重慶萬盛孝子河水體重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

史曉云 梁麗 張代榮 羅婧

摘要[目的]了解重慶萬盛孝子河水體重金屬污染特征，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。[方法]對(duì)萬盛孝子河水體上、中、下游重金屬含量進(jìn)行分析，采用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅指數(shù)法對(duì)其重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。[結(jié)果]孝子河河水中Hg的含量在0.5×10-4～9.5×10-4 mg/L，Cr的含量在0.2×10-2～4.5×10-2 mg/L。采樣河段，Cr的單因子污染指數(shù)為1.96，屬輕微污染，整條河流內(nèi)梅羅指數(shù)為1.2，屬于輕度污染。[結(jié)論]該研究可為今后重慶萬盛孝子河水體污染治理提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞重金屬；污染；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；孝子河

中圖分類號(hào)X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）17-0045-02

Abstract[Objective] To understand the heavy metal pollution characteristics of Xiaozi River of Wansheng， Chongqing， and to evaluate the risk. [Method] The heavy metal content in Xiaozi River of Wansheng was analyzed. The singlefactor index method and Nemerow index were adopted to evaluate the heavy metal pollution degree. [Result] The results showed that the contents of Hg and Cr were 0.5×10-4-9.5×10-4 mg/L and 0.2×10-2-4.5×10-2 mg/L. The single pollution index of Cr was 1.96，indicating exceed the standard；Nemerow index was 1.20，indicating light pollution.[Conclusion] The study can provide theoretical basis for future pollution control of Xiaozi River of Wansheng， Chongqing.

Key wordsHeavy metal；Pollution；Risk assessment；Xiaozi River

作者簡介史曉云（1979—），女，山西陽泉人，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測研究。

收稿日期2017-04-21

萬盛經(jīng)開區(qū)屬于四川盆地東南邊緣與云貴高原銜接過渡山區(qū)，位于重慶南部，其境內(nèi)的主要河流——孝子河在區(qū)內(nèi)河長29 km，流域面積330.03 km2，作為萬盛的母親河，見證了萬盛城區(qū)發(fā)展的興衰成敗。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)污水、生活廢水及農(nóng)業(yè)灌溉回流不斷排入河中，有毒有害物質(zhì)迅速積累，水質(zhì)受到嚴(yán)重影響。水體中重金屬不僅影響飲用水安全，還直接影響水體中動(dòng)植物。由于重金屬潛伏期長、毒性大以及難去除，不僅會(huì)對(duì)流域周圍的生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)安全造成影響，也會(huì)對(duì)居民健康造成危害[1-2]。筆者以重慶萬盛孝子河為研究對(duì)象，對(duì)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較高的Hg、Cr、As、Cd、Pb 5種重金屬含量進(jìn)行監(jiān)測，于2014年開始連續(xù)每月對(duì)孝子河不同斷面采集樣品并進(jìn)行跟蹤分析，通過對(duì)比水體重金屬含量變化特征，為區(qū)域重金屬污染和治理提供理論基礎(chǔ)和背景數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1樣品采集

分別在孝子河的紅巖（上游）、建設(shè)（中游）和溫塘（下游）3個(gè)河流斷面采集水樣。水樣采集時(shí)間為2014年1—12月，按照《水環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》（SL 219—98）采集采樣點(diǎn)河水[3]，水樣采集后，將樣品裝入聚乙烯瓶，同時(shí)放入保溫冰盒保存并迅速送回實(shí)驗(yàn)室，并盡快進(jìn)行分析測試。在采樣現(xiàn)場測定水溫、溶解氧（DO）、pH等水環(huán)境參數(shù)。

1.2樣品測定與分析

取20 mL水樣于潔凈容量瓶中，并加入0.4 mL HNO3，搖勻，密封，供測定Cu、Pb、Cr和Cd含量。取20 mL待測樣品置于50 mL容量瓶中，依次加入1 mL 濃硫酸和1 mL溴化劑，加塞，搖勻備用，供測定Hg含量。樣品制備后，采用原子吸收分光光度法分別測定Cu、Pb、Cr、Cu 和Hg含量。重金屬含量測定用AAnalyst 800型原子吸收光譜儀（美國珀金埃爾默儀器有限公司）。

1.3河水重金屬污染評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅲ 類水質(zhì)要求對(duì)孝子河水域水質(zhì)飲用及漁業(yè)生產(chǎn)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)采用單因子污染指數(shù)和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法（GB 3838—2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]）。單因子污染指數(shù)法是國內(nèi)普遍采用的重金屬污染程度評(píng)價(jià)方法之一，它可以判斷環(huán)境中的主要污染因子，反映某個(gè)污染物的污染程度。其計(jì)算公式為：

Pi=Ci/Si

式中，Pi為單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為污染物i的實(shí)測值；Si為污染物i 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)法兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最高值，可以突出污染指數(shù)較重的污染作用[4]。其計(jì)算公式為

式中，NI為內(nèi)梅羅污染指數(shù)；（Ci /Si）max為最大單項(xiàng)污染指數(shù)；（Ci /Si）ave為單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。Si以地表水 Ⅰ 類水域標(biāo)準(zhǔn)為背景限值，Hg、Cr、As、Cd、Pb的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分別為0.000 05、0.010 00、0.050 00、0.001 00、0.001 00 mg/L。評(píng)價(jià)等級(jí)見表2。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理與圖形制作分別使軟件SPSS 180與Origin 8.1。

2結(jié)果與分析

2.1水質(zhì)常規(guī)參數(shù)變化特征

水體環(huán)境中環(huán)境因子（如溫度、pH、電導(dǎo)率等）不僅可以反映河流水體的基本理化特征，還直接影響重金屬物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化行為（表3）。

由表3可知，孝子河同一年份不同月份水環(huán)境參數(shù)呈現(xiàn)明顯差異，而不同斷面的差異不明顯。全年監(jiān)測整條河流的pH為6.59～8.36，監(jiān)測過程中，大部分?jǐn)嗝鎸儆谥行云珘A性范圍，在一般情況下，當(dāng)水環(huán)境的pH處于酸性條件時(shí)，往往會(huì)形成易溶化合物，利于重金屬的遷移和擴(kuò)散，而在中性或堿性條件下，則相反[5]。孝子河上、中、下游不同月份水體中DO含量變化較為明顯，總體看來，上游的DO含量較高，這可能與水體自凈作用以及上游流域周圍無居民區(qū)、工業(yè)區(qū)等原因有關(guān)。一般認(rèn)為，氧化還原電位為400 mV以上者認(rèn)為是氧化環(huán)境，200～400 mV為弱氧化環(huán)境，0～200 mV為中度還原環(huán)境，0 mV以下為強(qiáng)還原環(huán)境[6]。由此可知，孝子河呈弱氧化至氧化環(huán)境。

2.2河水中重金屬含量分布特征

通過對(duì)孝子河河水中Hg、Cr、As、Cd、Pb重金屬含量進(jìn)行測定，Cd和Pb含量極低，儀器未檢出，其他3種重金屬在各個(gè)采樣點(diǎn)重金屬含量變化

特征見圖1。Hg與As含量自上游到下游呈逐漸增加的趨勢(shì)；而Cr則總體呈現(xiàn)上游與下游含量較高，中游較低。不同重金屬在不同季節(jié)的含量變化不同，在冬季河水中Hg含量較高，整條河流Hg的含量在0.5×10-4～90.5×10-4 mg/L；而重金屬Cr的含量在夏季則相對(duì)較低，含量在0.2×10-2～4.5×10-2 mg/L。這一方面是由于冬季枯水期水流量小，河水自凈能力較弱，另一方面是下游接納了排污口的污水，水體中的懸浮物對(duì)重金屬的吸附，因此水體中重金屬含量升高。通過與我國地表水域重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)限制對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)孝子河上、中、下游河水中的Cr含量年均值超過我國地表水 Ⅰ 類標(biāo)準(zhǔn)，下游溫塘的含量最高，為1.96×10-2 mg/L；Hg、As在不同斷面的年均值則低于我國地表水 Ⅰ 類標(biāo)準(zhǔn)，但含量最高值也均出現(xiàn)在下游，分別為3.30×10-5和2.50×10-4mg/L，這可能是由于孝子河下游分布著一些工業(yè)企業(yè)，其廢水廢氣的排放對(duì)水體環(huán)境造成影響。

2.3水體中重金屬污染指數(shù)及污染水平

從單因子污染指數(shù)來看，Hg、Cr、As、Cd、Pb的單因子污染指數(shù)：上游Hg為0456，Cr為1.470，As為0.004；中游Hg為0.736，Cr為1160，As為0.004；下游Hg為0.788，Cr為1.960，As為0006；而Cd、Pb均未檢出?？梢钥闯觯谒鶞y重金屬中，不同斷面的Hg、As、Cd、Pb單因子污染指數(shù)值均小于100，達(dá)到國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而Cr的單因子污染指數(shù)值在100～200，屬于輕微污染。根據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果可知，上游重金屬的內(nèi)梅羅污染指數(shù)為1.13，中游為0.93，下游則為153，上游與下游屬于輕度污染，而中游屬于警戒。而對(duì)于整條河流而言，內(nèi)梅羅污染指數(shù)為1.20，屬于輕度污染。

3結(jié)論

該研究對(duì)萬盛孝子河主流上、中和下游河段河水重金屬含量進(jìn)行了分析，并對(duì)重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，重金屬Cr、As的含量均未超過國家I類水標(biāo)準(zhǔn)，但上、中、下游不同斷面水體中重金屬含量存在差異。應(yīng)用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法評(píng)價(jià)水質(zhì)污染狀況，結(jié)果表明，河水中的重金屬Hg、As、Cd、Pb的含量均達(dá)到國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而重金屬Cr屬于輕度污染，而對(duì)于孝子河而言，該條河流存在輕度污染，因此，需要找出污染原因和污染源，及時(shí)監(jiān)測控制，以防止重金屬污染對(duì)人體造成危害。

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