南京市地表水重金屬濃度水平探析

俞美香，姜凱程，張馨月

（1.江蘇省環境監測中心，江蘇南京210019；2.上海外國語大學附屬外國語學校，上海200083；3.華東康橋國際學校，江蘇蘇州215000）

0 引言

隨著我國新型城鎮化、工業化的快速推進，通過工業、農業及生活等方式進入到地表水環境中的重金屬逐漸增多，水環境重金屬的相關研究已引起廣泛的關注，同時，水體沉積物中的重金屬也可釋放到地表水體中，因此，水環境重金屬的監測、分析、評價等已成為研究的熱點［1-2］。由于前期工業及生活廢水排放、地下水開采不合理等一系列原因致使南京市地表水重金屬不斷積聚，進而導致區域水生態環境較為脆弱［3-5］。近年來，南京市采取了一系列的水環境治理手段，地表水環境重金屬污染明顯改善［6］，但是由于南京市人口的不斷積聚、工業產能的不斷提升，長期監測水環境重金屬的變化尤為重要［7］。本研究收集2019年南京市19個地表水斷面重金屬銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、六價鉻及鉛的數據，并對監測結果進行統計分析，研究地表水中重金屬濃度水平，并進一步分析重金屬之間的相關性，為南京市地表水重金屬污染防治提供參考建議。

1 研究方法

1.1 調查點的分布

依據南京市人口積聚特征、工業分布現狀、河流水系分布情況等，本研究對秦淮新河、長江、城南河、滁河、橫溪河、趙村水庫等水庫河流和九鄉河口、八卦洲洲尾、金牛湖心、麻田橋、群英橋等19個點位的數據進行了分析研究。

1.2 統計分析

將2019年1—11月的調查數據進行整合，采用SPSS 25.0的描述性統計模塊對南京市地表水重金屬進行描述性統計分析，在此基礎上，結合《地表水環境質量標準（GB 3838—2002）》對南京市地表水環境質量進行標準化處理，分析地表水重金屬濃度標準化后的時間變化特征，同時利用SPSS 25.0中的相關性分析，分析調查期間南京市所有點位地表水重金屬之間的相關性［8-9］。

其中為重金屬i對應的Ⅱ類水環境標準值；C im為重金屬i月均監測數據；Si為重金屬i月均監測數據標準化處理后的結果。

2 研究結果

2.1 南京市地表水重金屬濃度水平分析

南京市地表水重金屬統計分析結果具體如表1所示。根據分析結果可發現，2019年南京市地表水銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、六價鉻、鉛的濃度均值為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，濃度月均值最大的為鋅、最小的為汞；根據最大值、最小值與標準差分析結果可以發現，重金屬濃度監測數據離散程度大小順序為鋅＞銅＞砷＞六價鉻＞鉛＞硒＞汞＞鎘。進一步結合國家國家地表水環境質量Ⅱ類標準銅（1.0 mg/L）、鋅（0.05 mg/L）、硒（0.01 mg/L）、砷（0.05 mg/L）、汞（0.000 05 mg/L）、鎘（0.005 mg/L）、六價鉻（0.05 mg/L）及鉛（0.01 mg/L），在19個調查點位中，除汞外的7種重金屬濃度在調查期間的月均值最大值均低于Ⅱ類標準。雖然汞的月均值最大值高于Ⅱ類標準，但其年均值為8.20×10-6mg/L，遠低于其對應的Ⅱ類標準。因此，各研究點位的水域功能較高，也表明南京市地表水重金屬污染治理成效顯著。

表1 南京市地表水重金屬統計分析結果

2.2 南京市地表水重金屬濃度變化特征分析

為了解研究期間南京市地表水重金屬的濃度隨時間變化情況，進一步以研究期間基礎數據為基礎，分析同一時期各監測點位的銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、六價鉻及鉛濃度的月均值，并利用公式（1）對月均值進一步標準化處理。由于汞濃度標準化后的數值相對較大，故單獨將其分析，具體分析結果如圖1所示。根據分析結果進一步可以發現，標準化處理后，鉛、銅、鎘和鋅的變化幅度是所有重金屬中最低的，硒、砷及六價鉻次之，汞則是最高的；從時間變化趨勢來看，雖然各重金屬濃度在不同月份有一定的起伏，但總體趨于穩定，并未有明顯的下降或上升趨勢。

圖1 南京市地表水重金屬月均值變化趨勢分析

2.3 南京市地表水重金屬濃度相關性分析

利用SPSS軟件對調查期間的重金屬銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、六價鉻及鉛進行相關性分析，分析結果如表2所示。南京市地表水重金屬結果表明，鋅和鎘、硒和六價鉻之間的相關性系數分別為0.502和0.632，且通過顯著性水平為0.01的顯著性檢驗，表明其可能存在共同的重金屬來源。同時根據分析結果可以看出：相對于銅、鋅、砷、鎘及鉛，地表水中硒和六價鉻的濃度標準化后的數值相對較高，在后續的水環境重金屬管控過程中可適當地考慮其共同管治。雖然其他重金屬之間部分通過顯著性水平為0.01或0.05的顯著性檢驗，但相關系數較小，表明這些重金屬元素間的相關系數均比較小，說明其來源比較復雜，存在多種來源協同作用的結果。

表2 水中重金屬濃度皮爾遜相關系數

3 結語

（1）2019年1—11月，研究點位中銅、鋅、硒、砷、鎘及六價鉻含量的月均值均低于國家地表水環境質量Ⅱ類標準。同時，汞年均值為8.20×10-6mg/L也遠低于低于國家地表水環境質量Ⅱ類標準。

（2）南京市地表水中銅、鋅、硒、砷、汞、鎘、六價鉻及鉛的月均值均低于對應標準值的0.4倍，同時從時間變化趨勢來看，各重金屬濃度在總體上趨于穩定，并未有明顯的下降或上升趨勢。

（3）南京市地表水重金屬鋅和鎘、硒和六價鉻之間的相關性系數均大于0.5，且通過顯著性水平為0.01的顯著性檢驗，分別表明其可能存在共同的重金屬來源，而通過顯著性檢驗的其他重金屬的相關系數較小，表明其來源是多種途徑的協同作用。