地表水中重金屬污染因子分布特征分析

摘要：為深入探究地表水中重金屬污染因子的分布特征，結(jié)合研究區(qū)概況分析與采樣點位規(guī)劃，進行地表水樣品采集與預(yù)處理工作，開展地表水中重金屬的檢測。研究表明，Ca的質(zhì)量濃度最高；Fe的平均質(zhì)量濃度達到382.00 μg/L，其最大值遠超集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值；Hg的平均質(zhì)量濃度略高于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標準限值，但仍符合生活飲用水衛(wèi)生標準，其濃度尚處于可控范圍內(nèi)；Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Al及V等金屬元素的平均質(zhì)量濃度均保持在各自標準限值之下，污染風險相對較低；Fe元素空間分布不均，形成明顯污染帶。為避免重金屬元素發(fā)生擴散，對下游水質(zhì)構(gòu)成潛在的威脅，應(yīng)采取有效的污染物處理措施。

關(guān)鍵詞：地表水；污染因子；重金屬；分布特征

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0022-04

Analysis of Distribution Characteristics of Heavy Metal Pollution Factors in Surface Water

FENG Yuting

（Analysis Test and Environmental Emergency Room， Meizhou Ecological Environment Monitoring Station in Guangdong Province， Meizhou 514100， China）

Abstract： To further explore the distribution characteristics of heavy metal pollution factors in surface water， combined with the analysis of the research area and the planning of sampling points， surface water sample collection and pretreatment work will be carried out， and the detection of heavy metal substances in surface water will be carried out. The research results indicate that the mass concentration of Ca is the highest; the average mass concentration of Fe reaches 382.00 μg/L， and its maximum value far exceeds the standard limit of the supplementary project for centralized drinking water sources; the average mass concentration of Hg is slightly higher than the Class III water standard limit for surface water environmental quality， but still meets the hygiene standards for drinking water， and its concentration is still within a controllable range; the average mass concentrations of metal elements such as Cr， Mn， Ni， Cu， Zn， As， Pb， Al， and V are all kept below their respective standard limits， indicating relatively low pollution risks; the spatial distribution of Fe element is uneven， forming obvious pollution zones. To prevent the diffusion of heavy metal elements and pose a potential threat to downstream water quality， effective pollutant treatment measures should be taken.

Keywords： surface water; pollution factor; heavy metal; distribution characteristic

在全球工業(yè)化和城市化迅速發(fā)展的背景下，地表水資源的保護與治理已成為不容忽視的重要議題。地表水作為支撐人類日常生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及工業(yè)發(fā)展的基石，其水質(zhì)狀況直接關(guān)系到人類社會的可持續(xù)發(fā)展[1]。例如，Pb、Cd、Hg、Cr等極難降解的元素，一旦通過地表水進入生態(tài)系統(tǒng)，便很難自然消除，導(dǎo)致其在生物體內(nèi)逐漸積累并長期殘留，威脅生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更對人類健康構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。

重金屬超標嚴重威脅水生生物的多樣性與生態(tài)平衡，嚴重情況下甚至危害人體生命健康，使人體面臨神經(jīng)系統(tǒng)受損、免疫力下降等健康風險[2]。重金屬污染的治理與生態(tài)修復(fù)工程往往需要巨大的資金投入和長期的技術(shù)支持，給社會經(jīng)濟帶來沉重負擔?；诖耍钊胩骄康乇硭兄亟饘傥廴疽蜃拥姆植继卣?，為制定科學的防控策略、保護水資源安全與促進經(jīng)濟社會健康發(fā)展提供技術(shù)層面的指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

為確保分析結(jié)果真實、可靠，開展采樣前需分析研究區(qū)概況，如表1所示[3]。

流域中段水系復(fù)雜，南岸支流發(fā)源于降雨充足的某山區(qū)北側(cè)地區(qū)[4]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域徑流分布不均，超過70%的徑流集中于南岸支流。流域中段所在區(qū)域是當?shù)毓まr(nóng)業(yè)發(fā)展的重要經(jīng)濟區(qū)，其主要河流不僅為當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活及工業(yè)發(fā)展提供了寶貴的水資源，其水質(zhì)狀況也直接關(guān)系到區(qū)域居民的生活質(zhì)量與經(jīng)濟發(fā)展的可持續(xù)性[5]。調(diào)研結(jié)果顯示，地表水重金屬污染已成為流域內(nèi)不可忽視的環(huán)境問題，不僅會破壞水生態(tài)環(huán)境，還會加劇水環(huán)境保護與社會經(jīng)濟發(fā)展之間的矛盾。

2 材料與方法

2.1 采樣點布置與地表水樣品采集

根據(jù)研究區(qū)的地理環(huán)境特點和污染源分布情況，沿地區(qū)水域干線布置測點，并通過全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）精確定位各點位置，確保數(shù)據(jù)具有代表性[6]。各采樣點位置如表2所示。

選用經(jīng)預(yù)處理的塑料桶采集地表水樣品。塑料桶先在HNO3中浸泡，然后使用純水徹底沖洗，以確保無干擾。使用干燥潔凈的塑料桶在水面下約10 cm處收集原水，并立即加入數(shù)滴濃硝酸（優(yōu)級純），以穩(wěn)定水質(zhì)。

2.2 樣品檢測

將采集的樣品分成兩類，一類用于檢測重金屬含量，另一類使用濾波過濾析出重金屬[7]，以確保后續(xù)分析的準確性。結(jié)合研究區(qū)概況，選用合適的儀器設(shè)備。儀器設(shè)備及參數(shù)如表3所示。

為確保檢測結(jié)果的可靠性，在正式檢測前需要校準儀器設(shè)備。排除相關(guān)影響因素后，將經(jīng)預(yù)處理的樣品按照選定的檢測方法進行操作，以獲得樣品中不同重金屬的濃度[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 地表水重金屬質(zhì)量濃度分析

對采集的樣品進行地表水重金屬質(zhì)量濃度分析，獲取采樣數(shù)據(jù)的含量最小值與最大值，并計算平均值與標準差，如表4所示。

由表4可知，Ca的質(zhì)量濃度最高；Fe的平均質(zhì)量濃度達到382.00 μg/L，其最大值遠超集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值。盡管Hg的平均質(zhì)量濃度略高于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類水標準限值，但仍符合生活飲用水衛(wèi)生標準，其濃度尚處于可控范圍內(nèi)。同時，Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Al及V等金屬元素的平均質(zhì)量濃度均保持在各自標準限值之下，污染風險相對較低。

基于變異性角度分析，試驗區(qū)內(nèi)的Ni、Zn、As等重金屬元素的濃度呈現(xiàn)出一定的差異性，且變異率超過100%，揭示出重金屬元素分布的不均勻性和潛在的局部污染特征。相反，其他金屬元素則展現(xiàn)出較為穩(wěn)定的濃度分布。

通過分析地表水中重金屬質(zhì)量濃度的超標情況與分布特性，凸顯Fe和Hg污染防控與治理工作的緊迫性，未來水質(zhì)監(jiān)測需更加關(guān)注重金屬的時空分布特征及其潛在風險。

3.2 重金屬元素Fe的空間分布特征分析

結(jié)合分析結(jié)果可知，研究區(qū)的主要重金屬污染元素為Fe。為更直觀掌握Fe元素在測區(qū)內(nèi)的含量，繪制研究區(qū)的地形圖，并深入剖析Fe元素的空間分布特征。Fe元素的空間分布特征如圖1所示。

由圖1可知，大部分地區(qū)的Fe元素濃度明顯高于300 μg/L，超出既定的標準值。Fe元素濃度主要集中在301～600 μg/L，形成較為明顯的污染帶，表明Fe元素在該區(qū)域內(nèi)的累積與擴散程度已達到較高水平。Fe元素含量峰值位于河流交匯的特定區(qū)域。該區(qū)域的水流動力錯綜復(fù)雜，物質(zhì)交換活動異?；钴S，是易積聚污染物的敏感地帶。河流交匯不僅能促進水體混合，還可能加劇含F(xiàn)e污染物的擴散與再分配，對下游水質(zhì)構(gòu)成潛在威脅。

從地質(zhì)學角度看，富含F(xiàn)e元素的巖石在長期的自然風化過程中，受到物理、化學、生物作用的綜合影響，F(xiàn)e元素逐漸從巖石中析出，然后隨水流擴散遷移至流域各處。人類對礦產(chǎn)資源的開采與加工處理活動也顯著加速了這一過程，促使Fe元素逐步析出并遷移擴散。此外，洪水等極端氣候事件也是Fe污染擴散的催化劑。當遇到洪水時，水流倒灌現(xiàn)象頻發(fā)，不僅加速了污染物的遷移與擴散，還可能引發(fā)污染物在特定區(qū)域累積，進一步加劇水域污染。

綜上所述，F(xiàn)e元素的空間分布特點既反映了自然地理條件的影響，也凸顯出人類活動對水體環(huán)境的顯著影響。

4 結(jié)論

隨著高分辨率質(zhì)譜和同位素示蹤等尖端技術(shù)的應(yīng)用普及，不同重金屬元素的來源能夠得到更準確的測定和區(qū)分。近年來，研究人員從多個角度研究重金屬污染因子的分布特征及其生態(tài)效應(yīng)，為制定科學的防控策略提供了理論支撐。結(jié)合現(xiàn)有研究成果，通過分析地表水重金屬質(zhì)量濃度與Fe元素的空間分布，深入剖析地表水中重金屬污染因子的分布特征，不僅能夠提升污染治理的效率和精度，還可以為水環(huán)境的科學化管理與污染風險的實時監(jiān)測提供技術(shù)支持。目前，地表水中重金屬污染因子分布特征的研究正朝著技術(shù)前沿化、學科交叉化、智能化等方向發(fā)展，以更有效地應(yīng)對日益嚴峻的環(huán)境污染問題。

參考文獻

1 王 碩，喬鵬煒，李佳斌.某鋼鐵企業(yè)周邊遺留地塊土壤重金屬污染分布特征及源解析[J].環(huán)境污染與防治，2024（7）：1022-1027.

2 秦 紅.太湖沿岸湖區(qū)底泥重金屬污染分布特征及生態(tài)風險評價[J].凈水技術(shù)，2024（6）：161-168.

3 羅 剛，徐雪妮，酈 薇.某關(guān)停鉛蓄電池企業(yè)土壤重金屬污染特征及生態(tài)風險評價[J].新疆環(huán)境保護，2024（1）：1-9.

4 張春暉，王明仕，孫 昂，等.人為-自然因素相互作用對沁河底泥重金屬污染和空間分布的量化影響[J].環(huán)境科學學報，2023（9）：

176-186.

5 李 文，劉 靜.甌江流域沉積物重金屬污染分布特征、污染程度和來源分析[J].信陽師范學院學報（自然科學版），2023（2）：274-279.

6 陶 紅，張小紅，王亞娟，等.銀川市城區(qū)地表灰塵重金屬污染分布特征及健康風險評價[J].環(huán)境化學，2022（8）：2573-2585.

7 劉 艷，蘇 懷，李偉康，等.東川小江流域河漫灘沉積物重金屬污染分布特征及生態(tài)風險評價[J].西南林業(yè)大學學報（自然科學），2022（4）：96-105.

8 黃嘉良，梅曉潔，方 寧，等.河湖底泥重金屬污染分布特征分析與處置對策：以鎮(zhèn)江市為例[J].凈水技術(shù)，2022（7）：119-125.