韶關北江河水質重金屬污染調查與評價

周淑婷 羅瑩華 胡金妹 劉旺軍 何志輝 連智博

摘要 為查明北江河水質重金屬污染情況，采用原子吸收分光光度法檢測了17個水樣的Hg、As、Cr、Cu、Pb 5種重金屬的含量，并采用單因子污染指數法和內梅羅污染指數法對重金屬污染程度進行評價。結果表明，北江河水中的Hg、As、Cr、Cu、Pb 5種重金屬的含量范圍分別為0.000 4～0.001 7、0.011～0.029、<0.004、0.000 13～0.000 14、0.000 13～0.002 00 mg/L。根據單因子污染指數法，河水中只有Hg的單因子指數>1.0，其余4種重金屬<0.1;根據內梅羅污染指數法，河水中Hg的內梅羅污染指數為27.62，屬于嚴重污染。因此，北江河水中重金屬的污染需要引起有關部門重視。

關鍵詞 北江河;重金屬;污染評價

中圖分類號 S181.3 ?文獻標識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-277-03

Heavy Metal Pollution Survey and Evaluation of Beijiang River in Shaoguan

ZHOU Shuting， LUO Yinghua*， HU Jinmei et al

（Department of Geography， Tour and Geography College， Shaoguan University， Shaoguan， Guangdong 512005）

Abstract To find out heavy metals ?pollution of Beijiang river， using atomic absorption spectrophotometry to analyze heavy metal content of Hg， As， Cr， Cu， Pb in 17 samples， and single factor pollution index method and Nemerow pollution index method were used to evaluate heavy metal pollution. The results showed that content range of Hg， As， Cr， Cu， Pb is 0.000 4- 0.001 7， 0.011-0.029， < 0.004， 0.000 13-0.000 14 and 0.000 13-0.002 00 mg/L respectively. According to the single factor pollution index and Nemerow pollution index that Hg has serious pollution in river. So， the pollution of heavy metals in the Beijiang river water need to the attention of the authorities.

Key words Beijiang river; Heavy metals; Pollution assessment

基金項目 國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（201310576-017）。

作者簡介 周淑婷（1992- ），女，廣東清遠人，本科生，專業(yè)：地理環(huán)境。*通訊作者，講師，博士，從事自然地理與環(huán)境保護方面的研究。

收稿日期 20141204

隨著工業(yè)發(fā)展、人口增長和城市規(guī)模的擴大，生產和生活污水的排放量增加，水體是否被污染是全世界都很關注的問題，尤其是河流重金屬的污染^[1-2]。重金屬具有高毒性和持久毒性，能被動植物吸收，經食物鏈傳遞進入人體，危害人類的健康^[3-4]。

北江是粵北地區(qū)的主要供水水源，也是污染物主要排入的河流。北江中上游主要支流有武江、湞江、南水河、連江等，流域面積達38 363 km²，涉及的行政區(qū)域主要有韶關市和清遠市?；洷钡貐^(qū)擁有豐富的礦產資源，有色冶金企業(yè)較多，其中既有國有大型特大型企業(yè)，也有私營甚至非法的小采礦和小冶煉工廠。凡口鉛鋅礦和韶關冶煉廠是我國第一大乃至亞洲最大的鉛鋅礦生產基地，其礦石還富含Ag、Hg、Cd、Ge、Ga等伴生稀貴金屬。韶鋼松山集團則是目前廣東省最大的鋼鐵生產基地。大型企業(yè)都會處理其產生的廢水，但都存在處理不徹底的問題。而多數中小型或私營企業(yè)產生的廢水往往只經簡單的沉淀甚至不經任何處理就直接排入河流^[5]。北江兩大支流曲江和湞江均曾發(fā)生過較為嚴重的水污染事故，造成大量魚蝦死亡。2005 年12月因韶關冶煉廠的廢水排放，造成北江清遠段飲用水源Cd污染，一度迫使水廠停止供水，造成嚴重的社會影響。

1 材料與方法

1.1 采樣點設置及樣品采集

根據《環(huán)境監(jiān)測實驗》^[6]中的水樣采集方法，并結合北江河的污染特征，共設置17個采樣點，采樣點的布置如圖1。17個樣品中有15個是北江河的樣品，樣品編號分別為Y1、Y2、Y3、…、Y15，1個是武江河的樣品，編號為Y16，另一個是湞江河的樣品，編號為Y17。在北江河水質取樣中，共設置了3個河流斷面采集水樣。為方便取樣，3個斷面分別設置在3座橋上，即北江橋、百旺大橋和孟洲壩橋。每個斷面分別采集3個樣品，樣品編號分別是北江橋Y1、Y2、Y3;百旺大橋Y8、Y9、Y10;孟洲壩橋Y13、Y14、Y15。武江的取樣點選擇在武江橋的中央位置，湞江的取樣點選擇在曲江橋的中央位置。

水樣的采集器與取樣瓶在取樣前先用純凈水洗干凈，放在干凈的柜子里晾干備用。采樣時在每個采樣點河面下15 cm左右深度，用采集瓶裝取河水，共采樣17份。按采集先后順序編號為Y1、Y2、Y3、…、Y17，并記錄污染源及采樣點周圍的環(huán)境狀況。水樣帶回實驗室置于避光陰涼處保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 樣品處理及測定

取容積為1 000 ml的聚乙烯塑料瓶，用待測水樣沖洗后，加入5 ml硝酸，轉動容器使酸浸潤內壁，裝入1 000 ml待測水樣（pH<2），搖勻，密封，供測定Cu、Pb、Cr項目。用玻璃瓶取待測水樣100 ml，加入硫酸溶液酸化，使pH<2，供測定As。量取200 ml待測樣品置于500 ml錐形瓶中，依次加入10 ml濃硫酸和10 ml溴化劑，加塞，搖勻備用，供測定總汞。樣品制備后，采用原子吸收分光光度法分別測定Cu、Pb、Cr、As和Hg的含量，結果見表1。

2 結果與分析

2.1 與環(huán)境標準限值的對比分析

據我國《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838-2002），Cu、Pb、Cr、As和Hg在5類水域中的標準限值見表2。Ⅰ類水域適用于源頭水，Ⅱ和Ⅲ類水域分

別適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)和二級保護區(qū)，Ⅳ類水域適用于一般工業(yè)用水，Ⅴ類水域適用于農業(yè)用水及一般景觀要求水域。其中Ⅳ和Ⅴ類水域有一定程度的污染。

為了分析北江河水質重金屬污染的情況，采用Ⅴ類水域

標準限值為參照標準，通過17個樣品的各重金屬測量值與

圖1 北江流域韶關段河水采樣點布置示意

表1 北江流域韶關段河水重金屬含量分析結果

mg/L

樣品編號樣品類型HgAsCrCuPb

Y1水0.001 600.0250.0040.000 140.000 36

Y2水0.001 200.0230.0040.000 130.000 34

Y3水0.000 140.0240.0040.000 130.000 34

Y4水0.000 900.0180.0040.000 130.001 90

Y5水0.000 800.0150.0040.000 130.001 40

Y6水0.000 400.0130.0040.000 130.001 70

Y7水0.000 500.0180.0040.000 140.002 00

Y8水0.000 400.0190.0040.000 130.000 29

Y9水0.000 400.0180.0040.000 130.000 20

Y10水0.000 900.0210.0040.000 130.000 24

Y11水0.001 200.0190.0040.000 130.000 51

Y12水0.000 800.0180.0040.000 130.000 49

Y13水0.001 600.0170.0040.000 130.000 13

Y14水0.001 400.0130.0040.000 130.000 13

Y15水0.001 700.0180.0040.000 130.000 13

Y16水0.000 800.0110.0040.000 130.000 19

Y17水0.001 600.0120.0040.000 130.000 23

注：樣品由湖南省永興縣柏林化驗中心檢測。

標準限值的比較，判斷河流重金屬污染的程度。圖2是Cu、Pb、Cr、As和Hg 5種重金屬與Ⅴ類水域標準限值的比照結果。從圖2可知，17個采樣點中，Cu、Pb、Cr、As 4種重金屬的含

量均未超過環(huán)境標準限值;而Y1、Y2、Y11、Y13、Y14、Y15、

表2 《地表水環(huán)境質量標準》基本項目標準限值

mg/L

重金屬Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類Ⅳ類Ⅴ類

Cu0.011.001.001.01.0

Pb0.010.010.050.050.1

Cr0.010.050.050.050.1

As0.050.050.050.100.1

Hg0.000 050.000 050.000 10.0010.001

Y17樣品的Hg含量均超過環(huán)境限制，說明北江河中重金屬Hg有一定程度的污染。結合取樣點位置和河流污染源背景的調查，X1和Y11取樣點的附近均有較多的生活垃圾，其余的Y2、Y13、Y14、Y15、Y17采樣點均布設在橋下，水位較深，污染源主要來源于上游地帶，而且河水經過了一定距離的搬運，污染物與河水混合均勻，可代表河流水質的一般情況。因此，可以認為北江河中重金屬Hg的含量已超過我國Ⅴ類水域標準限值，有一定程度的Hg污染。

2.2 單因子污染指數法評價

單因子污染指數法是我國通用的一種方法^[8]，可以判斷環(huán)境中的主要污染因子，反映某個污染物的污染程度。單項污染指數污染程度分級見表3，單因子污染指數的計算公式：Pi=Ci/Si。

式中，Pi為污染物單因子指數，Ci為實測值，Si為環(huán)境背景值。

為了使計算結果更能反映河流的實際情況，該研究中的實測值采用北江河3個河流斷面（北江橋、百旺大橋和孟洲壩橋）上的9個樣品（Y1、Y2、Y3、Y8、Y9、Y10、Y13、Y14、T15）的平均值，避開了局部污染源，計算結果見表4。對比表3和表4，發(fā)現只有Hg對水環(huán)境造成了嚴重污染，其他4種重金屬對環(huán)境均未造成污染影響。

2.3 內梅羅污染指數評價

內梅羅污染指數法兼顧了單因子污染指數的平均值和最高值，可以突出污染指數較重的污染物作用^[9]。根據內梅羅指數可以劃分污染等級（表5）。內梅羅污染指數的計算公式：

內梅羅污染指數（NI）={[（PI²均）+（PI²最大）]/2}¹/2。

式中，PI均表示平均單項污染指數，PI最大表示最大單項污染指數。根據公式把計算結果列入表6。

圖2 各采樣點Cu（a）、Pb（b）、Cr（c）、As（d）和Hg（e）的含量與相應標準值的比較

表3 單因子污染指數污染程度分級

分級單因子污染指數（Pi）污染等級

1Pi≤1無污染

21

32

43

55

表4 北江河河水重金屬單因子污染指數計算結果

重金屬實測值∥mg/L背景值∥mg/L單因子污染指數

Cu0.000 130.010.013

Pb0.000 240.010.024

Cr0.0040.010.400

As0.019 80.050.396

Hg0.0010.000 0520.000

注：背景值采用Ⅰ類水域標準。

表5 內梅羅污染等級

污染等級內梅羅染指數污染等級

1NI≤0.5安全

20.5

30.7

41.0

52.0

6NI>3嚴重污染

表6 北江河韶關段河水重金屬內梅羅污染指數計算結果

重金屬平均單項污染指數最大單項污染指數內梅羅污染指數

Cu0.0130.0140.013 5

Pb0.0620.2000.148 1

Cr0.4000.4000.400 0

As0.3600.5000.435 6

Hg19.22034.00027.617 1

據內梅羅污染指數的計算結果，Hg的內梅羅污染指數為27.6，達到了嚴重污染的級別，而其他4種重金屬均未達到污染級別。即內梅羅污染指數評價結果與單因子指數法的評價結果一致。因此，北江河韶關段河水中重金屬Hg含量嚴重超標，該河流已經受到了Hg的嚴重污染。

3 結論

對北江河的17個水樣，分別檢測了Cu、Pb、Cr、As和Hg 5種重金屬的含量。通過與我國地表水域重金屬含量標準限值的對比分析，發(fā)現北江河水中Hg的含量超過我國地表水域的Ⅴ類標準。應用單因子污染指數法和內梅羅污染指數法評價水質污染狀況，結果均表明河水中Hg的污染達到了嚴重污染的級別。Hg及其化合物屬于劇毒物質，可在人體內蓄積，Hg進入人體內較難排泄，引起人體相應功能失調。血液中的金屬Hg進入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達到一定的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分Hg離子轉移到腎臟。進入水體的無機Hg離子可轉變?yōu)槎拘愿蟮挠袡C汞，由食物鏈進入人體，引起全身中毒。因此，河流中Hg的污染不容忽視，治理刻不容緩。

43卷3期 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 周淑婷等 韶關北江河水質重金屬污染調查與評價

參考文獻

[1] 油秋平，支崇遠，王璐，等.赤水河中重金屬含量及污染評價[J].安徽農業(yè)科學，2013，41（8）：3628-3629，3640.

[2] 席景磚，李翠梅，王守英，等.河南某市河水和污泥中重金屬污染狀況及評價[J].衛(wèi)生研究，2010（6）：767-770.

[3] 焦偉，盧少勇，李光德，等.環(huán)太湖主要進出河流重金屬污染及其生態(tài)風險評價[J].應用與環(huán)境生物學報，2010，16（4）：577-580.

[4] 吳攀，劉從強，張國平，等.黔西北煉鋅地區(qū)重金屬污染特征[J].農業(yè)環(huán)境保護，2002，21（5）：443-446.

[5] 李建軍，馮慕華，喻搖龍.遼東淺水區(qū)水環(huán)境質量現狀評價[J].海洋環(huán)境科學，2001，20（3）：42-45.

[6] 孫成.環(huán)境監(jiān)測實驗[M].北京：科學出版社，2003：227.

[7] 國家環(huán)境保護總局GB3838-2002地表水環(huán)境質量標準[S].北京：中國環(huán)境科學出版社，2002.

[8] 許桂蘋，王曉飛，付潔.土壤重金屬污染評價方法研究綜述[J].農村經濟與科技，2014，25（1）：71-74.

[9] 王璐，支崇遠，周玉春，等.紅水河上游重金屬分布及污染評價[J].安徽農業(yè)科學，2013，41（8）：3626-3627，3717.