昆明市農(nóng)村地下水中金屬污染分析與評(píng)價(jià)

魯廣秋，李 娜，張翠萍

（1.玉溪師范學(xué)院化學(xué)生物與環(huán)境學(xué)院，云南 玉溪 653100；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，昆明 650201）

地下水資源占據(jù)淡水資源的很大比例，很早便成為我國(guó)廣大農(nóng)村的主要飲用水源[1]。隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人類對(duì)淡水資源需要量不斷增大，同時(shí)又對(duì)其造成了相當(dāng)大的污染[2]。地下水的污染有著隱蔽性和不可逆轉(zhuǎn)性，一旦污染，很難治理和修復(fù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，全國(guó)有80%以上的河流受到不同程度的污染，我國(guó)農(nóng)村有近7億人的飲用水中大腸桿菌超標(biāo)，1.7億人的飲用水受到有機(jī)污染[3]。昆明市宜良縣匡遠(yuǎn)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)和林業(yè)占比較大，煤礦和磷礦較多，而該區(qū)域的飲用水源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水均以地下水資源為主[4]。所以，對(duì)該地區(qū)地下水的水質(zhì)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)有利于當(dāng)?shù)馗玫亻_(kāi)發(fā)利用和保護(hù)地下水資源。

1 材料與方法

1.1 水樣的采集及保存

樣品采集自云南省昆明市匡遠(yuǎn)鎮(zhèn)3個(gè)村莊中1#菜地、2#花地、3#村莊、4#交易市場(chǎng)的水井，依據(jù)《水質(zhì) 采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ 494-2009）的方法采集和保存樣品。

1.2 主要儀器與試劑

TU-1901紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京，普析通用）、ICP-9000全譜直讀型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（日本，島津）。

金屬標(biāo)準(zhǔn)品購(gòu)買濃度為1 000 mg/L的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心），試驗(yàn)用硝酸、鹽酸等試劑均為分析純（廣州，西隴化工），試驗(yàn)用水為UPR-II優(yōu)普超純水機(jī)制的超純水。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線

采用外標(biāo)法定量，用ICP-AES測(cè)定Cu（224.700 nm）、Zn（213.856 nm）、Mn（257.610 nm）、Pb（233.527 nm）4個(gè)元素一系列濃度的標(biāo)液。

1.4 數(shù)據(jù)分析及評(píng)價(jià)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用污染指數(shù)、綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)地下水環(huán)境質(zhì)量。

1.4.1 污染指數(shù)法

污染指數(shù)按Pi=Ci/Si計(jì)算，Pi為環(huán)境中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù)；Ci為環(huán)境中污染物的實(shí)測(cè)值；Si為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.2 單項(xiàng)指標(biāo)和綜合指標(biāo)法

按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）的質(zhì)量類別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi，再根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)推薦的方法計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值F[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線

經(jīng)測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程及相關(guān)系數(shù)如圖1所示。結(jié)果表明，所測(cè)的元素在C（Cu）：0.00～4.00 mg/L、C（Zn）：0.00 ～ 2.00 mg/L、C（Pb）：0.00 ～ 10.00 mg/L、C（Mn）：0.00～2.00 mg/L濃度范圍內(nèi)，有良好的線性關(guān)系，檢出限在1.115×10-0.04～0.006 4 mg/L，定量下限在3.717×10-0.04～0.021 5 mg/L。

2.2 樣品分析結(jié)果

樣品測(cè)定結(jié)果如表1所示。試驗(yàn)表明，4個(gè)點(diǎn)位的地下水中均有Cu、Zn、Mn、Pb檢出，其中Mn、Pb含量最高。除3#中Cu含量最低外，其余點(diǎn)位金屬元素濃度由低至高分別為：Zn＜Cu＜Mn＜Pb。各點(diǎn)位之間比較發(fā)現(xiàn)，1#和2#測(cè)定值較接近，比其余點(diǎn)位高，其中Mn含量高出約10倍。

2.3 污染評(píng)價(jià)

圖1 所測(cè)金屬元素標(biāo)準(zhǔn)曲線

選用《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Pi＞1表示受到污染；Pi＜1表示未受污染；Pi越大，表明水受污染程度越高[6-8]。經(jīng)計(jì)算，污染指數(shù)結(jié)果如表2所示。

表1 樣品分析結(jié)果

表2 金屬污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果

研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域 P（Cu）、P（Zn）均小于 1，表明未受到這幾種元素的污染；Pb、Mn的Pi＞1，表明該地區(qū)地下水受不同程度Pb、Mn的污染，其中Pb污染比較嚴(yán)重，屬于主要污染物，1#、2#被污染程度較大，超出標(biāo)準(zhǔn)限值20倍。

2.4 單項(xiàng)指標(biāo)及綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)

按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）劃分各組分所屬的質(zhì)量類別，分別按表1確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值Fi，再計(jì)算得表3中各點(diǎn)位金屬元素的綜合評(píng)價(jià)分值F。結(jié)果表明，雖然有個(gè)別元素單項(xiàng)值屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水，但總體水質(zhì)屬于Ⅴ類水。

表3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

3 結(jié)果與討論

本文通過(guò)對(duì)昆明市匡遠(yuǎn)鎮(zhèn)1#菜地、2#花地、3#村莊、4#交易市場(chǎng)4個(gè)不同點(diǎn)位地下水中4種金屬元素的測(cè)定，了解了該地區(qū)地下水中金屬元素均有檢出，其中Mn、Pb含量最高。進(jìn)一步對(duì)該地區(qū)地下水中金屬元素污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)Pb為最主要的污染物，位于菜地和花地的地下水被污染程度較大。雖然有個(gè)別元素單項(xiàng)值屬于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水，但總體水質(zhì)都處于極差的級(jí)別，屬于Ⅴ類水。其原因可能是該區(qū)域長(zhǎng)期施用化肥后，金屬在土壤滲透和地表徑流作用下產(chǎn)生污染[9]。筆者建議，當(dāng)?shù)貞?yīng)合理規(guī)劃化肥施用量、周期和種類，保護(hù)好地下水資源。