对照有显著差异，则沉积物化学、毒性试验和生物群群落结构三个组成部分的方差分析结果为阳性。相反，当它没有显著不同时，它被认为是一个负号。为了更方便地从所获得的数据中得出结论，需要编制反应分类表。在1列均为正的情况下，可以认为观测站内的区域已经受到污染，并对个体(导致血蛤重埋失败，干扰藻类生长)和种群(生物群结构的变化)产生了影响。因此，需要这种适当的处理，以便改善正在监测的分水岭的状况。此外，这种破坏不能继续造成更严重的后果，例如特定生物群的灭绝。

如果正列仅为生物区系结构，而另外两列为负列，则可以认为被监测区域内生物区系结构的变化可能是由竞争、捕食等自然因素引起的。当只有化学物质浓度柱呈阳性时，即了解污染区所含物质的浓度高于再生站，但尚未影响到海洋生物群的个体或种群。因此，监测/当局必须注意这一领域。表1总结了上述每种情况的结论。

表1:基于泥沙综合分析方法结果的泥沙污染状况判定标准

不。	C	T	SK	结论
1.	-	-	-	沉积物质量仍然良好，不会对个体或水生生物群落造成不利影响
2.	+	-	-	沉积物受到污染，但尚未对个人或水生生物群群落造成不利影响
3.	+	+	-	沉积物受到污染，对个体有不利影响，但没有破坏水生生物群群落的结构
4.	+	+	+	沉积物受到污染，对个体产生不利影响，并破坏水生生物群群落的结构

信息:
C =污染物浓度
底栖生物群落结构
毒性
+ =与参考站明显不同
- =与参考站无显著差异

污染较严重的地点和未受污染的参考地点的数据之间的比率，即参考比率(RTR)值，是一种用于对每个地点的污染程度进行排序的技术。

结果与讨论

结果

BKB河三个沉积物采样站的采样结果显示了金属浓度:镉、铬、铜、铁、锰、铅和锌，如表2所示。

表格2：BKB河沉积物中各类金属的浓度(mg/kg)

站	属性	Cd	Cr	铜	菲	锰	Pb	锌
我	平均	0.05	7.33	32.27	2098.10	238.18	18.78	0.05
	SD	0.00	1.45	8.36	41.78	217.61	27.13	0.00
2	平均	0.05	8.34	29.70	2060.43	7.18	56.23	0.05
	SD	0.00	2.65	5.05	202.97	10.15	39.10	0.00
3	平均	0.05	6.37	34.90	2010.73	1.00	35.62	0.05
	SD	0.00	1.18	10.78	140.87	1.65	41.09	0.00
参考	平均	0.05	5.58	27.02	1470.74	1.30	18.82	0.05
	SD	0.00	4.78	3.54	131.55	0.77	9.67	0.00

表2显示，BKB河中铁和锰的最高平均浓度位于第1站。镉和锌的浓度未被检测到，因此取了仪器准确度的一半的值(Gilliom和Helsel, 1986)。第三站的铜浓度最高。虽然2号站的铬和铅浓度最高，但铬和铅被认为来自西蒙根工业区的活动(Haeruddin, 2019)。在Simongan工业区，若干活动有可能产生含有Cr和Pb金属的废物，即制药工业、钢管工业、纺纱工业和各种工业(www.media.neliti.com)。铬、铁和锰的浓度在III站最低，铅的浓度在i站最低，几乎所有类型的金属，除了III站的铅最低。这是怀疑有关系的位置站，之间的上层和其周围的位置，这可能是没有金属污染源。

对大型底栖动物群落的结构进行了研究，以了解个体的丰度、多样性、均匀性以及是否存在一种类型的优势。现场采样结果见表3。由表3可知，大型底栖动物个体丰度最高的是i站，多样性指数最高的是III站。大型底栖动物丰度最低的是III站，平均多样性、均匀度和优势度指数最低的是参考站。

所发现的大型底栖动物类型包括9属，即:Brotiacostula，黑素色，黑素色，黑素色，黑素色，黑素色，黑素色，黑素色，黑素色,Turitellacommus。最丰富的类型是Melanoidesacrea和Turitellacommunis而最稀有的类型是Pantherinalmelanoides和Melanoidessp。

表3:观测站个体丰度平均值和标准差(ind / m3)、多样性指数、均匀度指数和大型底栖动物优势度指数

站	基准	丰富	多样性	均匀度	优势
	测量		指数	指数	指数
我	平均	5.053	0.86	0.39	0.49
	SD	2720.39	0.11	0.05	0.08
2	平均	613	1.02	0.47	0.38
	SD	234	0.06	0.03	0.04
3	平均	467	1.08	0.49	0.37
	SD	227	0.08	0.04	0．02
参考	平均	575	0.82	0.37	0.29
	SD	21	0.08	0.04	0.01

测定小球藻在孔隙水沉积物中生长抑制百分比及血蛤重埋失败的毒性试验结果(Anadaragranosa)暴露于从BKB收集的沉积物的情况见表4。

表4:生长抑制的百分比(%)小球藻孔隙水沉积物中的Sp.与沉积物中血蛤重埋失效

Stasiun	生长抑制(%)		重埋失败(%)
	平均	SD	平均	SD
1	79.79	0.21	36.67	5.77
2	90.72	0.24	60.00	10.00
3.	69.62	0.19	20.00	0.00
参考	61.37	0.78	33	5.77

表4显示了藻类的生长抑制率(%)小球藻Sp在孔隙水毒性试验及重埋失败(%)Anadaragranosa林)。平均藻类生长抑制率最高的是II站，最低的是参考站。同样，平均重埋失败率最高的是II站，最低的是参考站。

参考站与ⅰ、ⅱ、ⅲ站沉积物化学成分、大型底栖动物群落结构和沉积物毒性试验的对比试验，由于数据不按正态分布扩散，且数据方差不均匀，采用Mann-Whitney非参数检验统计量。参考站与I、II、III站沉积物化学成分、大型底栖动物群落结构和沉积物毒性试验对比试验结果见表5。

表5:采用Mann Whitney非参数检验统计量对沉积物化学成分、群落结构和毒性试验的对比检验结果

测试组件	参考资料与第一站	参考资料与第二站	参考文献与第三站	结论
沉积物化学	ns	ns	ns	各监测站的沉积物质量仍然良好
群落结构	ns	ns	ns	各站的社区结构仍然良好
毒性试验	ns	ns	ns	沉积物孔隙水和各测站沉积物对水生生物的生存和生长尚未构成威胁

注:ns =在置信水平(α) 5%下，检验结果无显著差异。

虽然总体变量差异不显著，但综合分析分量各组成元素对比结果显示，沉积物化学成分中，1、2、3个站点的铁元素与参考站点存在显著差异。

群落结构分量中，ⅰ站大型底栖动物丰度与参考站差异显著，ⅱ站和ⅲ站多样性指数与参考站差异显著，ⅱ站和ⅲ站均匀度指数与参考站差异显著，ⅰ站、ⅱ站和ⅲ站优势度指数与参考站差异显著。
在毒性试验成分中，有一种抑制藻类生长的成分小球藻sp.与参考站I、II和III的差异显著。在重埋失败中，II站的血蛤与参考站有显著差异。如果将每个组件的每个元素制成表格，结果如表6所示。

表6沉积物各组成元素化学成分、群落结构和毒性对比试验结果。

组件测试	参考资料与第一站	参考资料与第二站	参考文献与第三站
沉积物化学
Cd	ns	ns	ns
Cr	ns	ns	ns
铜	ns	ns	ns
菲	年代	年代	年代
锰	ns	ns	ns
Pb	ns	ns	ns
锌	ns	ns	ns
群落结构
丰富	年代	ns	ns
多样性指数	ns	年代	年代
均匀度指数	ns	年代	年代
优势度指数	年代	年代	年代
毒性试验
抑制藻类生长	年代	年代	年代
安葬失败	ns	年代	ns

注:s/ns =在置信水平(α) 5%下检验结果有差异/无显著差异。

上述表6的数据显示，在5%的置信水平(α)下，沉积物的化学成分、群落结构和沉积物毒性没有显著差异，因此可以认为所分析的三种成分没有显著差异，因此可以得出结论，所研究的BKB河沉积物质量仍然良好，没有对个体或水生物群群落造成不良影响。尽管如此，RTR(表6)表明，所有测试组件的比率一般都大于1。RTR大于1表示测试组件的值超过参考值。各站点沉积物化学成分、群落结构及毒性试验RTR值见表7。

表7沉积物化学成分、群落结构和毒性试验RTR值

测试组件	参考资料与第一站	参考资料与第二站	参考文献与第三站
沉积物化学	31.15	5.82	4.47
群落结构	3.14	1.22	1.00
毒性试验	1.21	1.65	0.87
RTR平均	11.83	2, 90	2、11

讨论
铁、锰、铅、镉、锌和汞;砷和硒等类金属是沉积物中可发现的污染物类型(美国环保局，2004年)。在本研究中，在BKB河沉积物中发现了几种不同浓度的金属。

沉积物中镉的检测浓度(0.04 ~ 0.05 mg Cd/kg沉积物)低于研究结果等[j] .，(2017)在三宝垄芒康的Plumbon河沉积物中(1.35-2.47 mg Cd/kg沉积物)，但仍高于Nadia的研究结果等.，(2017)在万丹省Cisadane河中(<0.02 mg Cd/ g沉积物)。测得的镉浓度仍在自然浓度范围内。美国环境保护署指出，镉的自然浓度为每千克沉积物32毫克镉(Zarba, 1989年)。沉积物中检测到的Cd浓度符合加拿大淡水沉积物浓度指南(0.6 mg Cd/kg) (Burton, Jr.， 2002年)。

沉积物中检测到的铅浓度为18.78 - 56.2 mg Pb/kg沉积物，或仍低于美国环保署规定的132 mg Pb/kg沉积物的自然浓度(Zarba, 1989年)，仍低于或高于加拿大淡水沉积物指南规定的铅极限浓度(35 mg Pb/kg) (Burton, Jr.， 2002年)。测得的铅浓度高于Haq的研究结果等[j] .，(2017)在Plumbon河沉积物中(3.92 - 7.34 mg Pb / kg沉积物)，芒康，三宝垄，但仍高于Nadia的研究结果等.，(2017)在万丹省Cisadane河中(<0.01 ~ 52.8 mg Pb / kg沉积物)。

沉积物中检测到的Cu浓度(29.70 ~ 34.90 mg Cu/kg沉积物)高于Haeruddin(2006)在Plumbon河(0.11 ~ 0.20 mg Cu/kg沉积物)和Wakak河(0.08 ~ 0.14 mg Cu/kg沉积物)的研究结果。观察到的BSB河沉积物中检测到的铜浓度仍远低于美国环保署136 mg Cu/kg沉积物的自然浓度(Zarba, 1989)，也仍低于加拿大淡水沉积物指南(35.7 mg Pb/kg)的铜极限浓度(Burton, Jr.， 2002)。
沉积物中测量的总铬浓度(6.37 - 8.34 mg Cr/kg沉积物)高于Haeruddin(2006)在Plumbon河(1.19 - 1.55 mg Cr/kg沉积物)和Wakka河(1.06 - 1.21 mg Cr/kg沉积物)的研究结果。沉积物中测量到的总铬浓度仍低于荷兰沉积物中金属质量标准(IADC/CEDA 1997) 26 μg /g的质量标准，也远低于加拿大淡水沉积物指南规定的铬极限浓度(37.3 mg Cr/kg) (Burton, Jr.， 2002)。

沉积物中锌的测量浓度(0.05 ~ 0.07 mg Zn/kg沉积物)低于Haeruddin(2006)在Plumbon河(0.71 ~ 1.82 mg Zn/kg沉积物)和Wakak河(0.89 ~ 1.17 mg Zn/kg沉积物)的研究结果。BKB河沉积物中测得的锌浓度仍远低于美国环保署规定的760毫克锌/公斤沉积物的自然限值(Zarba, 1989)，也仍低于加拿大淡水沉积物指南规定的锌极限浓度(123毫克锌/公斤)(Burton, Jr.， 2002)。库台拉马河沉积物中铁的测定浓度(2010.73 ~ 2098.10 mg Fe/kg沉积物)远高于Wibowo研究(2017)的结果(84.948 mg Fe/kg沉积物)，但仍低于Putri研究的结果等.，(2019)在泗水河中(16.944,24 - 83.096,96 mg Fe/kg沉积物)。铁是BKB河沉积物中浓度最高的金属。蒙塔沃等.，(2014)在墨西哥的palizadriver发现了类似的事情。BKB河口上游铁含量高，表明铁的来源是岩石侵蚀。

实测沉积物中锰的浓度(1.00 - 238/118 mg Mn/kg沉积物)远低于Wibowo(2017)在库台拉马河的研究结果(25.079 mg Mn/kg沉积物)，但仍低于Putri的研究结果等.，(2019)在泗水河中(16.944,24 - 83.096,96 mg Fe/kg沉积物)。锰的浓度只在河口处高，这被认为与沉积物的质地有关。河口沉积物粒度较小，有机碳含量较高。细粒沉积物的有机质含量高于粗粒沉积物，这与平静的环境条件有关，从而使粘土和粉砂沉积，随后有机质积聚到水中(Wood, 1987)。

除Cd和Zn外，各监测站金属浓度均高于参考监测站。参考站未检测到Cd和Zn的浓度。各种因素导致BKB河沉积物中金属浓度的差异。tommeador一路等.，(1998)指出，至少有四个因素可以影响沉积物中污染物的分布，即沉积物的粒度、氧化还原状态、有机碳和生物扰动。Togwell(1979)指出，泥(沉积物)中重金属的浓度不仅受岩石风化过程的影响，还受有机质浓度、矿物组成以及泥(沉积物)的大小(颗粒)的影响。有机碳和粘土含量是控制沉积物中金属键的主要因素(de Groot)等1974年，弗莱彻等, 1994;威廉姆斯等, 1994;Khaledian等, 2017)。

沉积物中所含的金属可以来自各种来源，即:岩石侵蚀、铁矿石和其他金属采矿工业活动、工业中的金属利用和金属化合物、燃烧化石燃料和从垃圾填埋场中浸出(福斯特和惠特曼，1984年;Armstrong-Altrin等, 2015;Ramos-Vasquez等, 2017;张等, 2017;伊斯兰教等, 2018)。在BKB河中检测到的金属来源被认为除了工业中使用金属和金属化合物、燃烧化石燃料和从垃圾填埋场中浸出外，还来自岩石侵蚀。Chapra，(1997)指出，大多数重金属是自然产生的，但除了大多数金属是保守的，即重金属含量的值不受生物降解、光解和放射性衰变过程的影响外，还有其他来源，如人类活动，会影响水体中重金属含量的量。

研究点大型底栖动物群落结构分析表明，ⅰ站大型底栖动物数量最多(5.053只/ m3)，ⅲ站最少(467只/m)^3.）.大型底栖动物种类最多的是Melanoidesacrea和Turitellacommunis w而最罕见的类型是豹类，黑素体和Melanoidessp。Melanoidesacrea隶属于海燕科，共有151种。2019年7月30日)。这只蜗牛是淡水蜗牛，而Turitellacommunis是一种腹足类动物，通常在泥泞的砾石基质中发现(Yonge, 1946在plysea.ac .uk于2019年7月30日访问)。多样性和均匀度在第3站最高。该站点是观测到的三个站点中最上游的站点，而参考站点的多样性和均匀性最低。当与金属浓度相关时，III站的金属浓度往往最低，特别是总铬、铁和锰金属。这里的铜浓度最高。Haeruddin(2006)发现，沉积物采样地点的污染指数越高，该地点的大型底栖动物多样性水平越低。在实际水平为0.7%时，沉积物污染指数与大型底栖动物多样性指数呈负相关，相关系数值为-0.78。

毒性试验结果表明，对藻类的生长抑制作用最大小球藻在第二站发现了暴露于孔隙水的sp和从各个站点收集的沉积物基质中的重埋失败血蛤。在参考站发现的最低血蛤中藻类生长和重埋失败本身的抑制。抑制藻类生长小球藻Sp和重埋失败本身在血蛤蚌沉积物据称密切相关的沉积物的质量。Haeruddin的研究等.，(2017)表明，暴露在疑似被污染的Wakak-Plumbon河口和未被污染的Panjang岛沉积物中的血蛤，在暴露48小时后，没有表现出试图重新埋葬失败的失败。差异只发生在融入之前的适应时间上。在将自己浸入来自Wakak-Plumbon河口的沉积物之前，血蛤通常需要更多的时间来适应，而不是来自PulauPanjang。Haeruddin(2006)的研究结果表明，沉积物的毒性随着沉积物污染程度的增加而增加。

虽然各观测站的沉积物质量都有低于参考站的趋势，但沉积物化学、大型底栖动物群落结构和毒性试验3个组成部分的综合分析结果均表明，在BSB运河3个观测站和疑似污染站点之间，在5%的真实水平下，各组成部分与参考站之间并没有真正的差异。因此，BKB运河观测到的三站沉积物的质量仍处于良好状态。然而，随着活动种类的增加和每项活动产生的废物量的增加，有必要采取预防措施来维持沉积物的状况，使其保持良好，并能支持利用它的生物的生存。

结论和建议

本研究结果表明，虽然BKB河沉积物中金属含量较高，但沉积物质量仍处于良好状态。沉积物中金属浓度、大型底栖动物群落结构和沉积物毒性与未污染对照站差异不显著，但沉积物中金属浓度、大型底栖动物群落结构和沉积物毒性的RTR值普遍超过1。然而，有必要采取预防措施来维持沉积物的状况，使其保持良好状态，并能支持利用它的生物的生存。

致谢

我们非常感谢迪波内戈罗大学渔业和海洋科学学院院长，他根据第6号研究合同资助了这项研究。…衷心感谢所有协助本研究的朋友和审稿人。

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