南盤(pán)江水體中重金屬特征污染物及控制斷面的篩選

胡 濤，施鳳寧

(云南省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，云南 昆明 650106)

重金屬是指密度在4 或5 以上的金屬，即元素周期表中原子序數(shù)在24 以上的金屬，包括銅、鋅、鉛、隔、砷、六價(jià)鉻等，其對(duì)機(jī)體的危害是多系統(tǒng)、多器官、多指征和不可逆的。由于重金屬具有高毒性和持久毒性，且能被生物吸收富集，經(jīng)過(guò)食物鏈傳遞最終會(huì)進(jìn)入人體，進(jìn)而危害人類健康。因此水體中重金屬污染物的篩選在流域污染物管理、環(huán)境質(zhì)量保護(hù)、人類與生物健康保護(hù)中具有重要的作用。南盤(pán)江是珠江水系的源頭，在水資源的綜合利用中農(nóng)業(yè)、漁業(yè)用水所占比重較大，因此珠江上游南盤(pán)江水體中銅、鋅、鉛、鎘、汞、砷、六價(jià)鉻優(yōu)先控制污染物及其控制河段的篩選和確定具有重要意義，可為珠江流域南盤(pán)江干流水資源的開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備

SDI DeltaTox 毒性檢測(cè)儀;MicroTox 發(fā)光菌種試劑(飛歇爾弧菌凍干粉);MicroTox 稀釋液(Diluent);MicroTox 滲透壓調(diào)節(jié)液(OAS)。

1.2 篩選方法的建立

根據(jù)查閱文獻(xiàn)資料，目前特征污染物的篩選方法主要有“模糊綜合評(píng)判法”、“綜合評(píng)分法”、“Hasse 圖解法”、“密切值法”、“潛在危害指數(shù)法”等，各種方法均有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即條件多、可操作性低［1～4］。本次篩選參照美國(guó)USEPA水質(zhì)雙值基準(zhǔn)(US—SSD，分別為CMC 急性基準(zhǔn)和CCC 慢性基準(zhǔn))建立了一套有效且簡(jiǎn)便的方法，即通過(guò)對(duì)過(guò)去多年的污染物的檢出率和超標(biāo)率進(jìn)行評(píng)分然后加和，按總分值大小排序，并將各污染物的總分值加和與篩查的污染物總數(shù)相除，得到主要污染物的篩選限值，大于限值的作為下一步篩選的污染物。某污染物的檢出率高且檢出后超標(biāo)率也高，意味著該污染物長(zhǎng)期存在于水體，且具有一定的濃度，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注(慢性影響)。然后運(yùn)用綜合毒性測(cè)定儀對(duì)各金屬污染物的毒性大小進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算EC50值(5min 時(shí)發(fā)光細(xì)菌半數(shù)發(fā)光抑制濃度)，將各金屬污染物的平均檢出濃度與EC50相比，按大小排序。該比值越大表示水體中檢出濃度值越接近EC50值，急性毒性越強(qiáng)，該金屬應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注(急性影響)。最后將檢出率和超標(biāo)率篩選出的污染物與平均檢出濃度與EC50的比值進(jìn)行分析，確定主要污染物。根據(jù)確定的主要污染物與各斷面檢出率和超標(biāo)率進(jìn)行分析，確定主要污染物的控制斷面。按該方法篩選出的污染物既考慮到低濃度污染物的慢性影響又考慮到高濃度的急性影響。

2 數(shù)據(jù)分析

本研究對(duì)象為南盤(pán)江干流水體8 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別為沾益(A)、下橋閘(B)、彈藥庫(kù)(C)、柴石灘(D)、高古馬(E)、小龍?zhí)?F)、吊橋(G)、江邊街(H)。位置見(jiàn)圖1。

2.1 檢出率、超標(biāo)率分級(jí)評(píng)分及排序

分別統(tǒng)計(jì)7 個(gè)污染物在8 個(gè)斷面中4a 內(nèi)總監(jiān)測(cè)次數(shù)和檢出次數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表1。將檢出次數(shù)與總監(jiān)測(cè)次數(shù)相除并乘以100%分別計(jì)算檢出率。并按檢出率1%～20.0%，分值為1;20.1%～40.0%，分值為2;40.1%～60.0%，分值3;60.1%～80.0%，分值為4;80.1%以上，分值為5 分別進(jìn)行賦值。運(yùn)用等比級(jí)數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行分級(jí)別賦值，結(jié)果見(jiàn)表2。等比級(jí)數(shù)計(jì)算公式為an=a1qn，an為檢出率最大值，a1為檢出率最小值;n 為5。將上述兩項(xiàng)分級(jí)賦值加和排序，結(jié)果為:砷＞鉛＞六價(jià)鉻＞鎘=汞＞鋅＞銅。

表1 各污染物在各斷面總監(jiān)測(cè)次數(shù)、檢出次數(shù)及超標(biāo)次數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表2 各污染物在各斷面的檢出分值與超標(biāo)分值

2.2 污染物急性影響排序

環(huán)境污染物對(duì)發(fā)光菌的毒性與對(duì)其它生物的毒性數(shù)據(jù)有一定的相關(guān)性，污染物對(duì)魚(yú)的毒性效應(yīng)可以用蚤類和發(fā)光細(xì)菌來(lái)預(yù)測(cè)，國(guó)家環(huán)保部也采用明亮發(fā)光桿菌進(jìn)行水質(zhì)急性毒性的測(cè)定［5］。本研究采用SDI DeltaTox 毒性檢測(cè)儀根據(jù)急性毒性的測(cè)定—發(fā)光細(xì)菌法(GB1/T15441-1995)分別對(duì)水體中7 種重金屬的EC50-5min(5min 時(shí)發(fā)光細(xì)菌半數(shù)發(fā)光抑制濃度)進(jìn)行測(cè)定，該值越小，毒性越大。用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)溶液Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、Cr6+分別配制標(biāo)準(zhǔn)序列。Cu、Zn、Cd 濃度分別為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L;Pb 濃度分別為0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mg/L;Hg 濃度分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/L;As 濃度分別為0、1.0、2.0、4.0、6.0、10.0mg/L;Cr 濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0mg/L，并調(diào)節(jié)pH 值在6～8。按81.9%測(cè)試模式上機(jī)分析測(cè)定，繪制工作曲線，根據(jù)曲線查出熒光抑制率50%時(shí)的值即為EC50，結(jié)果見(jiàn)表3。分別計(jì)算出各重金屬污染物檢出值的平均濃度值:銅0.023mg/L、鋅0.192mg/L、鉛0.0362mg/L、鎘0.0019mg/L、汞 0.00006mg/L、砷 0.0530mg/L、六 價(jià) 鉻0.071mg/L，將平均濃度值與表3 中的EC50值進(jìn)行相比，按比值進(jìn)行排序，結(jié)果為鋅＞六價(jià)鉻＞銅＞鉛＞砷＞鎘＞汞。

表3 各污染物的工作曲線及EC50值

2.3 主要污染物的篩選

南盤(pán)江屬于珠江上游，在水資源的綜合利用中農(nóng)業(yè)、漁業(yè)用水所占比重較大，因此應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注慢性影響，在此基礎(chǔ)上再關(guān)注急性影響。將表2 中7種重金屬檢出率和超標(biāo)率干流總分結(jié)果進(jìn)行加和除以7 作為主要控制污染物舍棄與保留的分界線，這樣就可以在7 種污染物中篩選出半數(shù)影響較大的污染物，結(jié)果按優(yōu)先控制排序?yàn)?砷＞鉛＞六價(jià)鉻。在此基礎(chǔ)上根據(jù)污染物急性影響順序:鋅＞六價(jià)鉻＞銅＞鉛＞砷＞鎘＞汞，舍棄鋅、銅、鎘、汞后排序?yàn)?六價(jià)鉻＞鉛＞砷。因此篩選出南盤(pán)江干流主要污染物為鉛、砷、六價(jià)鉻。

2.4 主要控制斷面

根據(jù)篩選出的污染物:鉛、砷、六價(jià)鉻，結(jié)合表1 中的檢出率與超標(biāo)率，可以判斷出鉛的控制斷面為D～H;砷為B～H;六價(jià)鉻為B～D。

3 結(jié)果討論

上述重金屬優(yōu)先控制污染物的篩選方法既考慮到水體中長(zhǎng)期低濃度樣本因素(慢性影響)，又考慮到中高濃度樣本因素(急性影響)，因此篩選結(jié)果具有較高的可信度。通過(guò)對(duì)7 個(gè)重金屬污染物8個(gè)斷面分析資料的分析計(jì)算、統(tǒng)計(jì)篩選，確定了南盤(pán)江干流的優(yōu)先控制污染物為鉛、砷、六價(jià)鉻?？刂茢嗝?鉛為柴石灘～江邊街;砷為下橋閘～江邊街;六價(jià)鉻為下橋閘～柴石灘。

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