謝寶俊　何　婷

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司；4.安徽黃河水處理科技股份有限公司)

?

武夷山市地表水重金屬含量及水質(zhì)評(píng)價(jià)

謝寶俊1,2,3何婷4

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司；4.安徽黃河水處理科技股份有限公司)

為有效評(píng)價(jià)重金屬元素對(duì)武夷山水體的污染危害，以武夷山崇陽(yáng)溪及九曲溪水系為主要水域進(jìn)行重金屬污染分析。運(yùn)用最大單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害評(píng)價(jià)法對(duì)武夷山水體進(jìn)行了綜合水質(zhì)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：該水體總體水環(huán)境質(zhì)量較好，部分水域存在較低的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

地表水重金屬含量水質(zhì)分析水環(huán)境質(zhì)量

隨著各類(lèi)重金屬的廣泛使用，重金屬污染已成為普遍存在的污染類(lèi)型，具有高穩(wěn)定性、難降解性、可累積性以及一定的毒性等特征。由于重金屬元素通過(guò)生物富集作用，沿著食物鏈傳遞，最終累積在人體內(nèi)，危害人體健康[1]。武夷山市境內(nèi)的最大河流為崇陽(yáng)溪，支流九曲溪流經(jīng)武夷山風(fēng)景區(qū)。根據(jù)實(shí)地考察，武夷山區(qū)域水體主要受到自然因素與人為因素的影響。自然因素主要源于部分植物物種入侵、氣候及凍害等災(zāi)害天氣的影響；人為因素主要為來(lái)自城市生活污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水、橋梁道路的建設(shè)等，加之近年來(lái)武夷山日漸繁華的旅游商業(yè)活動(dòng)所導(dǎo)致的環(huán)境污染。本研究以武夷山崇陽(yáng)溪及九曲溪為主要水域進(jìn)行重金屬污染評(píng)價(jià)，為武夷山水體污染治理提供依據(jù)。

1　評(píng)價(jià)方法

目前，關(guān)于土壤重金屬污染評(píng)價(jià)的研究較成熟，但有關(guān)水體中重金屬污染的研究成果較少，主要通過(guò)湖泊、江河等水體沉積物的綜合評(píng)價(jià)來(lái)綜合反映水質(zhì)狀況[2-4]。學(xué)術(shù)界對(duì)于水體污染評(píng)價(jià)指標(biāo)不僅包含常見(jiàn)的理化指標(biāo)，而且包括水體中重金屬離子含量指標(biāo)，可適用于對(duì)水體重金屬元素污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。常用的評(píng)價(jià)方法主要有單因子法、等標(biāo)污染負(fù)荷法，其中，單因子法較常用，當(dāng)該方法難以明確表達(dá)污染源的重要性以及為人們提供可相互比照的信息時(shí)，則可沿用等標(biāo)污染負(fù)荷法來(lái)評(píng)價(jià)水源污染[5]。王鋒等[6]根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)，采用最大單因子類(lèi)別和綜合達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)等方法對(duì)屈家營(yíng)水庫(kù)水體污染進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，最大單因子類(lèi)別法對(duì)于現(xiàn)行評(píng)價(jià)系統(tǒng)較適用。范鵬等[7]通過(guò)應(yīng)用水質(zhì)指數(shù)評(píng)價(jià)法、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)法、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法對(duì)我國(guó)南方某市水源地水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法較適用。

本研究采用最大單因子指數(shù)法和能夠突出最大污染因子的內(nèi)梅羅指數(shù)法進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。最大因子指數(shù)法可對(duì)具有代表性的對(duì)表征水環(huán)境質(zhì)量起主要污染作用的因素進(jìn)行對(duì)比分析；內(nèi)梅羅指數(shù)法可突出某個(gè)最大污染因子，同時(shí)兼顧單因子污染指數(shù)的均值及最高值，突出污染較重的污染物所起到的作用，授予較嚴(yán)重的污染物以最大權(quán)值，從而可較全面地反映出水體質(zhì)量。最大單因子指數(shù)法根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)進(jìn)行單因子分析，內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1　評(píng)價(jià)指標(biāo)與污染程度的關(guān)系

2　水體重金屬含量特征

2.1崇陽(yáng)溪水域重金屬含量特征

武夷山崇陽(yáng)溪水域中各重金屬元素的含量范圍、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、元素變異系數(shù)(元素含量標(biāo)準(zhǔn)差/元素含量平均值)等參數(shù)如表2所示。由表2可知：各重金屬元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分別為0.013 3，0.030 7，0.011 8，0.003 1，0.006 5μg/mL，各重金屬含量由高至低依次為Zn、Cu、Pb、Cr、Cd。經(jīng)進(jìn)一步分析可知：①武夷山崇陽(yáng)溪水域中Zn、Pb的變異系數(shù)約0.4，表明該2種元素達(dá)到相對(duì)較強(qiáng)的變異狀態(tài)，其離散程度高且分布不均勻；②Cd、Cr的變異系數(shù)均處于低等變異狀態(tài)，其離散程度較高且分布較不均勻；③Cu的變異系數(shù)約0.1，反映Cu的離散程度較低且分布較均勻。

表2　崇陽(yáng)溪水樣重金屬含量

注：樣品數(shù)為25件。

2.2九曲溪水域重金屬含量特征

武夷山九曲溪水域中各重金屬元素的含量范圍、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、元素變異系數(shù)(元素含量標(biāo)準(zhǔn)差/元素含量平均值)等參數(shù)見(jiàn)表3。由表3可知：各重金屬元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分別為0.012 8，0.020 8，0.002 6，0.001 4，0.004 4μg/mL，各重金屬含量由高至低依次為Zn、Cu、Cr、Pb、Cd。經(jīng)進(jìn)一步分析可知：①武夷山九曲溪水域中Pb的變異系數(shù)為1.24，表明該元素達(dá)到強(qiáng)變異狀態(tài)，其離散程度最高且分布極不均勻；②Zn、Cd的變異系數(shù)均處于高等變異狀態(tài)，其離散程度較高且分布較不均勻；③Cu、Cr的變異系數(shù)約0.15，反映出該2種元素的離散程度較低且分布較均勻。

表3　九曲溪重金屬水樣含量

注：樣品數(shù)為12件。

3　水體水質(zhì)評(píng)價(jià)

分別從武夷山水域的不同區(qū)段進(jìn)行取樣分析，共35個(gè)采樣點(diǎn)，分布位置如圖1所示。

3.1最大單因子指數(shù)法

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)，并結(jié)合武夷山崇陽(yáng)溪及九曲溪水域水體離子濃度，對(duì)武夷山水體質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：①整個(gè)崇陽(yáng)溪水域Cu、Cd含量均超過(guò)國(guó)家地表水一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)為二類(lèi)水；②崇陽(yáng)溪

圖1　采樣點(diǎn)分布示意表4　武夷山崇陽(yáng)溪水體質(zhì)量等級(jí)

監(jiān)測(cè)位置采樣點(diǎn)CuZnPbCdCr九曲溪段10#～20#ⅡⅠⅠⅡⅠ崇陽(yáng)溪市區(qū)段1#～3#ⅡⅠⅠⅡⅠ4#ⅡⅠⅡⅡⅠ5#ⅡⅠⅠⅡⅠ6#ⅡⅠⅡⅡⅠ7#ⅡⅠⅠⅡⅠ8#～9#ⅡⅠⅡⅡⅠ21#～22#ⅡⅠⅡⅡⅠ23#ⅡⅠⅠⅡⅠ24#～25#ⅡⅠⅡⅡⅠ26#ⅡⅡⅡⅡⅠ27#～30#ⅡⅠⅡⅡⅠ崇陽(yáng)溪武夷山段31#～34#ⅡⅠⅡⅡⅠ35#ⅡⅠⅠⅡⅠ

區(qū)段大部分采樣區(qū)域Pb含量相較于國(guó)家地表水一類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)均有不同程度的超標(biāo)；③相較而言，武夷山崇陽(yáng)溪及九曲溪水體質(zhì)量較好，但崇陽(yáng)溪段各元素含量均達(dá)到了較高臨界值，極有可能會(huì)在2016年內(nèi)超過(guò)國(guó)家地表水二類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)；③九曲溪水體質(zhì)量整體較好，但少部分采樣點(diǎn)個(gè)別元素含量超標(biāo)，應(yīng)引起重視。

3.2內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

運(yùn)用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)武夷山各采樣點(diǎn)綜合污染指數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知：①崇陽(yáng)溪大部分水域均不同程度地被污染，特別是市區(qū)段污染相對(duì)較嚴(yán)重；②九曲溪段水域水體質(zhì)量相對(duì)較好，但亦有輕微污染水域段，需引起重視。

3.3潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害評(píng)價(jià)法可較準(zhǔn)確地反映出水體中重金屬含量水平、重金屬污染物種類(lèi)、水質(zhì)水平以及水體對(duì)重金屬離子的敏感水平。該方法以各重金屬離子含量、毒性指數(shù)為基準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算可分析出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其污染等級(jí)如表6所示。武夷山水域各采樣點(diǎn)潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知：武夷山水域中，大部分地區(qū)僅存在較低的潛在風(fēng)險(xiǎn)，僅市區(qū)崇陽(yáng)溪段及景區(qū)大王峰附近有中等潛在危害，進(jìn)一步驗(yàn)證了內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)于崇陽(yáng)溪段污染程度加深的結(jié)論。

表5　武夷山各采樣點(diǎn)綜合污染指數(shù)評(píng)價(jià)

表6　水體重金屬污染潛在生態(tài)危害指標(biāo)和等級(jí)

表7　武夷山水域各采樣點(diǎn)潛在生態(tài)危害評(píng)價(jià)

4　結(jié)　語(yǔ)

分析了武夷山水域水體重金屬元素含量特征，在此基礎(chǔ)上，分別運(yùn)用最大單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)危害評(píng)價(jià)法對(duì)武夷山水域中水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果從不同方面反應(yīng)了重金屬元素對(duì)武夷山水環(huán)境質(zhì)量的影響，但重金屬元素僅為污染因子之一，本研究評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的局限性。在今后的水質(zhì)評(píng)價(jià)中，還需結(jié)合更多的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及多項(xiàng)污染指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)。

[1]王建龍，陳燦.生物吸附法去除重金屬離子的研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30(4)：673-701.

[2]童軍華，黃祥明，陳勇.巢湖水體重金屬污染評(píng)價(jià)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34(17)：4373-4374.

[3]阮金山，許翠婭，羅冬蓮.福建興化灣海水、沉積物及水產(chǎn)生物體內(nèi)重金屬的分析與評(píng)價(jià)[J].熱帶海洋，2000，19(1)：52-57.

[4]諶貽勝，方菊，童禎恭.模糊數(shù)學(xué)法在給水管網(wǎng)水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].西南給排水，2011，33(3)：15-18.

[5]鐘定勝，張宏偉.等標(biāo)污染負(fù)荷法評(píng)價(jià)污染源對(duì)水環(huán)境的影響[J].中國(guó)給水排水，2005，21(5)：101-103.

[6]王鋒，劉健，張克毅.水質(zhì)評(píng)價(jià)方法比較分析[J].實(shí)踐與探索，2011(36)：322.

[7]范鵬，李樹(shù)平，曹加亮.水源水質(zhì)評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用分析[J].河南科學(xué)，2010，28(11)：1425-1430.

2016-05-13)

謝寶俊(1984—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。