柳江流域水体及鱼类重金属含量研究

郑 鑫，张雪梅，孔慈明，马发涛，李 强

（1.曲靖市环境工程评估中心，云南曲靖 655000；2.曲靖师范学院生物资源与食品工程学院，云南曲靖 655000）

1 研究背景及现状

柳江处于珠江水系的中游，发源地为贵州省独山县尧梭乡里腊村九十九个潭，柳江水系为树枝状，其支流有龙江、洛清江等。2011年云南省曲靖市发生铬渣污染事件，受污染水体排入柳江上游的南盘江。2012年柳江的支流龙江发生Cd污染事件，造成大量鱼类死亡[1]，由于重金属具有富集性，很难在环境中降解，会随着食物链不断富集。但关于重金属在水体中迁移规律及在生态系统中的迁移机制的研究有待进一步开展。重金属污染不仅会威胁鱼类的生存，且食用受污染的鱼也会对人体健康产生重大危害。周键等[2]对重金属在鱼类不同部位的富集程度开展过相关研究，发现重金属在内脏的含量略高于其在头部和肌肉组织中的含量。由于肝脏和肾脏为脊椎动物主要的解毒排泄器官，会形成束缚重金属的相关蛋白，使重金属在肾脏和肝脏中不断积累，进而减少了向其他组织的输送[3]。

2 材料与方法

2.1 样品采集

2.1.1 水样采集及处理

本次研究在柳江及其支流洛清江共采集8个水样，采样点及经纬度信息如表1所示。每个样点取3份水样，做平行测定，试验结果取平均值。采样深度为距离水面20cm左右，按采集先后顺序编号为A1-1、A1-2、A1-3、A2-1…、A8-3，采样同时记录周边污染源及环境状况。

表1 采样点经纬度

2.1.2 鱼样采集及处理

本次研究所用的鱼样为柳江流域土著鱼类，在上述8个水样采样点中选取3个点位（A3、A6、A7）进行鱼样采集。遵从整体随机抽取、分段随机抽取、分层随机抽取的采样原则。为了方便研究，本试验鱼的样品编号与水的对应点位编号相统一，同一点位的不同鱼编号如：A1-1、A1-2、A1-3，依次类推。

2.2 样品的处理

水样的处理：检测结果受保存时间影响的pH、DO、COD、电导率等项目通过多功能水质分析仪进行现场检测，并在检测完每个样品后分别添加5%的硝酸2mL，防止水样被氧化。

鱼样的处理：将采集的鱼样进行清洗、解剖后选取1g左右肌肉组织，采用湿热消解法对鱼样进行消解，鱼样中加入氧化性强酸（硫酸），同时加热消解，使有机物质分解氧化成CO2、水和各种气体，消解后加蒸馏水定容至50mL。采用原子吸收光谱法进行检测。

3 结果与分析

3.1 水样检测结果及分析

3.1.1 水体pH、DO、电导率的测定

使用多功能水质分析仪对水体理化性质进行检测，检测结果取平均值如表2所示。

表2 水体的pH、DO、电导率的平均值

本次研究发现柳江的平均pH为7.80，总体上呈中性偏碱。姜白杨[4]曾对广西河流型水库富营养化特征与趋势进行研究，发现柳江近十年来pH均值为7.76，同本文基本一致。

3.1.2 水体中重金属含量检测结果

经过试验测定水样品中7种重金属平均含量数据，如表3所示。

表3 重金属平均含量 单位：mg/L

3.1.3 水样检测结果分析

对照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），各测点分析结果如表4所示。

表4 地表水环境质量标准

由表可知，8个点位中，所有点位的Cu、Cd、Cr、As均能达到Ⅰ类水标准。除A4点位的Zn为Ⅱ类水标准外，其余点位均能达到Ⅰ类水标准。除A2和A4点位Pb为Ⅲ类水标准外，其余点位均能达到Ⅰ类水标准。所有点位的Hg含量均较高，其中A5、A6、A7和A8点位污染较为严重，超出Ⅴ类水质标准，存在点源污染。

3.1.4 水样污染程度分析

以GB 3838—2002中的Ⅱ类水质标准作为柳江水中重金属污染评价参照标准，使用水质质量指数法对河水的重金属污染进行评价：

Ci为重金属i的实测浓度；Qi为重金属i对应的水质标准；WQI为河水中重金属的水质质量指数。根据WQI的值，将河水中的重金属污染情况分为4个等级[7]，如表5所示。

表5 水质质量指数标准

根据水质质量指数标准以及表水环境质量标准分析结果，如表6所示。

表6 柳江水系污染情况分析结果

由表6可知，柳江水系中Pb的WQI指数为1.125，属于低污染，Hg的WQI指数为193.975，为强污染，污染较为严重。

3.1.5 水体重金属相关性分析

使用SPSS软件对水体重金属之间进行相关性分析，分析结果，如表7所示。

表7 水体重金属之间相关性分析结果

由表7可知，在控制变量水体pH、DO、电导率的前提下，水体中Cu含量与Zn、Pb、As含量呈正相关，其中与As的相关性较显著，与Hg含量呈负相关，相关性不显著；Zn含量与Cu、Pb含量呈正相关，相关性均不太明显，与As、Hg含量呈负相关，相关性均不太明显；Pb含量与Cu、Zn、As含量呈正相关，其中与As的相关性较为显著，与Hg含量呈负相关，但相关性不太明显；As含量与Cu、Pb、Hg含量呈正相关，其中与Hg、Pb相关性较显著，与Zn含量呈负相关，但相关性不太明显；Hg含量与Cu、Zn、Pb含量呈负相关，其中与Cu的相关性相对较为显著，与As含量呈正相关，相关性较为显著。相关性较为显著的重金属可能来自同污染源。

3.2 鱼样检测结果及分析

3.2.1 鱼样检测结果

利用原子吸收分光光度法检测鱼肌肉组织中的重金属含量，取平均值。检测结果如表8所示。

表8 鱼肌肉组织中重金属含量检测结果单位：mg/kg

3.2.2 鱼样检测结果分析

执行《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）及《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》（NY 5073—2006）中的标准值，具体如表9所示。

表9 鱼类重金属含量标准值

检测结果表明，所有样品中Cu含量均未超出NY 5073—2006标准限值，A3-2的鱼样肌肉组织中Pb含量超出GB 2762—2017，其余样品未超标。所有样品中Cd、Cr含量均超出GB 2762—2017。所有样品中As、Hg含量均未超出GB 2762—2017。

3.2.3 鱼肌肉组织中的各类重金属与水体的理化性质的相关性分析

使用SPSS软件对鱼肌肉组织中的各类重金属与水体的理化性质的相关性进行分析，分析结果如表10所示。

表10 相关性分析

由表9和皮尔逊相关性可知，鱼肌肉组织中Cu含量与水的DO值、电导率呈正相关，并与鱼肌肉组织中Cd、Pb、As、Cr、As含量呈正相关，其中与As、Cr、Pb的相关性较显著，与Zn、Hg、pH含量呈负相关，相关性不显著；Zn含量与Cr、Hg、DO呈正相关，与Hg的相关性较为显著，与Cd、Cu、Pb、As、pH、电导率呈负相关；Cd含量与Cu、Pb、Cr、As、DO呈正相关，与Cu、Pb、As的相关性较为显著，与Zn、pH、Hg、电导率呈负相关；Pb与Cu、Cd、Cr、As、DO呈正相关，与Cu、Cd、As相关性较为显著，与Zn、pH、Hg、电导率呈负相关；Cr与Cu、Zn、Cd、Pb、As、DO呈正相关，与pH、Hg、电导率呈负相关，与Cu相关性较为显著；As与Cu、Cd、Pb、Cr、DO呈正相关，与Cu、Cd、Pb的相关性较为显著，与Zn、pH、Hg、电导率呈负相关；pH与Hg和电导率呈正相关，与Cu、Cd、Cr、As、DO、Zn、Pb呈负相关；电导率与Cu、pH呈正相关，与Cd、Cr、As、DO、Zn、Pb、Hg呈负相关，与DO的相关性较为显著。DO与Cu、Cd、Cr、As、Zn、Pb、pH呈正相关，与Hg、电导率呈负相关，与电导率的相关性较为显著。

4 结束语

广西桂林市柳江及其支流洛清河存在Pb和Hg污染，Hg严重超标，鱼体内的重金属含量与水体的理化性质以及各类重金属含量有着密切联系，鱼类重金属含量的研究发现一些点位中Pb、Cr、Cd超标，在人们食用鱼肉时这些重金属可能会给人体造成重大危害。本文根据调查发现，周边居民食用习惯为主要食用鱼肉，对内脏基本不食用。但为了当地居民的健康考虑，加强水质监测与治理也势在必行。