重慶萬盛孝子河水體重金屬污染特征及風險評估

史曉云 梁麗 張代榮 羅婧

摘要[目的]了解重慶萬盛孝子河水體重金屬污染特征，評估風險。[方法]對萬盛孝子河水體上、中、下游重金屬含量進行分析，采用單因子指數法和內梅羅指數法對其重金屬污染程度進行評價。[結果]孝子河河水中Hg的含量在0.5×10-4～9.5×10-4 mg/L，Cr的含量在0.2×10-2～4.5×10-2 mg/L。采樣河段，Cr的單因子污染指數為1.96，屬輕微污染，整條河流內梅羅指數為1.2，屬于輕度污染。[結論]該研究可為今后重慶萬盛孝子河水體污染治理提供理論依據。

關鍵詞重金屬；污染；風險評估；孝子河

中圖分類號X52文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0045-02

Abstract[Objective] To understand the heavy metal pollution characteristics of Xiaozi River of Wansheng， Chongqing， and to evaluate the risk. [Method] The heavy metal content in Xiaozi River of Wansheng was analyzed. The singlefactor index method and Nemerow index were adopted to evaluate the heavy metal pollution degree. [Result] The results showed that the contents of Hg and Cr were 0.5×10-4-9.5×10-4 mg/L and 0.2×10-2-4.5×10-2 mg/L. The single pollution index of Cr was 1.96，indicating exceed the standard；Nemerow index was 1.20，indicating light pollution.[Conclusion] The study can provide theoretical basis for future pollution control of Xiaozi River of Wansheng， Chongqing.

Key wordsHeavy metal；Pollution；Risk assessment；Xiaozi River

作者簡介史曉云（1979—），女，山西陽泉人，工程師，從事環境監測研究。

收稿日期2017-04-21

萬盛經開區屬于四川盆地東南邊緣與云貴高原銜接過渡山區，位于重慶南部，其境內的主要河流——孝子河在區內河長29 km，流域面積330.03 km2，作為萬盛的母親河，見證了萬盛城區發展的興衰成敗。近年來，隨著工農業的迅速發展，工業污水、生活廢水及農業灌溉回流不斷排入河中，有毒有害物質迅速積累，水質受到嚴重影響。水體中重金屬不僅影響飲用水安全，還直接影響水體中動植物。由于重金屬潛伏期長、毒性大以及難去除，不僅會對流域周圍的生態環境、農業安全造成影響，也會對居民健康造成危害[1-2]。筆者以重慶萬盛孝子河為研究對象，對生態環境風險較高的Hg、Cr、As、Cd、Pb 5種重金屬含量進行監測，于2014年開始連續每月對孝子河不同斷面采集樣品并進行跟蹤分析，通過對比水體重金屬含量變化特征，為區域重金屬污染和治理提供理論基礎和背景數據。

1材料與方法

1.1樣品采集

分別在孝子河的紅巖（上游）、建設（中游）和溫塘（下游）3個河流斷面采集水樣。水樣采集時間為2014年1—12月，按照《水環境監測規范》（SL 219—98）采集采樣點河水[3]，水樣采集后，將樣品裝入聚乙烯瓶，同時放入保溫冰盒保存并迅速送回實驗室，并盡快進行分析測試。在采樣現場測定水溫、溶解氧（DO）、pH等水環境參數。

1.2樣品測定與分析

取20 mL水樣于潔凈容量瓶中，并加入0.4 mL HNO3，搖勻，密封，供測定Cu、Pb、Cr和Cd含量。取20 mL待測樣品置于50 mL容量瓶中，依次加入1 mL 濃硫酸和1 mL溴化劑，加塞，搖勻備用，供測定Hg含量。樣品制備后，采用原子吸收分光光度法分別測定Cu、Pb、Cr、Cu 和Hg含量。重金屬含量測定用AAnalyst 800型原子吸收光譜儀（美國珀金埃爾默儀器有限公司）。

1.3河水重金屬污染評價方法和評價標準

以《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅲ 類水質要求對孝子河水域水質飲用及漁業生產安全進行評價，評價采用單因子污染指數和內梅羅污染指數法（GB 3838—2002，地表水環境質量標準[S]）。單因子污染指數法是國內普遍采用的重金屬污染程度評價方法之一，它可以判斷環境中的主要污染因子，反映某個污染物的污染程度。其計算公式為：

Pi=Ci/Si

式中，Pi為單項污染指數；Ci為污染物i的實測值；Si為污染物i 的評價標準。評價標準見表1。

內梅羅污染指數評價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作用[4]。其計算公式為

式中，NI為內梅羅污染指數；（Ci /Si）max為最大單項污染指數；（Ci /Si）ave為單項污染指數的平均值。Si以地表水 Ⅰ 類水域標準為背景限值，Hg、Cr、As、Cd、Pb的評價標準分別為0.000 05、0.010 00、0.050 00、0.001 00、0.001 00 mg/L。評價等級見表2。

1.4數據統計數據處理與圖形制作分別使軟件SPSS 180與Origin 8.1。

2結果與分析

2.1水質常規參數變化特征

水體環境中環境因子（如溫度、pH、電導率等）不僅可以反映河流水體的基本理化特征，還直接影響重金屬物質的遷移轉化行為（表3）。

由表3可知，孝子河同一年份不同月份水環境參數呈現明顯差異，而不同斷面的差異不明顯。全年監測整條河流的pH為6.59～8.36，監測過程中，大部分斷面屬于中性偏堿性范圍，在一般情況下，當水環境的pH處于酸性條件時，往往會形成易溶化合物，利于重金屬的遷移和擴散，而在中性或堿性條件下，則相反[5]。孝子河上、中、下游不同月份水體中DO含量變化較為明顯，總體看來，上游的DO含量較高，這可能與水體自凈作用以及上游流域周圍無居民區、工業區等原因有關。一般認為，氧化還原電位為400 mV以上者認為是氧化環境，200～400 mV為弱氧化環境，0～200 mV為中度還原環境，0 mV以下為強還原環境[6]。由此可知，孝子河呈弱氧化至氧化環境。

2.2河水中重金屬含量分布特征

通過對孝子河河水中Hg、Cr、As、Cd、Pb重金屬含量進行測定，Cd和Pb含量極低，儀器未檢出，其他3種重金屬在各個采樣點重金屬含量變化

特征見圖1。Hg與As含量自上游到下游呈逐漸增加的趨勢；而Cr則總體呈現上游與下游含量較高，中游較低。不同重金屬在不同季節的含量變化不同，在冬季河水中Hg含量較高，整條河流Hg的含量在0.5×10-4～90.5×10-4 mg/L；而重金屬Cr的含量在夏季則相對較低，含量在0.2×10-2～4.5×10-2 mg/L。這一方面是由于冬季枯水期水流量小，河水自凈能力較弱，另一方面是下游接納了排污口的污水，水體中的懸浮物對重金屬的吸附，因此水體中重金屬含量升高。通過與我國地表水域重金屬含量標準限制對比分析，發現孝子河上、中、下游河水中的Cr含量年均值超過我國地表水 Ⅰ 類標準，下游溫塘的含量最高，為1.96×10-2 mg/L；Hg、As在不同斷面的年均值則低于我國地表水 Ⅰ 類標準，但含量最高值也均出現在下游，分別為3.30×10-5和2.50×10-4mg/L，這可能是由于孝子河下游分布著一些工業企業，其廢水廢氣的排放對水體環境造成影響。

2.3水體中重金屬污染指數及污染水平

從單因子污染指數來看，Hg、Cr、As、Cd、Pb的單因子污染指數：上游Hg為0456，Cr為1.470，As為0.004；中游Hg為0.736，Cr為1160，As為0.004；下游Hg為0.788，Cr為1.960，As為0006；而Cd、Pb均未檢出。可以看出，在所測重金屬中，不同斷面的Hg、As、Cd、Pb單因子污染指數值均小于100，達到國家一級標準，而Cr的單因子污染指數值在100～200，屬于輕微污染。根據內梅羅污染指數的計算結果可知，上游重金屬的內梅羅污染指數為1.13，中游為0.93，下游則為153，上游與下游屬于輕度污染，而中游屬于警戒。而對于整條河流而言，內梅羅污染指數為1.20，屬于輕度污染。

3結論

該研究對萬盛孝子河主流上、中和下游河段河水重金屬含量進行了分析，并對重金屬污染進行評價。結果表明，重金屬Cr、As的含量均未超過國家I類水標準，但上、中、下游不同斷面水體中重金屬含量存在差異。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，結果表明，河水中的重金屬Hg、As、Cd、Pb的含量均達到國家一級標準，而重金屬Cr屬于輕度污染，而對于孝子河而言，該條河流存在輕度污染，因此，需要找出污染原因和污染源，及時監測控制，以防止重金屬污染對人體造成危害。

參考文獻

[1] NUNES M.Assessment of water quality in the Calma and Mauriverbasins （Portuga1）using geochemical and biological indices[J].Water，air，and soil pollution，2003，149（6）：227-250.

[2] 蔡文貴，林欽，賈曉平，等.考洲洋重金屬污染水平與潛在生態危害綜合評價[J].生態學雜志，2005，24（3）：343-347.

[3] 中華人民共和國水利部.水環境監測規范：SL219—98[S].北京：中國水利水電出版社，1998.

[4] 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].安徽農業科學，2013，41（8）：3626-3627.

[5] BARBIER F，DUE G，PETITRAMEL M.Adsorption of lead and cadmium ions from aqueous solution to the montmorillonite/water interface[J].Colloids and surfaces A：Physicochemical and engineering aspects，2000，166（1/2/3）：153-159.

[6] 劉清，王子健，湯鴻霄.重金屬形態與生物毒性及生物有效性關系的研究進展[J].環境科學，1996，27（1）：89-92.

安徽農業科學，Journal of Anhui Agri. Sci.2017，45（17）：50-52，56