清水江水、魚體和懸浮物中汞的特征及污染評(píng)價(jià)*

茍?bào)w忠　文正康　張文華　王艷　施波

(凱里學(xué)院富硒中草藥研究中心　貴州凱里 556011)

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清水江水、魚體和懸浮物中汞的特征及污染評(píng)價(jià)*

茍?bào)w忠文正康張文華王艷施波

(凱里學(xué)院富硒中草藥研究中心貴州凱里 556011)

為探明清水江水、魚體和懸浮物中的汞污染情況，采用地質(zhì)累積指數(shù)、單因子污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子對(duì)清水江懸浮物進(jìn)行了汞污染評(píng)價(jià)以及汞殘留指數(shù)對(duì)清水江魚體汞進(jìn)行了污染評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，清水江旁海段懸浮物汞污染程度高于清水江下司段，并已達(dá)到了重度潛在生態(tài)危害水平。然而，清水江水和魚體未受到汞的污染，分析認(rèn)為磷化工尾礦可能是加劇清水江懸浮物汞污染的原因之一。

清水江水魚體懸浮物汞污染評(píng)價(jià)

0　引言

懸浮物是一種由無(wú)機(jī)、有機(jī)、細(xì)菌、生物碎屑、浮游動(dòng)植物和其他能被0.22 μm或0.45 μm濾膜截留的顆粒物組成的混合體，其特征可以指示污染源區(qū)[1]。此外，懸浮物不僅影響水生生態(tài)系統(tǒng)中重金屬的活化和遷移，而且影響重金屬在水、沉積物和食物鏈之間的相互轉(zhuǎn)化，作為河流重金屬遷移的主要載體，其重金屬含量能明顯反映水體受污染的情況[2]。近年來(lái)，河流懸浮物對(duì)水質(zhì)的影響受到廣泛關(guān)注，并成為全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(GEMS)的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和水質(zhì)評(píng)價(jià)的核心參數(shù)之一[3]。

河流沉積物中的汞易被微生物轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)親脂溶性、高神經(jīng)毒性的甲基汞，并通過(guò)水生生物富集，最終經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康[4]。魚類在低汞水生環(huán)境中具有很高的汞富集能力[5]；汞在河流懸浮物中富集系數(shù)較大，污染程度最高，基本能反映河流重金屬的污染程度[6]。因此，研究河流魚體和懸浮物中的汞特征能有效監(jiān)測(cè)河流水體質(zhì)量。

清水江發(fā)源于貴州南部的貴定縣斗篷山東麓，干流自西向東流經(jīng)貴州省黔南州和黔東南州的3個(gè)市、12個(gè)縣，全長(zhǎng)452 km[7]。近年來(lái)，清水江中下游水體污染嚴(yán)重，總磷和氟化物嚴(yán)重超標(biāo)[8]，主要因?yàn)榍逅Я髦匕步浇?0余家磷化工工廠排放大量含氟化物和磷酸鹽的酸性尾礦。Canavan等[9]發(fā)現(xiàn)，在水生態(tài)系統(tǒng)中低pH有利于汞的甲基化。重安江支流磷化工酸性尾礦注入清水江，可能對(duì)清水江懸浮物和魚體中的汞含量產(chǎn)生一定的影響。因此，本文選擇了基本未受工業(yè)污染的清水江下司段以及重安江支流與清水江干流的交匯點(diǎn)旁海段為研究對(duì)象，探討清水江懸浮物和魚體中的汞含量以及重安江支流對(duì)清水江干流魚體和懸浮物汞含量的影響，以便對(duì)清水江水體質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而為清水江水體質(zhì)量的監(jiān)控提供重要參考。

1　方法

1.1樣品的采集

2015年6月14日，筆者選擇了清水江上游的下司大橋(N 26°31.266' ，E107°48.221'，H=617 m)和下游的旁海大橋(N 26°43.966'，E108°3.595'，H=550 m)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行供試樣品的采集。

懸浮物和水樣：采用0.45 μm的微孔濾膜進(jìn)行過(guò)濾，將濾膜和懸浮物一起裝入自封袋，濾液裝入硼硅玻璃采樣瓶，并帶回實(shí)驗(yàn)室，待處理。

魚類樣品：采用垂釣的方法隨機(jī)收集不同類型的魚類樣品，并將魚樣放入裝有水的玻璃瓶中，再帶回實(shí)驗(yàn)室，待處理。

1.2樣品的處理

懸浮物樣品于室溫條件下風(fēng)干；將魚類的肉分離，并用攪拌機(jī)粉碎。

1.3懸浮物和魚體總汞含量的測(cè)定

總汞含量測(cè)定的簡(jiǎn)要流程為：準(zhǔn)確稱取0.5 g懸浮物樣品和1.5 g魚體(鮮重)樣品于消解罐中，分別加入5 mL和15 mL反王水(VHNO3∶VHCl=3∶1)，擰緊蓋子，并置于微波消解儀中消解樣品，待消解完畢，取出，冷卻。將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，再加入1.5 mL濃鹽酸，然后用超純水定容至刻度，并用氫化物發(fā)生-冷原子熒光光譜法測(cè)定其總汞含量。同時(shí)做流程空白、標(biāo)準(zhǔn)樣品和平行樣品。

1.4水溶解態(tài)汞含量的測(cè)定

量取50 mL水樣于50 mL容量瓶中，并加入1.5 mL濃鹽酸，搖勻，再采用氫化物發(fā)生-冷原子熒光光譜法測(cè)定水樣中的汞含量。

1.5懸浮物的污染評(píng)價(jià)方法

1.5.1地質(zhì)累積指數(shù)法

地質(zhì)累積指數(shù)法(Igeo)是由德國(guó)科學(xué)家Muller于1979年提出的一種水環(huán)境沉積物中重金屬污染的定量指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，污染程度劃分見(jiàn)表1[10]。

Igeo=log2[Cn/(1.5·Bn)]

(1)

式中，Cn表示樣品中重金屬元素n的測(cè)定值；Bn表示沉積物重金屬元素n的背景值。

表1　地質(zhì)累積指數(shù)與污染程度分級(jí)

1.5.2潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

(2)

(3)

表2　潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子和單因子污染指數(shù)與污染程度劃分

1.6魚體汞污染評(píng)價(jià)方法

魚體重金屬污染通常采用重金屬殘留量指數(shù)(I)[12]進(jìn)行評(píng)價(jià)，污染程度劃分見(jiàn)表3[13]。

I=Cr/Cb

(4)

式中，Cr表示汞在魚體中的殘留量；Cb表示魚體中汞允許殘留量。

表3　殘留量指數(shù)與污染程度劃分

1.7數(shù)據(jù)的計(jì)算與處理

采用Excel，SPSS17.0，Coreldraw對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。

2　結(jié)果

本文分別對(duì)清水江上游的下司大橋和下游的旁海大橋兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的懸浮物、魚類的總汞含量以及分析水溶解態(tài)汞質(zhì)量濃度進(jìn)行測(cè)定分析，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　清水江懸浮物、魚體中總汞含量及溶解態(tài)汞含量

2.1清水江懸浮物總汞含量特征

從表4可知，下司大橋懸浮物總汞含量變化在474.21±23.00～650.21±15.81 μg/kg，平均值為585.06 μg/kg；旁海大橋懸浮物總汞含量變化在652.54±31.33～1 674.14±94.12 μg/kg，平均值為1 147.19 μg/kg。分析結(jié)果顯示，旁海大橋懸浮物總汞含量是下司大橋的1.96倍。

2.2清水江魚體總汞含量特征

從表4可知，下司大橋魚體的總汞含量變化在15.77±0.42～49.56±0.32 μg/kg，平均值為31.76 μg/kg；旁海大橋魚體總汞含量變化在23.10±0.89～45.83±0.76 μg/kg，平均值為33.33 μg/kg，是下司段平均汞含量的1.04倍?？傮w上，清水江下司段和旁海段魚體汞含量與長(zhǎng)江上游魚體汞含量(38.00 μg/kg)[14]接近。

2.3清水江水中溶解態(tài)汞的含量特征

從表4可知，下司大橋和旁海大橋水溶解態(tài)汞質(zhì)量濃度均低于檢出限(0.004 ng/mL)。

3　評(píng)價(jià)分析及結(jié)果討論

3.1清水江懸浮物汞污染評(píng)價(jià)

表5　清水江懸浮物汞污染評(píng)價(jià)結(jié)果

3.1.1清水江懸浮物

從表5中Igeo評(píng)價(jià)結(jié)果可知，下司段懸浮物汞污染級(jí)別為無(wú)污染至中度污染，然而旁海段懸浮物汞污染程度高于下司段，為中度污染至強(qiáng)污染。

3.1.2清水江懸浮物單一重金屬污染指數(shù)評(píng)價(jià)

3.1.3潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.2清水江魚體污染評(píng)價(jià)

本文采用《無(wú)公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》中汞的限量值500 μg/kg，計(jì)算魚體汞殘留指數(shù)(I)，結(jié)果見(jiàn)表6。從表6可見(jiàn)，下司段和旁海段魚體汞殘留指數(shù)均小于0.2，屬于正常水平。分析認(rèn)為清水江魚體目前尚未受到汞的污染。

表6　魚體汞殘留指數(shù)(I)評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3結(jié)果討論

(2)即使磷化工尾礦長(zhǎng)期受雨水作用而被排入清水江，但并未造成清水江魚體汞超標(biāo)。這可能是因?yàn)楫Y福磷礦的尾礦被集中排放到山上的尾礦處理場(chǎng)，而不是直接排放到重安江，只有在豐水期下大雨之時(shí)，部分尾礦才以懸浮物的形式被雨水帶入重安江，而筆者在采樣時(shí)正好處于豐水期，所以大量雨水將尾礦顆粒經(jīng)重安江進(jìn)入清水江，從而直接導(dǎo)致了清水江旁海段懸浮物汞含量超標(biāo)，但由于磷化工尾礦顆粒極細(xì)(74 μm)，其進(jìn)入河流后不易被沉積下來(lái)，而尾礦顆粒中汞的形態(tài)又不能直接被魚體吸收。

(3)磷化工尾礦被雨水帶入清水江后并未造成清水江水中溶解態(tài)汞超標(biāo)。筆者認(rèn)為，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因有：①尾礦中水溶解態(tài)汞含量分析結(jié)果表明，尾礦過(guò)濾液中的汞含量低于檢出限；②進(jìn)入水體的大部分重金屬會(huì)迅速轉(zhuǎn)移至河流懸浮物[1-2]。

4　結(jié)論

(1)清水江旁海段懸浮物和魚體平均汞含量分別是清水江下司段的1.96倍和1.04倍。

(3)汞殘留量指數(shù)分析表明，清水江魚體汞未富集，尚不存在汞的污染。

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Characteristics and Pollution Assessment of Mercury in Water, Fishes andSuspended Particles of the Qingshui River

GOU TizhongWEN ZhengkangZHANG WenhuaWANG YanSHI Bo

(ResearchCenterofSelenium-richedChineseHerbs，KailiUniversityKaili，Guizhou556011)

Qingshui riverwaterfishessuspended particlesmercurypollution assessment

2015-10-05)

貴州省高層次創(chuàng)新人才“千層次”人才計(jì)劃項(xiàng)目(黔人領(lǐng)發(fā)[2015]3號(hào))，貴州省教育廳“高層次人才引進(jìn)項(xiàng)目”(黔教高發(fā)[2012]427號(hào))，凱里學(xué)院重點(diǎn)項(xiàng)目(Z1202)，凱里學(xué)院分析化學(xué)重點(diǎn)學(xué)科(院科通[2014]157號(hào))。

茍?bào)w忠，男，1981年生，博士，副教授，主要從事環(huán)境化學(xué)研究。