柳江流域水體及魚類重金屬含量研究

鄭 鑫，張雪梅，孔慈明，馬發濤，李 強

（1.曲靖市環境工程評估中心，云南曲靖 655000；2.曲靖師范學院生物資源與食品工程學院，云南曲靖 655000）

1 研究背景及現狀

柳江處于珠江水系的中游，發源地為貴州省獨山縣堯梭鄉里臘村九十九個潭，柳江水系為樹枝狀，其支流有龍江、洛清江等。2011年云南省曲靖市發生鉻渣污染事件，受污染水體排入柳江上游的南盤江。2012年柳江的支流龍江發生Cd污染事件，造成大量魚類死亡[1]，由于重金屬具有富集性，很難在環境中降解，會隨著食物鏈不斷富集。但關于重金屬在水體中遷移規律及在生態系統中的遷移機制的研究有待進一步開展。重金屬污染不僅會威脅魚類的生存，且食用受污染的魚也會對人體健康產生重大危害。周鍵等[2]對重金屬在魚類不同部位的富集程度開展過相關研究，發現重金屬在內臟的含量略高于其在頭部和肌肉組織中的含量。由于肝臟和腎臟為脊椎動物主要的解毒排泄器官，會形成束縛重金屬的相關蛋白，使重金屬在腎臟和肝臟中不斷積累，進而減少了向其他組織的輸送[3]。

2 材料與方法

2.1 樣品采集

2.1.1 水樣采集及處理

本次研究在柳江及其支流洛清江共采集8個水樣，采樣點及經緯度信息如表1所示。每個樣點取3份水樣，做平行測定，試驗結果取平均值。采樣深度為距離水面20cm左右，按采集先后順序編號為A1-1、A1-2、A1-3、A2-1…、A8-3，采樣同時記錄周邊污染源及環境狀況。

表1 采樣點經緯度

2.1.2 魚樣采集及處理

本次研究所用的魚樣為柳江流域土著魚類，在上述8個水樣采樣點中選取3個點位（A3、A6、A7）進行魚樣采集。遵從整體隨機抽取、分段隨機抽取、分層隨機抽取的采樣原則。為了方便研究，本試驗魚的樣品編號與水的對應點位編號相統一，同一點位的不同魚編號如：A1-1、A1-2、A1-3，依次類推。

2.2 樣品的處理

水樣的處理：檢測結果受保存時間影響的pH、DO、COD、電導率等項目通過多功能水質分析儀進行現場檢測，并在檢測完每個樣品后分別添加5%的硝酸2mL，防止水樣被氧化。

魚樣的處理：將采集的魚樣進行清洗、解剖后選取1g左右肌肉組織，采用濕熱消解法對魚樣進行消解，魚樣中加入氧化性強酸（硫酸），同時加熱消解，使有機物質分解氧化成CO2、水和各種氣體，消解后加蒸餾水定容至50mL。采用原子吸收光譜法進行檢測。

3 結果與分析

3.1 水樣檢測結果及分析

3.1.1 水體pH、DO、電導率的測定

使用多功能水質分析儀對水體理化性質進行檢測，檢測結果取平均值如表2所示。

表2 水體的pH、DO、電導率的平均值

本次研究發現柳江的平均pH為7.80，總體上呈中性偏堿。姜白楊[4]曾對廣西河流型水庫富營養化特征與趨勢進行研究，發現柳江近十年來pH均值為7.76，同本文基本一致。

3.1.2 水體中重金屬含量檢測結果

經過試驗測定水樣品中7種重金屬平均含量數據，如表3所示。

表3 重金屬平均含量 單位：mg/L

3.1.3 水樣檢測結果分析

對照《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），各測點分析結果如表4所示。

表4 地表水環境質量標準

由表可知，8個點位中，所有點位的Cu、Cd、Cr、As均能達到Ⅰ類水標準。除A4點位的Zn為Ⅱ類水標準外，其余點位均能達到Ⅰ類水標準。除A2和A4點位Pb為Ⅲ類水標準外，其余點位均能達到Ⅰ類水標準。所有點位的Hg含量均較高，其中A5、A6、A7和A8點位污染較為嚴重，超出Ⅴ類水質標準，存在點源污染。

3.1.4 水樣污染程度分析

以GB 3838—2002中的Ⅱ類水質標準作為柳江水中重金屬污染評價參照標準，使用水質質量指數法對河水的重金屬污染進行評價：

Ci為重金屬i的實測濃度；Qi為重金屬i對應的水質標準；WQI為河水中重金屬的水質質量指數。根據WQI的值，將河水中的重金屬污染情況分為4個等級[7]，如表5所示。

表5 水質質量指數標準

根據水質質量指數標準以及表水環境質量標準分析結果，如表6所示。

表6 柳江水系污染情況分析結果

由表6可知，柳江水系中Pb的WQI指數為1.125，屬于低污染，Hg的WQI指數為193.975，為強污染，污染較為嚴重。

3.1.5 水體重金屬相關性分析

使用SPSS軟件對水體重金屬之間進行相關性分析，分析結果，如表7所示。

表7 水體重金屬之間相關性分析結果

由表7可知，在控制變量水體pH、DO、電導率的前提下，水體中Cu含量與Zn、Pb、As含量呈正相關，其中與As的相關性較顯著，與Hg含量呈負相關，相關性不顯著；Zn含量與Cu、Pb含量呈正相關，相關性均不太明顯，與As、Hg含量呈負相關，相關性均不太明顯；Pb含量與Cu、Zn、As含量呈正相關，其中與As的相關性較為顯著，與Hg含量呈負相關，但相關性不太明顯；As含量與Cu、Pb、Hg含量呈正相關，其中與Hg、Pb相關性較顯著，與Zn含量呈負相關，但相關性不太明顯；Hg含量與Cu、Zn、Pb含量呈負相關，其中與Cu的相關性相對較為顯著，與As含量呈正相關，相關性較為顯著。相關性較為顯著的重金屬可能來自同污染源。

3.2 魚樣檢測結果及分析

3.2.1 魚樣檢測結果

利用原子吸收分光光度法檢測魚肌肉組織中的重金屬含量，取平均值。檢測結果如表8所示。

表8 魚肌肉組織中重金屬含量檢測結果單位：mg/kg

3.2.2 魚樣檢測結果分析

執行《食品安全國家標準食品中污染物限量》（GB 2762—2017）及《無公害食品水產品中有毒有害物質限量》（NY 5073—2006）中的標準值，具體如表9所示。

表9 魚類重金屬含量標準值

檢測結果表明，所有樣品中Cu含量均未超出NY 5073—2006標準限值，A3-2的魚樣肌肉組織中Pb含量超出GB 2762—2017，其余樣品未超標。所有樣品中Cd、Cr含量均超出GB 2762—2017。所有樣品中As、Hg含量均未超出GB 2762—2017。

3.2.3 魚肌肉組織中的各類重金屬與水體的理化性質的相關性分析

使用SPSS軟件對魚肌肉組織中的各類重金屬與水體的理化性質的相關性進行分析，分析結果如表10所示。

表10 相關性分析

由表9和皮爾遜相關性可知，魚肌肉組織中Cu含量與水的DO值、電導率呈正相關，并與魚肌肉組織中Cd、Pb、As、Cr、As含量呈正相關，其中與As、Cr、Pb的相關性較顯著，與Zn、Hg、pH含量呈負相關，相關性不顯著；Zn含量與Cr、Hg、DO呈正相關，與Hg的相關性較為顯著，與Cd、Cu、Pb、As、pH、電導率呈負相關；Cd含量與Cu、Pb、Cr、As、DO呈正相關，與Cu、Pb、As的相關性較為顯著，與Zn、pH、Hg、電導率呈負相關；Pb與Cu、Cd、Cr、As、DO呈正相關，與Cu、Cd、As相關性較為顯著，與Zn、pH、Hg、電導率呈負相關；Cr與Cu、Zn、Cd、Pb、As、DO呈正相關，與pH、Hg、電導率呈負相關，與Cu相關性較為顯著；As與Cu、Cd、Pb、Cr、DO呈正相關，與Cu、Cd、Pb的相關性較為顯著，與Zn、pH、Hg、電導率呈負相關；pH與Hg和電導率呈正相關，與Cu、Cd、Cr、As、DO、Zn、Pb呈負相關；電導率與Cu、pH呈正相關，與Cd、Cr、As、DO、Zn、Pb、Hg呈負相關，與DO的相關性較為顯著。DO與Cu、Cd、Cr、As、Zn、Pb、pH呈正相關，與Hg、電導率呈負相關，與電導率的相關性較為顯著。

4 結束語

廣西桂林市柳江及其支流洛清河存在Pb和Hg污染，Hg嚴重超標，魚體內的重金屬含量與水體的理化性質以及各類重金屬含量有著密切聯系，魚類重金屬含量的研究發現一些點位中Pb、Cr、Cd超標，在人們食用魚肉時這些重金屬可能會給人體造成重大危害。本文根據調查發現，周邊居民食用習慣為主要食用魚肉，對內臟基本不食用。但為了當地居民的健康考慮，加強水質監測與治理也勢在必行。