南盤江水體中重金屬特征污染物及控制斷面的篩選

胡 濤，施鳳寧

(云南省水環境監測中心，云南 昆明 650106)

重金屬是指密度在4 或5 以上的金屬，即元素周期表中原子序數在24 以上的金屬，包括銅、鋅、鉛、隔、砷、六價鉻等，其對機體的危害是多系統、多器官、多指征和不可逆的。由于重金屬具有高毒性和持久毒性，且能被生物吸收富集，經過食物鏈傳遞最終會進入人體，進而危害人類健康。因此水體中重金屬污染物的篩選在流域污染物管理、環境質量保護、人類與生物健康保護中具有重要的作用。南盤江是珠江水系的源頭，在水資源的綜合利用中農業、漁業用水所占比重較大，因此珠江上游南盤江水體中銅、鋅、鉛、鎘、汞、砷、六價鉻優先控制污染物及其控制河段的篩選和確定具有重要意義，可為珠江流域南盤江干流水資源的開發利用與保護提供科學依據。

1 實驗部分

1.1 儀器設備

SDI DeltaTox 毒性檢測儀;MicroTox 發光菌種試劑(飛歇爾弧菌凍干粉);MicroTox 稀釋液(Diluent);MicroTox 滲透壓調節液(OAS)。

1.2 篩選方法的建立

根據查閱文獻資料，目前特征污染物的篩選方法主要有“模糊綜合評判法”、“綜合評分法”、“Hasse 圖解法”、“密切值法”、“潛在危害指數法”等，各種方法均有一個共同的特點，即條件多、可操作性低［1～4］。本次篩選參照美國USEPA水質雙值基準(US—SSD，分別為CMC 急性基準和CCC 慢性基準)建立了一套有效且簡便的方法，即通過對過去多年的污染物的檢出率和超標率進行評分然后加和，按總分值大小排序，并將各污染物的總分值加和與篩查的污染物總數相除，得到主要污染物的篩選限值，大于限值的作為下一步篩選的污染物。某污染物的檢出率高且檢出后超標率也高，意味著該污染物長期存在于水體，且具有一定的濃度，應重點關注(慢性影響)。然后運用綜合毒性測定儀對各金屬污染物的毒性大小進行測定，計算EC50值(5min 時發光細菌半數發光抑制濃度)，將各金屬污染物的平均檢出濃度與EC50相比，按大小排序。該比值越大表示水體中檢出濃度值越接近EC50值，急性毒性越強，該金屬應重點關注(急性影響)。最后將檢出率和超標率篩選出的污染物與平均檢出濃度與EC50的比值進行分析，確定主要污染物。根據確定的主要污染物與各斷面檢出率和超標率進行分析，確定主要污染物的控制斷面。按該方法篩選出的污染物既考慮到低濃度污染物的慢性影響又考慮到高濃度的急性影響。

2 數據分析

本研究對象為南盤江干流水體8 個監測斷面，分別為沾益(A)、下橋閘(B)、彈藥庫(C)、柴石灘(D)、高古馬(E)、小龍潭(F)、吊橋(G)、江邊街(H)。位置見圖1。

2.1 檢出率、超標率分級評分及排序

分別統計7 個污染物在8 個斷面中4a 內總監測次數和檢出次數，結果見表1。將檢出次數與總監測次數相除并乘以100%分別計算檢出率。并按檢出率1%～20.0%，分值為1;20.1%～40.0%，分值為2;40.1%～60.0%，分值3;60.1%～80.0%，分值為4;80.1%以上，分值為5 分別進行賦值。運用等比級數計算公式進行分級別賦值，結果見表2。等比級數計算公式為an=a1qn，an為檢出率最大值，a1為檢出率最小值;n 為5。將上述兩項分級賦值加和排序，結果為:砷＞鉛＞六價鉻＞鎘=汞＞鋅＞銅。

表1 各污染物在各斷面總監測次數、檢出次數及超標次數統計表

表2 各污染物在各斷面的檢出分值與超標分值

2.2 污染物急性影響排序

環境污染物對發光菌的毒性與對其它生物的毒性數據有一定的相關性，污染物對魚的毒性效應可以用蚤類和發光細菌來預測，國家環保部也采用明亮發光桿菌進行水質急性毒性的測定［5］。本研究采用SDI DeltaTox 毒性檢測儀根據急性毒性的測定—發光細菌法(GB1/T15441-1995)分別對水體中7 種重金屬的EC50-5min(5min 時發光細菌半數發光抑制濃度)進行測定，該值越小，毒性越大。用國家標準溶液Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、Cr6+分別配制標準序列。Cu、Zn、Cd 濃度分別為0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mg/L;Pb 濃度分別為0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mg/L;Hg 濃度分別為0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/L;As 濃度分別為0、1.0、2.0、4.0、6.0、10.0mg/L;Cr 濃度分別為0、0.2、0.5、1.0、1.5、2.0mg/L，并調節pH 值在6～8。按81.9%測試模式上機分析測定，繪制工作曲線，根據曲線查出熒光抑制率50%時的值即為EC50，結果見表3。分別計算出各重金屬污染物檢出值的平均濃度值:銅0.023mg/L、鋅0.192mg/L、鉛0.0362mg/L、鎘0.0019mg/L、汞 0.00006mg/L、砷 0.0530mg/L、六 價 鉻0.071mg/L，將平均濃度值與表3 中的EC50值進行相比，按比值進行排序，結果為鋅＞六價鉻＞銅＞鉛＞砷＞鎘＞汞。

表3 各污染物的工作曲線及EC50值

2.3 主要污染物的篩選

南盤江屬于珠江上游，在水資源的綜合利用中農業、漁業用水所占比重較大，因此應重點關注慢性影響，在此基礎上再關注急性影響。將表2 中7種重金屬檢出率和超標率干流總分結果進行加和除以7 作為主要控制污染物舍棄與保留的分界線，這樣就可以在7 種污染物中篩選出半數影響較大的污染物，結果按優先控制排序為:砷＞鉛＞六價鉻。在此基礎上根據污染物急性影響順序:鋅＞六價鉻＞銅＞鉛＞砷＞鎘＞汞，舍棄鋅、銅、鎘、汞后排序為:六價鉻＞鉛＞砷。因此篩選出南盤江干流主要污染物為鉛、砷、六價鉻。

2.4 主要控制斷面

根據篩選出的污染物:鉛、砷、六價鉻，結合表1 中的檢出率與超標率，可以判斷出鉛的控制斷面為D～H;砷為B～H;六價鉻為B～D。

3 結果討論

上述重金屬優先控制污染物的篩選方法既考慮到水體中長期低濃度樣本因素(慢性影響)，又考慮到中高濃度樣本因素(急性影響)，因此篩選結果具有較高的可信度。通過對7 個重金屬污染物8個斷面分析資料的分析計算、統計篩選，確定了南盤江干流的優先控制污染物為鉛、砷、六價鉻。控制斷面:鉛為柴石灘～江邊街;砷為下橋閘～江邊街;六價鉻為下橋閘～柴石灘。

［1］陳曉秋.水環境優先控制有機污染物的篩選方法探討［J］.福建分析測試，2006，15(1):15-17.

［2］崔建升，徐富春，劉定.優先污染物篩選方法進展［A］.中國環境科學學會學術年會論文集［C］.2009:831-834.

［3］葛奇偉，徐永健，孫彬，等.兩種貝類養殖環境特征污染物的篩選方法研究［J］.生態科學，2011，(6):613-617.

［4］宋利臣，葉珍，馬云，等.潛在危險指數在水環境優先污染物篩選中的改進與應用［J］.環境科學與管理，2010，(9):20-22.

［5］周世明，舒為群，趙清.發光菌在水環境污染物檢測中的應用研究進展［J］.環境與健康雜志，2007，(10):837-839.