南京市地表水重金属浓度水平探析

俞美香，姜凯程，张馨月

（1.江苏省环境监测中心，江苏南京210019；2.上海外国语大学附属外国语学校，上海200083；3.华东康桥国际学校，江苏苏州215000）

0 引言

随着我国新型城镇化、工业化的快速推进，通过工业、农业及生活等方式进入到地表水环境中的重金属逐渐增多，水环境重金属的相关研究已引起广泛的关注，同时，水体沉积物中的重金属也可释放到地表水体中，因此，水环境重金属的监测、分析、评价等已成为研究的热点［1-2］。由于前期工业及生活废水排放、地下水开采不合理等一系列原因致使南京市地表水重金属不断积聚，进而导致区域水生态环境较为脆弱［3-5］。近年来，南京市采取了一系列的水环境治理手段，地表水环境重金属污染明显改善［6］，但是由于南京市人口的不断积聚、工业产能的不断提升，长期监测水环境重金属的变化尤为重要［7］。本研究收集2019年南京市19个地表水断面重金属铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬及铅的数据，并对监测结果进行统计分析，研究地表水中重金属浓度水平，并进一步分析重金属之间的相关性，为南京市地表水重金属污染防治提供参考建议。

1 研究方法

1.1 调查点的分布

依据南京市人口积聚特征、工业分布现状、河流水系分布情况等，本研究对秦淮新河、长江、城南河、滁河、横溪河、赵村水库等水库河流和九乡河口、八卦洲洲尾、金牛湖心、麻田桥、群英桥等19个点位的数据进行了分析研究。

1.2 统计分析

将2019年1—11月的调查数据进行整合，采用SPSS 25.0的描述性统计模块对南京市地表水重金属进行描述性统计分析，在此基础上，结合《地表水环境质量标准（GB 3838—2002）》对南京市地表水环境质量进行标准化处理，分析地表水重金属浓度标准化后的时间变化特征，同时利用SPSS 25.0中的相关性分析，分析调查期间南京市所有点位地表水重金属之间的相关性［8-9］。

其中为重金属i对应的Ⅱ类水环境标准值；C im为重金属i月均监测数据；Si为重金属i月均监测数据标准化处理后的结果。

2 研究结果

2.1 南京市地表水重金属浓度水平分析

南京市地表水重金属统计分析结果具体如表1所示。根据分析结果可发现，2019年南京市地表水铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅的浓度均值为2.1×10-3，4.1×10-3，2.0×10-4，1.41×10-3，8.20×10-6，2.54×10-5，2.03×10-3和8.51×10-5mg/L，浓度月均值最大的为锌、最小的为汞；根据最大值、最小值与标准差分析结果可以发现，重金属浓度监测数据离散程度大小顺序为锌＞铜＞砷＞六价铬＞铅＞硒＞汞＞镉。进一步结合国家国家地表水环境质量Ⅱ类标准铜（1.0 mg/L）、锌（0.05 mg/L）、硒（0.01 mg/L）、砷（0.05 mg/L）、汞（0.000 05 mg/L）、镉（0.005 mg/L）、六价铬（0.05 mg/L）及铅（0.01 mg/L），在19个调查点位中，除汞外的7种重金属浓度在调查期间的月均值最大值均低于Ⅱ类标准。虽然汞的月均值最大值高于Ⅱ类标准，但其年均值为8.20×10-6mg/L，远低于其对应的Ⅱ类标准。因此，各研究点位的水域功能较高，也表明南京市地表水重金属污染治理成效显著。

表1 南京市地表水重金属统计分析结果

2.2 南京市地表水重金属浓度变化特征分析

为了解研究期间南京市地表水重金属的浓度随时间变化情况，进一步以研究期间基础数据为基础，分析同一时期各监测点位的铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬及铅浓度的月均值，并利用公式（1）对月均值进一步标准化处理。由于汞浓度标准化后的数值相对较大，故单独将其分析，具体分析结果如图1所示。根据分析结果进一步可以发现，标准化处理后，铅、铜、镉和锌的变化幅度是所有重金属中最低的，硒、砷及六价铬次之，汞则是最高的；从时间变化趋势来看，虽然各重金属浓度在不同月份有一定的起伏，但总体趋于稳定，并未有明显的下降或上升趋势。

图1 南京市地表水重金属月均值变化趋势分析

2.3 南京市地表水重金属浓度相关性分析

利用SPSS软件对调查期间的重金属铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬及铅进行相关性分析，分析结果如表2所示。南京市地表水重金属结果表明，锌和镉、硒和六价铬之间的相关性系数分别为0.502和0.632，且通过显著性水平为0.01的显著性检验，表明其可能存在共同的重金属来源。同时根据分析结果可以看出：相对于铜、锌、砷、镉及铅，地表水中硒和六价铬的浓度标准化后的数值相对较高，在后续的水环境重金属管控过程中可适当地考虑其共同管治。虽然其他重金属之间部分通过显著性水平为0.01或0.05的显著性检验，但相关系数较小，表明这些重金属元素间的相关系数均比较小，说明其来源比较复杂，存在多种来源协同作用的结果。

表2 水中重金属浓度皮尔逊相关系数

3 结语

（1）2019年1—11月，研究点位中铜、锌、硒、砷、镉及六价铬含量的月均值均低于国家地表水环境质量Ⅱ类标准。同时，汞年均值为8.20×10-6mg/L也远低于低于国家地表水环境质量Ⅱ类标准。

（2）南京市地表水中铜、锌、硒、砷、汞、镉、六价铬及铅的月均值均低于对应标准值的0.4倍，同时从时间变化趋势来看，各重金属浓度在总体上趋于稳定，并未有明显的下降或上升趋势。

（3）南京市地表水重金属锌和镉、硒和六价铬之间的相关性系数均大于0.5，且通过显著性水平为0.01的显著性检验，分别表明其可能存在共同的重金属来源，而通过显著性检验的其他重金属的相关系数较小，表明其来源是多种途径的协同作用。