沂河临沂城区段重金属污染调查

霍修楠+胡长伟+李修岭

摘要：选取沂河临沂城区段4个研究样点，采集水样、水生植物菹草和底栖动物田螺样样品分析了Cr、Co、Ni、Cu和Pb 5种重金属水平及其在田螺体内的富集程度。结果显示：水体中除Cr浓度较高以外，其他重金属浓度较低，均达地表水Ⅰ类水质标准；Cr、Ni、Cu在菹草中有较高的富集水平；田螺对Cr、Co、Cu、Pb均具有较强的富集能力，对Cu的富集系数最高可达71050。结果证明尽管水体中重金属污染程度较低，但沂河临沂城区段水域仍存在一定的重金属污染风险。

关键词：沂河；重金属污染；调查

中图分类号：X52

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）22002502

1 引言

随着我国城镇化进程的加快以及城市经济的迅速发展，城市水环境面临严重的污染压力，其中重金属污染已经成为不容忽视的环境问题。重金属普遍具有生物毒性，且具有难降解和易于蓄积等特点，因此重金属污染是生态修复和环境保护的关注焦点。

沂河是临沂市最大的河流，南北贯穿临沂城区，年均径流量24亿m3。沂河与临沂城区居民的生活息息相关，对改善市区生态环境起着至关重要的作用。李宝等研究了临沂市小埠东橡胶坝对沂河临沂城区蓄水段沉积物重金属分布和富集的影响，发现橡胶坝的建成改变沉积物重金属的分布与富集状况，Hg和Cd水平较高，具有很强的生态危害[1]；邱继彩等调查了沂河重要支流祊河下游重金属污染现状，发现As和Hg分别为轻微污染和严重污染[2]。

本研究选取沂河与祊河交汇处作为研究对象，分析水体、菹草（Potamogeton crispus L.）和田螺（Cipangopaludian cathayensis）中的5中重金属Cr、Co、Ni、Cu和Pb的水平，通过对比地表水水质标准与分析生物富集系数，评价沂河城区段重金属污染程度。

2 样品采集与处理方法

2.1 样点设置和采样方法

在沂河城区段沂河北大桥和沂河大桥之间设置4个采样点（图1），地理坐标分别为S1（N35°05′06.11″，E118°22′24.56″），S2（N35°04′13.56″，E118°22′33.82″），S3（N35°04′04.06″，E118°21′44.90″）和S4（N35°03′07.52″，E118°22′55.10″）。

于2017年4月份进行采样，采集表层水下20 cm处水样50 mL，菹草叶片100～200 g（湿重），大小均一的田螺10粒，每个样点及其上下游各50 m处各采集3份。

2.2 样品处理方法

水样采用0.22 μm微孔滤膜过滤，HNO3酸化以后待测。菹草叶片以超纯水冲洗3次，取螺肉约0.5～1.0 g（鲜重），置于烘箱中烘干48 h至恒重。准确称取一定量的生物样品，置于玻璃试管中，加浓HNO3，于95 ℃水浴中消解，然后定容至10 mL待测。

2.3 重金属分析方法

利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，iCAP Q，美国）测定水样和生物样品中5种重金属Cr、Co、Ni、Cu和Pb的浓度，其检测限均低于0.01 μg/L。采用富集系数（K）评价田螺对重金属的富集能力：K=Coi/Cei。式中，Coi为受检田螺体内某种重金属的残留量（mg/kg干重）；Cei为采样点附近水体中某种重金属的实测浓度（mg/L）。

2.4 数据处理

每个样点样品的测试均做3个平行，利用Excel进行计算，数据表示为平均值±标准差。

3 结果与讨论

3.1 河水中重金属水平

表1为沂河4个采样点水样重金属浓度，5种重金属水平均较低。根据《地表水环境质量标准GB3838-2002》，Cu、Pb均达到Ⅰ类水质标准，而Cr浓度较高，尤其是S3样点，但也达到Ⅱ类水质标准。Co、Ni水平均低于10 μg/L。说明沂河城区段总体重金属污染风险较低。由于S1样点附近菹草大量生长，Cr、Co、Ni和Pb元素水平均低于其他3个样点。

3.2 菹草中重金属含量

菹草中富集了大量重金属元素，尤其是Cr、Ni和Cu（图2），且这3种重金属在样点S2的菹草样品中含量最高。菹草主要从沉积物中摄取重金属，本研究未对沉积物进行取样测定，但可以推测其中含有较高水平的重金属。

菹草对重金属具有较强的富集能力。在陈国梁等的研究中，广西刁江流域菹草Cu的水平在6.15～66.00 mg/kg之间，Pb在20.569～217.479 mg/kg之间[3]，与本研究结果相近。河流重金属污染程度不同，也会导致水生植物中重金属含量存在较大差异。万金保等研究了鄱阳湖流域乐安河重金属污染，结果显示菹草中Cu和Pb的含量相对较低，分别为12.12和6.21 mg/kg[4]。

3.3 田螺中重金属含量

田螺是淡水水体中常见的大型底栖动物，它是食腐屑生物，能直接从底泥的微生物和腐殖质以及水中的浮游植物获取养分[5]。本研究结果显示，田螺对Cr、Co、Cu、Pb均具有较强的富集能力，对Cu的富集系数K值最高可达71050（表2）。田螺对Ni的富集能力最低，K值低于410。郭明新等的研究发现，Cu可以在田螺体内大量积累，最高可达843.96 mg/kg[5]；褚武英的研究中，田螺对Cu和Cr的富集系数分别为1615和10250[6]。以上说明田螺能够耐受Cu、Cr等重金属的污染胁迫，且能在体内大量富集这类重金属。

4 结语

沂河临沂市城区段水体中重金属水平较低，以重金属作为评价指标，达Ⅱ类以上水质标准。但水生植物菹草和底栖动物田螺体内富集了大量的Cu、Cr等重金属，说明该水域仍存在一定的重金属污染风险。

参考文献：

[1]李 宝，孙春意，张智慧，等. 小埠东橡胶坝对沂河临沂城区蓄水段沉积物重金属分布的影响[J]. 水土保持学报，2014，8（4）：243～246.

[2]邱继彩，梁仁君，孙爱德，等. 祊河下游河水中重金属污染评价[J]. 中国农学通报，2013，29（20）：176～180.

[3]陈国梁，林 清. 不同沉水植物对Cu，Pb，Cd，Zn元素吸收积累差异及规律研究[J]. 环境科技，2009，22（1）：9～12.

[4]万金保，闫伟伟，谢 婷. 鄱阳湖流域乐安河重金属污染水平[J]. 湖泊科学，2007，19（4）：421～427.

[5]郭明新，林玉环. 用中华圆田螺作为底泥重金属毒性和生物可给性的指示生物[J]. 環境与开发，1997，12（2）：8～11.

[6]褚武英. 几种重金属在淡水毒物体内的富集及其毒理研究[D]. 上海：上海师范大学，2003.endprint