武夷山市地表水重金属含量及水质评价

谢宝俊　何　婷

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司；4.安徽黄河水处理科技股份有限公司)



武夷山市地表水重金属含量及水质评价

谢宝俊1,2,3何婷4

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司；4.安徽黄河水处理科技股份有限公司)

为有效评价重金属元素对武夷山水体的污染危害，以武夷山崇阳溪及九曲溪水系为主要水域进行重金属污染分析。运用最大单因子指数法、内梅罗污染指数法和潜在生态风险危害评价法对武夷山水体进行了综合水质评价，结果表明：该水体总体水环境质量较好，部分水域存在较低的潜在风险。

地表水重金属含量水质分析水环境质量

随着各类重金属的广泛使用，重金属污染已成为普遍存在的污染类型，具有高稳定性、难降解性、可累积性以及一定的毒性等特征。由于重金属元素通过生物富集作用，沿着食物链传递，最终累积在人体内，危害人体健康[1]。武夷山市境内的最大河流为崇阳溪，支流九曲溪流经武夷山风景区。根据实地考察，武夷山区域水体主要受到自然因素与人为因素的影响。自然因素主要源于部分植物物种入侵、气候及冻害等灾害天气的影响；人为因素主要为来自城市生活污水、水产养殖废水、桥梁道路的建设等，加之近年来武夷山日渐繁华的旅游商业活动所导致的环境污染。本研究以武夷山崇阳溪及九曲溪为主要水域进行重金属污染评价，为武夷山水体污染治理提供依据。

1　评价方法

目前，关于土壤重金属污染评价的研究较成熟，但有关水体中重金属污染的研究成果较少，主要通过湖泊、江河等水体沉积物的综合评价来综合反映水质状况[2-4]。学术界对于水体污染评价指标不仅包含常见的理化指标，而且包括水体中重金属离子含量指标，可适用于对水体重金属元素污染进行评价。常用的评价方法主要有单因子法、等标污染负荷法，其中，单因子法较常用，当该方法难以明确表达污染源的重要性以及为人们提供可相互比照的信息时，则可沿用等标污染负荷法来评价水源污染[5]。王锋等[6]根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)，采用最大单因子类别和综合达标评价等方法对屈家营水库水体污染进行评价，结果表明，最大单因子类别法对于现行评价系统较适用。范鹏等[7]通过应用水质指数评价法、模糊数学综合评价法、灰色系统评价法对我国南方某市水源地水质进行了评价，结果表明，灰色系统评价方法较适用。

本研究采用最大单因子指数法和能够突出最大污染因子的内梅罗指数法进行水质评价。最大因子指数法可对具有代表性的对表征水环境质量起主要污染作用的因素进行对比分析；内梅罗指数法可突出某个最大污染因子，同时兼顾单因子污染指数的均值及最高值，突出污染较重的污染物所起到的作用，授予较严重的污染物以最大权值，从而可较全面地反映出水体质量。最大单因子指数法根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)进行单因子分析，内梅罗污染指数法的分级标准见表1。

表1　评价指标与污染程度的关系

2　水体重金属含量特征

2.1崇阳溪水域重金属含量特征

武夷山崇阳溪水域中各重金属元素的含量范围、平均值、标准差、元素变异系数(元素含量标准差/元素含量平均值)等参数如表2所示。由表2可知：各重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分别为0.013 3，0.030 7，0.011 8，0.003 1，0.006 5μg/mL，各重金属含量由高至低依次为Zn、Cu、Pb、Cr、Cd。经进一步分析可知：①武夷山崇阳溪水域中Zn、Pb的变异系数约0.4，表明该2种元素达到相对较强的变异状态，其离散程度高且分布不均匀；②Cd、Cr的变异系数均处于低等变异状态，其离散程度较高且分布较不均匀；③Cu的变异系数约0.1，反映Cu的离散程度较低且分布较均匀。

表2　崇阳溪水样重金属含量

注：样品数为25件。

2.2九曲溪水域重金属含量特征

武夷山九曲溪水域中各重金属元素的含量范围、平均值、标准差、元素变异系数(元素含量标准差/元素含量平均值)等参数见表3。由表3可知：各重金属元素Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量平均值分别为0.012 8，0.020 8，0.002 6，0.001 4，0.004 4μg/mL，各重金属含量由高至低依次为Zn、Cu、Cr、Pb、Cd。经进一步分析可知：①武夷山九曲溪水域中Pb的变异系数为1.24，表明该元素达到强变异状态，其离散程度最高且分布极不均匀；②Zn、Cd的变异系数均处于高等变异状态，其离散程度较高且分布较不均匀；③Cu、Cr的变异系数约0.15，反映出该2种元素的离散程度较低且分布较均匀。

表3　九曲溪重金属水样含量

注：样品数为12件。

3　水体水质评价

分别从武夷山水域的不同区段进行取样分析，共35个采样点，分布位置如图1所示。

3.1最大单因子指数法

根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)，并结合武夷山崇阳溪及九曲溪水域水体离子浓度，对武夷山水体质量进行了评价，结果见表4。

由表4可知：①整个崇阳溪水域Cu、Cd含量均超过国家地表水一类标准，评价为二类水；②崇阳溪

图1　采样点分布示意表4　武夷山崇阳溪水体质量等级

监测位置采样点CuZnPbCdCr九曲溪段10#～20#ⅡⅠⅠⅡⅠ崇阳溪市区段1#～3#ⅡⅠⅠⅡⅠ4#ⅡⅠⅡⅡⅠ5#ⅡⅠⅠⅡⅠ6#ⅡⅠⅡⅡⅠ7#ⅡⅠⅠⅡⅠ8#～9#ⅡⅠⅡⅡⅠ21#～22#ⅡⅠⅡⅡⅠ23#ⅡⅠⅠⅡⅠ24#～25#ⅡⅠⅡⅡⅠ26#ⅡⅡⅡⅡⅠ27#～30#ⅡⅠⅡⅡⅠ崇阳溪武夷山段31#～34#ⅡⅠⅡⅡⅠ35#ⅡⅠⅠⅡⅠ

区段大部分采样区域Pb含量相较于国家地表水一类水标准均有不同程度的超标；③相较而言，武夷山崇阳溪及九曲溪水体质量较好，但崇阳溪段各元素含量均达到了较高临界值，极有可能会在2016年内超过国家地表水二类水标准；③九曲溪水体质量整体较好，但少部分采样点个别元素含量超标，应引起重视。

3.2内梅罗污染指数法

运用内梅罗污染指数法对武夷山各采样点综合污染指数进行了评价，结果见表5。由表5可知：①崇阳溪大部分水域均不同程度地被污染，特别是市区段污染相对较严重；②九曲溪段水域水体质量相对较好，但亦有轻微污染水域段，需引起重视。

3.3潜在生态危害评价

潜在生态风险危害评价法可较准确地反映出水体中重金属含量水平、重金属污染物种类、水质水平以及水体对重金属离子的敏感水平。该方法以各重金属离子含量、毒性指数为基准，经计算可分析出风险等级，其污染等级如表6所示。武夷山水域各采样点潜在生态危害评价结果见表7。由表7可知：武夷山水域中，大部分地区仅存在较低的潜在风险，仅市区崇阳溪段及景区大王峰附近有中等潜在危害，进一步验证了内梅罗污染指数法对于崇阳溪段污染程度加深的结论。

表5　武夷山各采样点综合污染指数评价

表6　水体重金属污染潜在生态危害指标和等级

表7　武夷山水域各采样点潜在生态危害评价

4　结　语

分析了武夷山水域水体重金属元素含量特征，在此基础上，分别运用最大单因子指数法、内梅罗污染指数法及潜在生态风险危害评价法对武夷山水域中水质进行了评价，评价结果从不同方面反应了重金属元素对武夷山水环境质量的影响，但重金属元素仅为污染因子之一，本研究评价结果存在一定的局限性。在今后的水质评价中，还需结合更多的环境监测数据以及多项污染指标进行水质评价。

[1]王建龙，陈灿.生物吸附法去除重金属离子的研究进展[J].环境科学学报，2010，30(4)：673-701.

[2]童军华，黄祥明，陈勇.巢湖水体重金属污染评价[J].安徽农业科学，2006，34(17)：4373-4374.

[3]阮金山，许翠娅，罗冬莲.福建兴化湾海水、沉积物及水产生物体内重金属的分析与评价[J].热带海洋，2000，19(1)：52-57.

[4]谌贻胜，方菊，童祯恭.模糊数学法在给水管网水质评价中的应用[J].西南给排水，2011，33(3)：15-18.

[5]钟定胜，张宏伟.等标污染负荷法评价污染源对水环境的影响[J].中国给水排水，2005，21(5)：101-103.

[6]王锋，刘健，张克毅.水质评价方法比较分析[J].实践与探索，2011(36)：322.

[7]范鹏，李树平，曹加亮.水源水质评价方法的应用分析[J].河南科学，2010，28(11)：1425-1430.

2016-05-13)

谢宝俊(1984—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。