武夷山市地表水重金屬含量及水質(zhì)評價

謝寶俊　何　婷

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.安徽黃河水處理科技股份有限公司)

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武夷山市地表水重金屬含量及水質(zhì)評價

謝寶俊1,2,3何婷4

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.安徽黃河水處理科技股份有限公司)

為有效評價重金屬元素對武夷山水體的污染危害，以武夷山崇陽溪及九曲溪水系為主要水域進行重金屬污染分析。運用最大單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風險危害評價法對武夷山水體進行了綜合水質(zhì)評價，結果表明：該水體總體水環(huán)境質(zhì)量較好，部分水域存在較低的潛在風險。

地表水重金屬含量水質(zhì)分析水環(huán)境質(zhì)量

隨著各類重金屬的廣泛使用，重金屬污染已成為普遍存在的污染類型，具有高穩(wěn)定性、難降解性、可累積性以及一定的毒性等特征。由于重金屬元素通過生物富集作用，沿著食物鏈傳遞，最終累積在人體內(nèi)，危害人體健康[1]。武夷山市境內(nèi)的最大河流為崇陽溪，支流九曲溪流經(jīng)武夷山風景區(qū)。根據(jù)實地考察，武夷山區(qū)域水體主要受到自然因素與人為因素的影響。自然因素主要源于部分植物物種入侵、氣候及凍害等災害天氣的影響；人為因素主要為來自城市生活污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水、橋梁道路的建設等，加之近年來武夷山日漸繁華的旅游商業(yè)活動所導致的環(huán)境污染。本研究以武夷山崇陽溪及九曲溪為主要水域進行重金屬污染評價，為武夷山水體污染治理提供依據(jù)。

1　評價方法

目前，關于土壤重金屬污染評價的研究較成熟，但有關水體中重金屬污染的研究成果較少，主要通過湖泊、江河等水體沉積物的綜合評價來綜合反映水質(zhì)狀況[2-4]。學術界對于水體污染評價指標不僅包含常見的理化指標，而且包括水體中重金屬離子含量指標，可適用于對水體重金屬元素污染進行評價。常用的評價方法主要有單因子法、等標污染負荷法，其中，單因子法較常用，當該方法難以明確表達污染源的重要性以及為人們提供可相互比照的信息時，則可沿用等標污染負荷法來評價水源污染[5]。王鋒等[6]根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)，采用最大單因子類別和綜合達標評價等方法對屈家營水庫水體污染進行評價，結果表明，最大單因子類別法對于現(xiàn)行評價系統(tǒng)較適用。范鵬等[7]通過應用水質(zhì)指數(shù)評價法、模糊數(shù)學綜合評價法、灰色系統(tǒng)評價法對我國南方某市水源地水質(zhì)進行了評價，結果表明，灰色系統(tǒng)評價方法較適用。

本研究采用最大單因子指數(shù)法和能夠突出最大污染因子的內(nèi)梅羅指數(shù)法進行水質(zhì)評價。最大因子指數(shù)法可對具有代表性的對表征水環(huán)境質(zhì)量起主要污染作用的因素進行對比分析；內(nèi)梅羅指數(shù)法可突出某個最大污染因子，同時兼顧單因子污染指數(shù)的均值及最高值，突出污染較重的污染物所起到的作用，授予較嚴重的污染物以最大權值，從而可較全面地反映出水體質(zhì)量。最大單因子指數(shù)法根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)進行單因子分析，內(nèi)梅羅污染指數(shù)法的分級標準見表1。

表1　評價指標與污染程度的關系

2　水體重金屬含量特征

2.1崇陽溪水域重金屬含量特征

武夷山崇陽溪水域中各重金屬元素的含量范圍、平均值、標準差、元素變異系數(shù)(元素含量標準差/元素含量平均值)等參數(shù)如表2所示。由表2可知：各重金屬元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分別為0.013 3，0.030 7，0.011 8，0.003 1，0.006 5μg/mL，各重金屬含量由高至低依次為Zn、Cu、Pb、Cr、Cd。經(jīng)進一步分析可知：①武夷山崇陽溪水域中Zn、Pb的變異系數(shù)約0.4，表明該2種元素達到相對較強的變異狀態(tài)，其離散程度高且分布不均勻；②Cd、Cr的變異系數(shù)均處于低等變異狀態(tài)，其離散程度較高且分布較不均勻；③Cu的變異系數(shù)約0.1，反映Cu的離散程度較低且分布較均勻。

表2　崇陽溪水樣重金屬含量

注：樣品數(shù)為25件。

2.2九曲溪水域重金屬含量特征

武夷山九曲溪水域中各重金屬元素的含量范圍、平均值、標準差、元素變異系數(shù)(元素含量標準差/元素含量平均值)等參數(shù)見表3。由表3可知：各重金屬元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分別為0.012 8，0.020 8，0.002 6，0.001 4，0.004 4μg/mL，各重金屬含量由高至低依次為Zn、Cu、Cr、Pb、Cd。經(jīng)進一步分析可知：①武夷山九曲溪水域中Pb的變異系數(shù)為1.24，表明該元素達到強變異狀態(tài)，其離散程度最高且分布極不均勻；②Zn、Cd的變異系數(shù)均處于高等變異狀態(tài)，其離散程度較高且分布較不均勻；③Cu、Cr的變異系數(shù)約0.15，反映出該2種元素的離散程度較低且分布較均勻。

表3　九曲溪重金屬水樣含量

注：樣品數(shù)為12件。

3　水體水質(zhì)評價

分別從武夷山水域的不同區(qū)段進行取樣分析，共35個采樣點，分布位置如圖1所示。

3.1最大單因子指數(shù)法

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002)，并結合武夷山崇陽溪及九曲溪水域水體離子濃度，對武夷山水體質(zhì)量進行了評價，結果見表4。

由表4可知：①整個崇陽溪水域Cu、Cd含量均超過國家地表水一類標準，評價為二類水；②崇陽溪

圖1　采樣點分布示意表4　武夷山崇陽溪水體質(zhì)量等級

監(jiān)測位置采樣點CuZnPbCdCr九曲溪段10#～20#ⅡⅠⅠⅡⅠ崇陽溪市區(qū)段1#～3#ⅡⅠⅠⅡⅠ4#ⅡⅠⅡⅡⅠ5#ⅡⅠⅠⅡⅠ6#ⅡⅠⅡⅡⅠ7#ⅡⅠⅠⅡⅠ8#～9#ⅡⅠⅡⅡⅠ21#～22#ⅡⅠⅡⅡⅠ23#ⅡⅠⅠⅡⅠ24#～25#ⅡⅠⅡⅡⅠ26#ⅡⅡⅡⅡⅠ27#～30#ⅡⅠⅡⅡⅠ崇陽溪武夷山段31#～34#ⅡⅠⅡⅡⅠ35#ⅡⅠⅠⅡⅠ

區(qū)段大部分采樣區(qū)域Pb含量相較于國家地表水一類水標準均有不同程度的超標；③相較而言，武夷山崇陽溪及九曲溪水體質(zhì)量較好，但崇陽溪段各元素含量均達到了較高臨界值，極有可能會在2016年內(nèi)超過國家地表水二類水標準；③九曲溪水體質(zhì)量整體較好，但少部分采樣點個別元素含量超標，應引起重視。

3.2內(nèi)梅羅污染指數(shù)法

運用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對武夷山各采樣點綜合污染指數(shù)進行了評價，結果見表5。由表5可知：①崇陽溪大部分水域均不同程度地被污染，特別是市區(qū)段污染相對較嚴重；②九曲溪段水域水體質(zhì)量相對較好，但亦有輕微污染水域段，需引起重視。

3.3潛在生態(tài)危害評價

潛在生態(tài)風險危害評價法可較準確地反映出水體中重金屬含量水平、重金屬污染物種類、水質(zhì)水平以及水體對重金屬離子的敏感水平。該方法以各重金屬離子含量、毒性指數(shù)為基準，經(jīng)計算可分析出風險等級，其污染等級如表6所示。武夷山水域各采樣點潛在生態(tài)危害評價結果見表7。由表7可知：武夷山水域中，大部分地區(qū)僅存在較低的潛在風險，僅市區(qū)崇陽溪段及景區(qū)大王峰附近有中等潛在危害，進一步驗證了內(nèi)梅羅污染指數(shù)法對于崇陽溪段污染程度加深的結論。

表5　武夷山各采樣點綜合污染指數(shù)評價

表6　水體重金屬污染潛在生態(tài)危害指標和等級

表7　武夷山水域各采樣點潛在生態(tài)危害評價

4　結　語

分析了武夷山水域水體重金屬元素含量特征，在此基礎上，分別運用最大單因子指數(shù)法、內(nèi)梅羅污染指數(shù)法及潛在生態(tài)風險危害評價法對武夷山水域中水質(zhì)進行了評價，評價結果從不同方面反應了重金屬元素對武夷山水環(huán)境質(zhì)量的影響，但重金屬元素僅為污染因子之一，本研究評價結果存在一定的局限性。在今后的水質(zhì)評價中，還需結合更多的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)以及多項污染指標進行水質(zhì)評價。

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2016-05-13)

謝寶俊(1984—)，男，工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)西塘路666號。