地表水中重金屬污染因子分布特征分析

摘要：為深入探究地表水中重金屬污染因子的分布特征，結合研究區概況分析與采樣點位規劃，進行地表水樣品采集與預處理工作，開展地表水中重金屬的檢測。研究表明，Ca的質量濃度最高；Fe的平均質量濃度達到382.00 μg/L，其最大值遠超集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值；Hg的平均質量濃度略高于地表水環境質量Ⅲ類水標準限值，但仍符合生活飲用水衛生標準，其濃度尚處于可控范圍內；Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Al及V等金屬元素的平均質量濃度均保持在各自標準限值之下，污染風險相對較低；Fe元素空間分布不均，形成明顯污染帶。為避免重金屬元素發生擴散，對下游水質構成潛在的威脅，應采取有效的污染物處理措施。

關鍵詞：地表水；污染因子；重金屬；分布特征

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）11-0022-04

Analysis of Distribution Characteristics of Heavy Metal Pollution Factors in Surface Water

FENG Yuting

（Analysis Test and Environmental Emergency Room， Meizhou Ecological Environment Monitoring Station in Guangdong Province， Meizhou 514100， China）

Abstract： To further explore the distribution characteristics of heavy metal pollution factors in surface water， combined with the analysis of the research area and the planning of sampling points， surface water sample collection and pretreatment work will be carried out， and the detection of heavy metal substances in surface water will be carried out. The research results indicate that the mass concentration of Ca is the highest; the average mass concentration of Fe reaches 382.00 μg/L， and its maximum value far exceeds the standard limit of the supplementary project for centralized drinking water sources; the average mass concentration of Hg is slightly higher than the Class III water standard limit for surface water environmental quality， but still meets the hygiene standards for drinking water， and its concentration is still within a controllable range; the average mass concentrations of metal elements such as Cr， Mn， Ni， Cu， Zn， As， Pb， Al， and V are all kept below their respective standard limits， indicating relatively low pollution risks; the spatial distribution of Fe element is uneven， forming obvious pollution zones. To prevent the diffusion of heavy metal elements and pose a potential threat to downstream water quality， effective pollutant treatment measures should be taken.

Keywords： surface water; pollution factor; heavy metal; distribution characteristic

在全球工業化和城市化迅速發展的背景下，地表水資源的保護與治理已成為不容忽視的重要議題。地表水作為支撐人類日常生活、農業生產及工業發展的基石，其水質狀況直接關系到人類社會的可持續發展[1]。例如，Pb、Cd、Hg、Cr等極難降解的元素，一旦通過地表水進入生態系統，便很難自然消除，導致其在生物體內逐漸積累并長期殘留，威脅生態系統的平衡，更對人類健康構成嚴峻挑戰。

重金屬超標嚴重威脅水生生物的多樣性與生態平衡，嚴重情況下甚至危害人體生命健康，使人體面臨神經系統受損、免疫力下降等健康風險[2]。重金屬污染的治理與生態修復工程往往需要巨大的資金投入和長期的技術支持，給社會經濟帶來沉重負擔。基于此，深入探究地表水中重金屬污染因子的分布特征，為制定科學的防控策略、保護水資源安全與促進經濟社會健康發展提供技術層面的指導。

1 研究區概況

為確保分析結果真實、可靠，開展采樣前需分析研究區概況，如表1所示[3]。

流域中段水系復雜，南岸支流發源于降雨充足的某山區北側地區[4]。統計數據顯示，該區域徑流分布不均，超過70%的徑流集中于南岸支流。流域中段所在區域是當地工農業發展的重要經濟區，其主要河流不僅為當地居民的生產、生活及工業發展提供了寶貴的水資源，其水質狀況也直接關系到區域居民的生活質量與經濟發展的可持續性[5]。調研結果顯示，地表水重金屬污染已成為流域內不可忽視的環境問題，不僅會破壞水生態環境，還會加劇水環境保護與社會經濟發展之間的矛盾。

2 材料與方法

2.1 采樣點布置與地表水樣品采集

根據研究區的地理環境特點和污染源分布情況，沿地區水域干線布置測點，并通過全球定位系統（Global Positioning System，GPS）精確定位各點位置，確保數據具有代表性[6]。各采樣點位置如表2所示。

選用經預處理的塑料桶采集地表水樣品。塑料桶先在HNO3中浸泡，然后使用純水徹底沖洗，以確保無干擾。使用干燥潔凈的塑料桶在水面下約10 cm處收集原水，并立即加入數滴濃硝酸（優級純），以穩定水質。

2.2 樣品檢測

將采集的樣品分成兩類，一類用于檢測重金屬含量，另一類使用濾波過濾析出重金屬[7]，以確保后續分析的準確性。結合研究區概況，選用合適的儀器設備。儀器設備及參數如表3所示。

為確保檢測結果的可靠性，在正式檢測前需要校準儀器設備。排除相關影響因素后，將經預處理的樣品按照選定的檢測方法進行操作，以獲得樣品中不同重金屬的濃度[8]。

3 結果與分析

3.1 地表水重金屬質量濃度分析

對采集的樣品進行地表水重金屬質量濃度分析，獲取采樣數據的含量最小值與最大值，并計算平均值與標準差，如表4所示。

由表4可知，Ca的質量濃度最高；Fe的平均質量濃度達到382.00 μg/L，其最大值遠超集中式生活飲用水地表水源地補充項目標準限值。盡管Hg的平均質量濃度略高于地表水環境質量Ⅲ類水標準限值，但仍符合生活飲用水衛生標準，其濃度尚處于可控范圍內。同時，Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb、Al及V等金屬元素的平均質量濃度均保持在各自標準限值之下，污染風險相對較低。

基于變異性角度分析，試驗區內的Ni、Zn、As等重金屬元素的濃度呈現出一定的差異性，且變異率超過100%，揭示出重金屬元素分布的不均勻性和潛在的局部污染特征。相反，其他金屬元素則展現出較為穩定的濃度分布。

通過分析地表水中重金屬質量濃度的超標情況與分布特性，凸顯Fe和Hg污染防控與治理工作的緊迫性，未來水質監測需更加關注重金屬的時空分布特征及其潛在風險。

3.2 重金屬元素Fe的空間分布特征分析

結合分析結果可知，研究區的主要重金屬污染元素為Fe。為更直觀掌握Fe元素在測區內的含量，繪制研究區的地形圖，并深入剖析Fe元素的空間分布特征。Fe元素的空間分布特征如圖1所示。

由圖1可知，大部分地區的Fe元素濃度明顯高于300 μg/L，超出既定的標準值。Fe元素濃度主要集中在301～600 μg/L，形成較為明顯的污染帶，表明Fe元素在該區域內的累積與擴散程度已達到較高水平。Fe元素含量峰值位于河流交匯的特定區域。該區域的水流動力錯綜復雜，物質交換活動異常活躍，是易積聚污染物的敏感地帶。河流交匯不僅能促進水體混合，還可能加劇含Fe污染物的擴散與再分配，對下游水質構成潛在威脅。

從地質學角度看，富含Fe元素的巖石在長期的自然風化過程中，受到物理、化學、生物作用的綜合影響，Fe元素逐漸從巖石中析出，然后隨水流擴散遷移至流域各處。人類對礦產資源的開采與加工處理活動也顯著加速了這一過程，促使Fe元素逐步析出并遷移擴散。此外，洪水等極端氣候事件也是Fe污染擴散的催化劑。當遇到洪水時，水流倒灌現象頻發，不僅加速了污染物的遷移與擴散，還可能引發污染物在特定區域累積，進一步加劇水域污染。

綜上所述，Fe元素的空間分布特點既反映了自然地理條件的影響，也凸顯出人類活動對水體環境的顯著影響。

4 結論

隨著高分辨率質譜和同位素示蹤等尖端技術的應用普及，不同重金屬元素的來源能夠得到更準確的測定和區分。近年來，研究人員從多個角度研究重金屬污染因子的分布特征及其生態效應，為制定科學的防控策略提供了理論支撐。結合現有研究成果，通過分析地表水重金屬質量濃度與Fe元素的空間分布，深入剖析地表水中重金屬污染因子的分布特征，不僅能夠提升污染治理的效率和精度，還可以為水環境的科學化管理與污染風險的實時監測提供技術支持。目前，地表水中重金屬污染因子分布特征的研究正朝著技術前沿化、學科交叉化、智能化等方向發展，以更有效地應對日益嚴峻的環境污染問題。

參考文獻

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3 羅 剛，徐雪妮，酈 薇.某關停鉛蓄電池企業土壤重金屬污染特征及生態風險評價[J].新疆環境保護，2024（1）：1-9.

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