南大港濕地水中重金屬的分布特征及污染評(píng)價(jià)

趙 津　劉汝海

(1.中國海洋大學(xué) 海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東　青島　266100；2.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 山東　青島　266100)

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南大港濕地水中重金屬的分布特征及污染評(píng)價(jià)

趙 津1,2劉汝海1,2

(1.中國海洋大學(xué) 海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東青島266100；2.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 山東青島266100)

本文研究南大港濕地水中重金屬的分布特征，并對(duì)其進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。采集了20個(gè)南大港濕地的水樣，測(cè)定分析重金屬Cu、Pb、Zn、Cd等元素的含量，并采用超標(biāo)率與單因子指數(shù)法對(duì)重金屬的污染程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，南大港濕地水中的重金屬平均含量大小順序?yàn)镻b>Zn>Cu>Cd。通過重金屬超標(biāo)率分析，得到Pb的超標(biāo)率最大，為24%，而其它三種重金屬的超標(biāo)率均為0。四種重金屬的單因子指數(shù)大小順序?yàn)镻b>Cd>Zn>Cu，其中Pb的污染指數(shù)為0.54，大于0.5，這表明重金屬Pb對(duì)南大港濕地具有一定的影響，應(yīng)該引起足夠的重視。

南大港濕地；重金屬；分布特征；超標(biāo)率；單因子指數(shù)法；污染評(píng)價(jià)

重金屬因其難降解性、毒性、易累積性等特點(diǎn)，是目前環(huán)境中重要的污染物[1-2]。濕地一般位于地勢(shì)比較低的地方，易接收來自河流等污染物質(zhì)的輸入, 一定程度上濕地?fù)?dān)任了重金屬儲(chǔ)存庫的重要角色[3]。因此，濕地水中重金屬的研究逐漸成為熱點(diǎn)。南大港濕地處于河北省滄州市東北部，面積為9 800 hm2，水生植物優(yōu)勢(shì)種是蘆葦，類型屬于濱海沼澤濕地[4-5]。水質(zhì)污染對(duì)于南大港濕地來說是最嚴(yán)重的威脅之一，南大港濕地西部緊鄰廖家洼排干，南側(cè)緊鄰南排河，有泵站與濕地相通，也是濕地的水源之一，這些河流接納了流域的污水，進(jìn)入南大港濕地，引起濕地水中重金屬含量差異性比較大[6-7]。濕地水中的重金屬對(duì)水生植物(蘆葦、燈芯草、香蒲等)、鳥類(丹頂鶴、白鶴、大天鵝等)、魚類(鯉魚、花鰱等)的生長發(fā)育具有較大的影響[5]。因此，研究南大港濕地水中重金屬含量、分布特征及其風(fēng)險(xiǎn)對(duì)南大港濕地水環(huán)境及水生態(tài)的保護(hù)具有重要的參考價(jià)值。

1　材料與方法

1.1點(diǎn)位布設(shè)

2014年10月份，在河北省滄州市南大港濕地共布設(shè)20個(gè)濕地水樣采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)布設(shè)如圖1所示，圖中橫坐標(biāo)117.32～117.64(°E)表示東經(jīng)經(jīng)度范圍，縱坐標(biāo)38.42～38.58(°N)表示北緯緯度范圍。

圖1　采樣點(diǎn)布設(shè)示意圖

1.2樣品采集與測(cè)定方法

水樣用聚四氟乙烯塑料瓶采集250 mL，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量記錄采樣點(diǎn)的pH值、經(jīng)緯度、水溫、DO含量、鹽度等。水樣采集時(shí)用采樣點(diǎn)水樣清洗2～3次，加入1:1 HNO3酸化，密封保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室置于4℃冰箱保存。

將采集的水樣用HNO3消解后，用原子吸收分光光度計(jì)(Thermo-M6)按GB17378-2007標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定重金屬Pb、Cd、Zn、Cu的含量。

1.3評(píng)價(jià)方法

利用Surfer、Origin等繪圖軟件進(jìn)行重金屬含量分布分析。與GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)相比較，對(duì)濕地水中重金屬含量進(jìn)行超標(biāo)率統(tǒng)計(jì)，分析金屬超標(biāo)狀況。利用單因子污染指數(shù)法計(jì)算各重金屬的污染程度，找出污染較重的因子[8-9]。

2　結(jié)果與討論

2.1重金屬分布特征

不同采樣點(diǎn)水樣中的重金屬分布特征如圖2所示，南大港濕地水中重金屬含量統(tǒng)計(jì)見表1。從平均值來看，Pb的平均含量最高，Zn、Cu的平均含量次之，Cd的平均含量最低。Cd在南大港濕地各點(diǎn)位處分布差異性不大，Pb、Zn、Cu在南大港濕地各點(diǎn)位分布差異性比較大(圖2)，這可能是由于南大港濕地西部緊鄰廖家洼排干，南側(cè)緊鄰南排河，有泵站與濕地相通，也是濕地的水源之一，這些河流接納了流域的污水，進(jìn)入南大港濕地，使南大港濕地水中重金屬含量差異性比較大。但在點(diǎn)位N6處4種重金屬均表現(xiàn)出高濃度(圖2)，這可能是由于點(diǎn)位6處于濕地入口處，人流車流等比較大，受到的污染較大而導(dǎo)致此點(diǎn)位金屬含量較高。通過超標(biāo)率分析可以看出，Pb的超標(biāo)率最大(達(dá)24%)，Pb含量超標(biāo)可能與南大港濕地是著名旅游地，人流、車流等比較多，而產(chǎn)生大量的垃圾、汽車尾氣等有關(guān)。而Zn、Cu、Cd含量均符合我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。從變異系數(shù)來看，重金屬的變異系數(shù)均小于1，說明南大港濕地水體中重金屬含量變異性不大。

表1　四種重金屬含量分布　μg/L

圖2　四種重金屬的分布特征

2.2污染評(píng)價(jià)分析

利用單因子污染指數(shù)法計(jì)算各重金屬的污染程度，污染指數(shù)Pi值越大，表明水質(zhì)的受污染程度越高。經(jīng)計(jì)算， Pb的污染指數(shù)均值為0.54，Zn的污染指數(shù)均值為0.014，Cu的污染指數(shù)均值為0.0015，Cd的污染指數(shù)均值為0.10(表2)。由此可見，南大港濕地水中重金屬Zn、Cu、Cd對(duì)濕地水質(zhì)的污染程度表現(xiàn)為“允許”，而Pb對(duì)濕地水質(zhì)的污染程度表現(xiàn)為“影響”，由計(jì)算可得出這幾種重金屬的污染程度由大到小排序?yàn)椋篜b>Cd>Zn>Cu。

表2　重金屬污染指數(shù)及污染程度

從污染程度及污染指數(shù)來看，南大港濕地水質(zhì)受到了Pb的影響，其主要原因可能是近年來濕地缺水嚴(yán)重，沒有可靠的優(yōu)質(zhì)水源供應(yīng)，只能在汛期利用流域產(chǎn)生的徑流，在調(diào)水時(shí)盡量避免污染嚴(yán)重的水，但是仍受到周邊工業(yè)廢水、生活污水等的影響，需要在引水時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，特別是重金屬元素。應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)南大港濕地水中重金屬污染的治理與管理，一方面，可以從源頭上減排，加強(qiáng)對(duì)工業(yè)廢水、生活污水的處理與處置，做到廢水達(dá)標(biāo)排放[10]；另一方面，對(duì)于已經(jīng)污染的濕地水體可以利用物理、化學(xué)以及生物的方法來減少已經(jīng)超標(biāo)的重金屬含量。

3　結(jié)論

(1)南大港濕地水中Pb、Zn、Cu、Cd的平均含量分別為27.13、13.85、1.50、0.50 μg/L，它們的平均含量從大到小的排序?yàn)镻b>Zn>Cu>Cd，Cd在南大港濕地各點(diǎn)位處分布差異性不大，Pb、Zn、Cu在南大港濕地各點(diǎn)位分布差異性比較大，在點(diǎn)位N6處四種重金屬均表現(xiàn)出高濃度，可能由于點(diǎn)位6處于濕地入口處，人流車流等比較大，受到的污染較大而導(dǎo)致此點(diǎn)位金屬含量較高。

(2)南大港濕地水中重金屬Pb含量的超標(biāo)率最大(達(dá)24%)，而其它三種重金屬Zn、Cu、Cd無超標(biāo)情況。南大港濕地水中重金屬的污染程度由大到小排序?yàn)镻b>Cd>Zn>Cu，Pb的污染指數(shù)為0.54，大于0.5，Pb具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，應(yīng)引起足夠的重視。

[1]Rajkumar K, Sivakumar S, Senthilkumar P, et al. Effects of selected heavy metals (Pb, Cu, Ni, and Cd) in the aquatic medium on the restoration potential and accumulation in the stem cuttings of the terrestrial plant, Talinum triangulare Linn[J]. Ecotoxicology, 2009, 18(7):952-960.

[2]葉華香, 臧淑英, 張麗娟,等. 扎龍濕地沉積物重金屬空間分布特征及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué), 2013, 34(4):1333-1339.

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Heavy metals' distribution and pollution assessment in the water of Nandagang wetland

Zhao Jin1, Liu Ruhai2

(1.Key Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of Education,Ocean University of China, Qingdao 266100, China;2.College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

In this study, distribution characteristics and pollution assessment of heavy metals in the water of Nandagang wetland were analyzed. 20 water samples were collected from Nandagang wetland, and content of Cu, Pb, Zn, Cd and other heavy metals were analyzed, which were evaluated by the excessive rate of single factor pollution index. The results showed that the order of the average content of heavy metals was Pb> Zn> Cu> Cd. Excessive rate indicated that Pb> Zn = Cu = Cd. The excessive rate of Pb was serious, which was 24%, and the excessive rate of the other three heavy metals were 0. The order of the single factor index of four heavy metals was Pb> Cd> Zn> Cu, the pollution index of Pb was 0.54, which was higher than 0.5, indicating that Pb had a certain effect on the Nandagang wetland, and it should be paid more attention.

Nandagang wetland; heavy metals; distribution characteristics; excessive rate; single factor pollution index; pollution assessment

2016-03-29; 2016-07-11 修回

趙津，女，1989年生，碩士研究生，研究方向：水資源利用與水污染控制。E-mail：jinzhao8981@126.com

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