武夷山市地表水重金屬含量及水質(zhì)評價

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家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國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)

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武夷山市地表水重金屬含量及水質(zhì)評價

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家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國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)

為有效評價重金屬元素對武夷山水體的污染危害，以武夷山崇陽溪及九曲溪水系為主要水域進(jìn)行重金屬污染分析。運用最大單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險危害評價法對武夷山水體進(jìn)行了綜合水質(zhì)評價，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。

地表水重金屬含量水質(zhì)分析水環(huán)境質(zhì)量

隨著各類重金屬的廣泛使用，重金屬污染已成為普遍存在的污染類型，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)的最大河流為崇陽溪，支流九曲溪流經(jīng)武夷山風(fēng)景區(qū)。根據(jù)實地考察，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，加之近年來武夷山日漸繁華的旅游商業(yè)活動所導(dǎo)致的環(huán)境污染。本研究以武夷山崇陽溪及九曲溪為主要水域進(jìn)行重金屬污染評價，為武夷山水體污染治理提供依據(jù)。

1　評價方法

目前，關(guān)于土壤重金屬污染評價的研究較成熟，但有關(guān)水體中重金屬污染的研究成果較少，主要通過湖泊、江河等水體沉積物的綜合評價來綜合反映水質(zhì)狀況[2-4]。學(xué)術(shù)界對于水體污染評價指標(biāo)不僅包含常見的理化指標(biāo)，而且包括水體中重金屬離子含量指標(biāo)，可適用于對水體重金屬元素污染進(jìn)行評價。常用的評價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，則可沿用等標(biāo)污染負(fù)荷法來評價水源污染[5]。王鋒等[6]根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)，采用最大單因子類別和綜合達(dá)標(biāo)評價等方法對屈家營水庫水體污染進(jìn)行評價，結(jié)果表明，最大單因子類別法對于現(xiàn)行評價系統(tǒng)較適用。范鵬等[7]通過應(yīng)用水質(zhì)指數(shù)評價法、模糊數(shù)學(xué)綜合評價法、灰色系統(tǒng)評價法對我國南方某市水源地水質(zhì)進(jìn)行了評價，結(jié)果表明，灰色系統(tǒng)評價方法較適用。

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)評價。最大因子指數(shù)法可對具有代表性的對表征水環(huán)境質(zhì)量起主要污染作用的因素進(jìn)行對比分析；內(nèi)梅羅指數(shù)法可突出某個最大污染因子，同時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)法的分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1　評價指標(biāo)與污染程度的關(guān)系

2　水體重金屬含量特征

2.1崇陽溪水域重金屬含量特征

武夷山崇陽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)到相對較強的變異狀態(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)評價

分別從武夷山水域的不同區(qū)段進(jìn)行取樣分析，共35個采樣點，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)合武夷山崇陽溪及九曲溪水域水體離子濃度，對武夷山水體質(zhì)量進(jìn)行了評價，結(jié)果見表4。

由表4可知：①整個崇陽溪水域Cu、Cd含量均超過國家地表水一類標(biāo)準(zhǔn)，評價為二類水；②崇陽溪

圖1　采樣點分布示意表4　武夷山崇陽溪水體質(zhì)量等級

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

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

3.2內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

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

3.3潛在生態(tài)危害評價

潛在生態(tài)風(fēng)險危害評價法可較準(zhǔn)確地反映出水體中重金屬含量水平、重金屬污染物種類、水質(zhì)水平以及水體對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)計算可分析出風(fēng)險等級，其污染等級如表6所示。武夷山水域各采樣點潛在生態(tài)危害評價結(jié)果見表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，僅市區(qū)崇陽溪段及景區(qū)大王峰附近有中等潛在危害，進(jìn)一步驗證了內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對于崇陽溪段污染程度加深的結(jié)論。

表5　武夷山各采樣點綜合污染指數(shù)評價

表6　水體重金屬污染潛在生態(tài)危害指標(biāo)和等級

表7　武夷山水域各采樣點潛在生態(tài)危害評價

4　結(jié)　語

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)險危害評價法對武夷山水域中水質(zhì)進(jìn)行了評價，評價結(jié)果從不同方面反應(yīng)了重金屬元素對武夷山水環(huán)境質(zhì)量的影響，但重金屬元素僅為污染因子之一，本研究評價結(jié)果存在一定的局限性。在今后的水質(zhì)評價中，還需結(jié)合更多的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及多項污染指標(biāo)進(jìn)行水質(zhì)評價。

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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)開發(fā)區(qū)西塘路666號。