韶關(guān)北江河水質(zhì)重金屬污染調(diào)查與評(píng)價(jià)

周淑婷 羅瑩華 胡金妹 劉旺軍 何志輝 連智博

摘要 為查明北江河水質(zhì)重金屬污染情況，采用原子吸收分光光度法檢測(cè)了17個(gè)水樣的Hg、As、Cr、Cu、Pb 5種重金屬的含量，并采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對(duì)重金屬污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，北江河水中的Hg、As、Cr、Cu、Pb 5種重金屬的含量范圍分別為0.000 4～0.001 7、0.011～0.029、<0.004、0.000 13～0.000 14、0.000 13～0.002 00 mg/L。根據(jù)單因子污染指數(shù)法，河水中只有Hg的單因子指數(shù)>1.0，其余4種重金屬<0.1;根據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)法，河水中Hg的內(nèi)梅羅污染指數(shù)為27.62，屬于嚴(yán)重污染。因此，北江河水中重金屬的污染需要引起有關(guān)部門重視。

關(guān)鍵詞 北江河;重金屬;污染評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) S181.3 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A ?文章編號(hào) 0517-6611（2015）03-277-03

Heavy Metal Pollution Survey and Evaluation of Beijiang River in Shaoguan

ZHOU Shuting， LUO Yinghua*， HU Jinmei et al

（Department of Geography， Tour and Geography College， Shaoguan University， Shaoguan， Guangdong 512005）

Abstract To find out heavy metals ?pollution of Beijiang river， using atomic absorption spectrophotometry to analyze heavy metal content of Hg， As， Cr， Cu， Pb in 17 samples， and single factor pollution index method and Nemerow pollution index method were used to evaluate heavy metal pollution. The results showed that content range of Hg， As， Cr， Cu， Pb is 0.000 4- 0.001 7， 0.011-0.029， < 0.004， 0.000 13-0.000 14 and 0.000 13-0.002 00 mg/L respectively. According to the single factor pollution index and Nemerow pollution index that Hg has serious pollution in river. So， the pollution of heavy metals in the Beijiang river water need to the attention of the authorities.

Key words Beijiang river; Heavy metals; Pollution assessment

基金項(xiàng)目 國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201310576-017）。

作者簡(jiǎn)介 周淑婷（1992- ），女，廣東清遠(yuǎn)人，本科生，專業(yè)：地理環(huán)境。*通訊作者，講師，博士，從事自然地理與環(huán)境保護(hù)方面的研究。

收稿日期 20141204

隨著工業(yè)發(fā)展、人口增長(zhǎng)和城市規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)和生活污水的排放量增加，水體是否被污染是全世界都很關(guān)注的問題，尤其是河流重金屬的污染^[1-2]。重金屬具有高毒性和持久毒性，能被動(dòng)植物吸收，經(jīng)食物鏈傳遞進(jìn)入人體，危害人類的健康^[3-4]。

北江是粵北地區(qū)的主要供水水源，也是污染物主要排入的河流。北江中上游主要支流有武江、湞江、南水河、連江等，流域面積達(dá)38 363 km²，涉及的行政區(qū)域主要有韶關(guān)市和清遠(yuǎn)市。粵北地區(qū)擁有豐富的礦產(chǎn)資源，有色冶金企業(yè)較多，其中既有國(guó)有大型特大型企業(yè)，也有私營(yíng)甚至非法的小采礦和小冶煉工廠。凡口鉛鋅礦和韶關(guān)冶煉廠是我國(guó)第一大乃至亞洲最大的鉛鋅礦生產(chǎn)基地，其礦石還富含Ag、Hg、Cd、Ge、Ga等伴生稀貴金屬。韶鋼松山集團(tuán)則是目前廣東省最大的鋼鐵生產(chǎn)基地。大型企業(yè)都會(huì)處理其產(chǎn)生的廢水，但都存在處理不徹底的問題。而多數(shù)中小型或私營(yíng)企業(yè)產(chǎn)生的廢水往往只經(jīng)簡(jiǎn)單的沉淀甚至不經(jīng)任何處理就直接排入河流^[5]。北江兩大支流曲江和湞江均曾發(fā)生過較為嚴(yán)重的水污染事故，造成大量魚蝦死亡。2005 年12月因韶關(guān)冶煉廠的廢水排放，造成北江清遠(yuǎn)段飲用水源Cd污染，一度迫使水廠停止供水，造成嚴(yán)重的社會(huì)影響。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置及樣品采集

根據(jù)《環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)》^[6]中的水樣采集方法，并結(jié)合北江河的污染特征，共設(shè)置17個(gè)采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)的布置如圖1。17個(gè)樣品中有15個(gè)是北江河的樣品，樣品編號(hào)分別為Y1、Y2、Y3、…、Y15，1個(gè)是武江河的樣品，編號(hào)為Y16，另一個(gè)是湞江河的樣品，編號(hào)為Y17。在北江河水質(zhì)取樣中，共設(shè)置了3個(gè)河流斷面采集水樣。為方便取樣，3個(gè)斷面分別設(shè)置在3座橋上，即北江橋、百旺大橋和孟洲壩橋。每個(gè)斷面分別采集3個(gè)樣品，樣品編號(hào)分別是北江橋Y1、Y2、Y3;百旺大橋Y8、Y9、Y10;孟洲壩橋Y13、Y14、Y15。武江的取樣點(diǎn)選擇在武江橋的中央位置，湞江的取樣點(diǎn)選擇在曲江橋的中央位置。

水樣的采集器與取樣瓶在取樣前先用純凈水洗干凈，放在干凈的柜子里晾干備用。采樣時(shí)在每個(gè)采樣點(diǎn)河面下15 cm左右深度，用采集瓶裝取河水，共采樣17份。按采集先后順序編號(hào)為Y1、Y2、Y3、…、Y17，并記錄污染源及采樣點(diǎn)周圍的環(huán)境狀況。水樣帶回實(shí)驗(yàn)室置于避光陰涼處保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 樣品處理及測(cè)定

取容積為1 000 ml的聚乙烯塑料瓶，用待測(cè)水樣沖洗后，加入5 ml硝酸，轉(zhuǎn)動(dòng)容器使酸浸潤(rùn)內(nèi)壁，裝入1 000 ml待測(cè)水樣（pH<2），搖勻，密封，供測(cè)定Cu、Pb、Cr項(xiàng)目。用玻璃瓶取待測(cè)水樣100 ml，加入硫酸溶液酸化，使pH<2，供測(cè)定As。量取200 ml待測(cè)樣品置于500 ml錐形瓶中，依次加入10 ml濃硫酸和10 ml溴化劑，加塞，搖勻備用，供測(cè)定總汞。樣品制備后，采用原子吸收分光光度法分別測(cè)定Cu、Pb、Cr、As和Hg的含量，結(jié)果見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值的對(duì)比分析

據(jù)我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），Cu、Pb、Cr、As和Hg在5類水域中的標(biāo)準(zhǔn)限值見表2。Ⅰ類水域適用于源頭水，Ⅱ和Ⅲ類水域分

別適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)和二級(jí)保護(hù)區(qū)，Ⅳ類水域適用于一般工業(yè)用水，Ⅴ類水域適用于農(nóng)業(yè)用水及一般景觀要求水域。其中Ⅳ和Ⅴ類水域有一定程度的污染。

為了分析北江河水質(zhì)重金屬污染的情況，采用Ⅴ類水域

標(biāo)準(zhǔn)限值為參照標(biāo)準(zhǔn)，通過17個(gè)樣品的各重金屬測(cè)量值與

圖1 北江流域韶關(guān)段河水采樣點(diǎn)布置示意

表1 北江流域韶關(guān)段河水重金屬含量分析結(jié)果

mg/L

樣品編號(hào)樣品類型HgAsCrCuPb

Y1水0.001 600.0250.0040.000 140.000 36

Y2水0.001 200.0230.0040.000 130.000 34

Y3水0.000 140.0240.0040.000 130.000 34

Y4水0.000 900.0180.0040.000 130.001 90

Y5水0.000 800.0150.0040.000 130.001 40

Y6水0.000 400.0130.0040.000 130.001 70

Y7水0.000 500.0180.0040.000 140.002 00

Y8水0.000 400.0190.0040.000 130.000 29

Y9水0.000 400.0180.0040.000 130.000 20

Y10水0.000 900.0210.0040.000 130.000 24

Y11水0.001 200.0190.0040.000 130.000 51

Y12水0.000 800.0180.0040.000 130.000 49

Y13水0.001 600.0170.0040.000 130.000 13

Y14水0.001 400.0130.0040.000 130.000 13

Y15水0.001 700.0180.0040.000 130.000 13

Y16水0.000 800.0110.0040.000 130.000 19

Y17水0.001 600.0120.0040.000 130.000 23

注：樣品由湖南省永興縣柏林化驗(yàn)中心檢測(cè)。

標(biāo)準(zhǔn)限值的比較，判斷河流重金屬污染的程度。圖2是Cu、Pb、Cr、As和Hg 5種重金屬與Ⅴ類水域標(biāo)準(zhǔn)限值的比照結(jié)果。從圖2可知，17個(gè)采樣點(diǎn)中，Cu、Pb、Cr、As 4種重金屬的含

量均未超過環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)限值;而Y1、Y2、Y11、Y13、Y14、Y15、

表2 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值

mg/L

重金屬Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類

Cu0.011.001.001.01.0

Pb0.010.010.050.050.1

Cr0.010.050.050.050.1

As0.050.050.050.100.1

Hg0.000 050.000 050.000 10.0010.001

Y17樣品的Hg含量均超過環(huán)境限制，說明北江河中重金屬Hg有一定程度的污染。結(jié)合取樣點(diǎn)位置和河流污染源背景的調(diào)查，X1和Y11取樣點(diǎn)的附近均有較多的生活垃圾，其余的Y2、Y13、Y14、Y15、Y17采樣點(diǎn)均布設(shè)在橋下，水位較深，污染源主要來源于上游地帶，而且河水經(jīng)過了一定距離的搬運(yùn)，污染物與河水混合均勻，可代表河流水質(zhì)的一般情況。因此，可以認(rèn)為北江河中重金屬Hg的含量已超過我國(guó)Ⅴ類水域標(biāo)準(zhǔn)限值，有一定程度的Hg污染。

2.2 單因子污染指數(shù)法評(píng)價(jià)

單因子污染指數(shù)法是我國(guó)通用的一種方法^[8]，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。單項(xiàng)污染指數(shù)污染程度分級(jí)見表3，單因子污染指數(shù)的計(jì)算公式：Pi=Ci/Si。

式中，Pi為污染物單因子指數(shù)，Ci為實(shí)測(cè)值，Si為環(huán)境背景值。

為了使計(jì)算結(jié)果更能反映河流的實(shí)際情況，該研究中的實(shí)測(cè)值采用北江河3個(gè)河流斷面（北江橋、百旺大橋和孟洲壩橋）上的9個(gè)樣品（Y1、Y2、Y3、Y8、Y9、Y10、Y13、Y14、T15）的平均值，避開了局部污染源，計(jì)算結(jié)果見表4。對(duì)比表3和表4，發(fā)現(xiàn)只有Hg對(duì)水環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，其他4種重金屬對(duì)環(huán)境均未造成污染影響。

2.3 內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)

內(nèi)梅羅污染指數(shù)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)較重的污染物作用^[9]。根據(jù)內(nèi)梅羅指數(shù)可以劃分污染等級(jí)（表5）。內(nèi)梅羅污染指數(shù)的計(jì)算公式：

內(nèi)梅羅污染指數(shù)（NI）={[（PI²均）+（PI²最大）]/2}¹/2。

式中，PI均表示平均單項(xiàng)污染指數(shù)，PI最大表示最大單項(xiàng)污染指數(shù)。根據(jù)公式把計(jì)算結(jié)果列入表6。

圖2 各采樣點(diǎn)Cu（a）、Pb（b）、Cr（c）、As（d）和Hg（e）的含量與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值的比較

表3 單因子污染指數(shù)污染程度分級(jí)

分級(jí)單因子污染指數(shù)（Pi）污染等級(jí)

1Pi≤1無污染

21

32

43

55

表4 北江河河水重金屬單因子污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果

重金屬實(shí)測(cè)值∥mg/L背景值∥mg/L單因子污染指數(shù)

Cu0.000 130.010.013

Pb0.000 240.010.024

Cr0.0040.010.400

As0.019 80.050.396

Hg0.0010.000 0520.000

注：背景值采用Ⅰ類水域標(biāo)準(zhǔn)。

表5 內(nèi)梅羅污染等級(jí)

污染等級(jí)內(nèi)梅羅染指數(shù)污染等級(jí)

1NI≤0.5安全

20.5

30.7

41.0

52.0

6NI>3嚴(yán)重污染

表6 北江河韶關(guān)段河水重金屬內(nèi)梅羅污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果

重金屬平均單項(xiàng)污染指數(shù)最大單項(xiàng)污染指數(shù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)

Cu0.0130.0140.013 5

Pb0.0620.2000.148 1

Cr0.4000.4000.400 0

As0.3600.5000.435 6

Hg19.22034.00027.617 1

據(jù)內(nèi)梅羅污染指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，Hg的內(nèi)梅羅污染指數(shù)為27.6，達(dá)到了嚴(yán)重污染的級(jí)別，而其他4種重金屬均未達(dá)到污染級(jí)別。即內(nèi)梅羅污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子指數(shù)法的評(píng)價(jià)結(jié)果一致。因此，北江河韶關(guān)段河水中重金屬Hg含量嚴(yán)重超標(biāo)，該河流已經(jīng)受到了Hg的嚴(yán)重污染。

3 結(jié)論

對(duì)北江河的17個(gè)水樣，分別檢測(cè)了Cu、Pb、Cr、As和Hg 5種重金屬的含量。通過與我國(guó)地表水域重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)限值的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)北江河水中Hg的含量超過我國(guó)地表水域的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。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)果均表明河水中Hg的污染達(dá)到了嚴(yán)重污染的級(jí)別。Hg及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在人體內(nèi)蓄積，Hg進(jìn)入人體內(nèi)較難排泄，引起人體相應(yīng)功能失調(diào)。血液中的金屬Hg進(jìn)入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達(dá)到一定的量時(shí)就會(huì)對(duì)腦組織造成損害，另外一部分Hg離子轉(zhuǎn)移到腎臟。進(jìn)入水體的無機(jī)Hg離子可轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C(jī)汞，由食物鏈進(jìn)入人體，引起全身中毒。因此，河流中Hg的污染不容忽視，治理刻不容緩。

43卷3期 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 周淑婷等 韶關(guān)北江河水質(zhì)重金屬污染調(diào)查與評(píng)價(jià)

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