蘑菇湖水庫水體重金屬污染情況分析與評價

摘 要：為了分析蘑菇湖水庫水體重金屬含量的影響，通過野外采樣和室內測定，分析了Pb、Cu、Zn和Cd的含量，利用單因子指數法和內梅羅指數法對其污染狀況進行了評價。結果表明，水體中Pb含量已經非常接近國家地表水環境質量Ⅳ標準的檢測限，而其余的重金屬含量遠低于Ⅳ標準，水體中重金屬在不同區域的變化趨勢也表明Pb污染的隱患。因此，我們應該密切關注蘑菇湖水庫Pb含量的變化及加強污染源管理。

關鍵詞：蘑菇湖水庫；重金屬污染；單因子指數；內梅羅指數

重金屬污染物因其很難被降解成為當今世界熱切關注和迫切需要解決的問題[1]。蘑菇湖水庫地處瑪納斯河西岸，位于石河子市以北約18公里處，屬石河子總場范圍，建成于1958年，是石河子墾區內最大的一座天然洼地型人工內陸平原水庫。水庫設計庫容1.8億立方米，有效庫容1.4億立方米，水庫占地面積36平方千米，設計蓄水面積31.2平方千米，年調節水量為2.2億立方米，水源主要為瑪納斯河水、泉水及機井水、沙灣河水、城市廢水。灌溉墾區下野地6個團場和沙灣縣三個鄉土地，設計灌溉面積約40萬畝，具有養殖、農灌和部分牲畜飲用三大功能，起著冬蓄夏灌的調節作用，在墾區農業生產中發揮著重要作用。因此石河子市對蘑菇湖水庫的相關研究一直是一個熱點。在生態環境方面，現有的研究主要集中在水體沉積物和消落帶土壤，對水體研究也多為常規性的水質評價，缺乏對水體中多種重金屬復合污染的相關研究[2]。本次研究關注蘑菇湖水庫的進水區下層，對多種重金屬在水中的分布特征及水受重金屬污染分析評估，以期為蘑菇湖水質監測、評價和控制提供基礎的科學依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與指標測定

2013年4月，在蘑菇湖水庫進水區、出水區設立了2個采樣斷面，分別為水體上層和下層，在湖心區、淺水區和岸邊區分別設立了采樣點。收集到的水樣經0.45um濾膜過濾后，去除雜質，用5ml水樣，加入硝酸酸化使pH<2。本實驗采用石墨爐和火焰原子吸收法測定水體中重金屬，遵循國家地表水環境質量標準的要求，每個采樣斷面采集三個樣品，取平均值。

1.2 評價方法

文章采用單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法[3]評價蘑菇湖進水區水體重金屬污染程度。

單因子污染指數法計算公式為：

（1）

式（1）中Pi為重金屬i的污染指數，Ci為重金屬i的實測值，Si為污染物i的標準值（一般取二類標準，單位為g/L）。單因子指數法環境質量評價分級見表1。

內梅羅綜合指數法計算公式為。

式（2）中P為綜合污染指數，Pi為單因子指數，Pimax為區域內所有單因子指數的最大值。內梅羅指數法環境質量評價分級見表2。

2 結果與分析

2.1 水庫不同區域水體重金屬含量特征

蘑菇湖水庫分為進水區、出水區、湖心區、淺水區和岸邊區五個區域，各重金屬元素在不同區域的濃度見表3。不同區域水體中重金屬含量情況是：Pb為0.49ug/L（出水區上層）、0.52ug/L（出水區下層）、0.56ug/L（湖心區上層）、0.60ug/L（湖心區下層）、0.65ug/L（進水區上層）、0.75ug/L（進水區下層）、0.66ug/L（岸邊區）、0.63ug/L（淺水區）；Cd為0.03ug/L（出水區上層）、0.03ug/L（出水區下層）、0.03ug/L（湖心區上層）、0.03ug/L（湖心區下層）、0.037ug/L（進水區上層）、0.043ug/L（進水區下層）、0.04ug/L（岸邊區）、0.03ug/L（淺水區）；Cu為0.35ug/L（出水區上層）、0.42ug/L（出水區下層）、0.39ug/L（湖心區上層）、0.43ug/L（湖心區下層）、0.45ug/L（進水區上層）、0.55ug/L（進水區下層）、0.46ug/L（岸邊區）、0.45ug/L（淺水區）；Zn為7.00ug/L（出水區上層）、7.00ug/L（出水區下層）、6.80ug/L（湖心區上層）、7.40ug/L（湖心區下層）、7.80ug/L（進水區上層）、9.00ug/L（進水區下層）、7.50ug/L（岸邊區）、7.50ug/L（淺水區）。可以看出，各重金屬含量因元素種類而有所不同，濃度大小依次為Zn>Pb>Cu>Cd，各重金屬元素濃度相差大致在12.5%-27.1%之間。而根據國家地表水環境質量標準（GB3838-2002）來評判，Pb在單位水體中最為接近檢測限值，而Cd為單位水體中濃度最低。

與國家地表水環境質量標準（GB3838-2002）相比，四種元素中Pb的含量已接近了國家Ⅳ級水質標準的檢測限，但離檢出限還有很大差距，而另外三種重金屬元素含量均在Ⅳ級標準以內。在蘑菇湖水庫，經研究發現Pb、Cd、Cu、Zn等多種重金屬濃度伴隨著豐水期和枯水期而濃度也有所差異。因此，必須加強水庫區支流水質的監測工作，為區域生產和生活提供水資源保證。

2.2 水體重金屬污染程度評價

單因子污染指數法和內梅羅綜合指數法對蘑菇湖水庫不同區域水體重金屬污染情況評價結果見表4。采用單因子污染指數法對8個采樣點的4種重金屬評價分析發現，蘑菇湖各區域的水體只有進水區下層的Pb濃度相對接近檢測限，但離檢出限差距很大，而其他區域重金屬元素濃度均在檢測限內，可以得出進水區下層水體為警戒限級的尚清潔等級，而其他區域的水體為安全的清潔等級。而內梅羅綜合指數法評價結果表明所有區域水體都為無污染等級。兩種評價方法均表明，采樣點位的水體均未受到污染，只是其中Pb濃度相對較高，應給予一定的關注。

2.3 磨菇湖水體重金屬含量變化原因及管理對策

2.3.1 水體重金屬含量變化原因

磨菇湖水體重金屬的主要來源是工業廢水。隨著經濟的快速增長和工業化進程加快，我市工業廢水含有不同濃度的Pb、Cd、Cu、Zn等重金屬有毒有害物質，而這些污水最終排放進入蘑菇湖水庫。雖然這些工業廢水經過處理，但是經過多年的污染累積，已經使蘑菇湖水庫的重金屬含量相較之前增長了很多倍。其中，Pb的含量增長在眾多重金屬里面最為明顯，應特別注意。

2.3.2 水體重金屬管理對策

水體重金屬污染有很多需要解決的難題，但由于時間、人力、物力的實際情況和限制，現在提出以下對策：一是對各工業企業內部的各生產車間、流水線等實行定額供水。二是盡量增加蘑菇湖水庫的蓄水量，增大上游瑪河向蘑菇湖的輸送量，盡可能稀釋水庫的水體。三是對水庫有可能存在的污染源、目前的污染現狀等，進行全面的調查，在調查研究基礎上，寫出綜合評價報告，為治理工作提供依據。四是通過對經濟效益和排污處理效果二者的綜合考量，提出對蘑菇湖水庫進行區域型綜合治理和分散治理。五是積極采取措施，如環境管理、企業管理、工業技術改革等辦法來監督和協助各個工業企業減少工業廢水中重金屬的排放量和排放濃度。

3 結束語

蘑菇湖水庫進水區水體下層的Pb、Cd、Cu、Zn四種重金屬含量明顯高于其他區域，其所有元素含量均在國家Ⅳ級水質標準范圍內。通過本次研究，得出研究水域重金屬在不同區域的變化趨勢。污染指數評價結果表明研究水域未受到這四種重金屬污染，僅重金屬Pb濃度接近于檢測限，望引起有關部門的注意。因此，可以放心使用水庫進行農業灌溉和大力發展養殖業。

參考文獻

[1]Shanker A K，Gervantes C， Lozaavera H， etal.Chromium toxicity in plants[J].Environment International，2005，31：739-753.

[2]左輕揚，毛雪梅，馬海燕.環境因子對河流回水區水體富營養化影響的研究綜述[J].重慶第二師范學院學報，2013，26（6）：21-24.

[3]徐彬，林燦堯，毛新偉.內梅羅水污染指數法在太湖水質評價中的適用性分析[J].水資源保護，2010，32（2）：38-40.

[4]易琦，竇小冬，趙筱青，等. 水水體重金屬污染的沿程變化特征[J].安徽農業科學，2013，41（15）：6848-6852.