金山湖水体重金属污染物现状调查及其评价

金山湖水体重金属污染物现状调查及其评价

周晓红;文淳子;刘丹;马志良

【摘要】对镇江市金山湖18个采样点的水体As、Pb、Cu、Zn、Cr以及Cd元素含量进行为期1年的监测,并通过单因子以及内罗梅综合指数,对金山湖水体重金属风险进行综合评价.结果表明:(1)金山湖18个采样点水体As、Pb、Cu、Zn、Cr 以及Cd元素含量平均值分别为6.02、2.15、3.45、6.42、1.57和1.05μg/L.6种重金属平均值均小于地表水环境质量标准的三类标准.此外,金山湖水体中As元素含量小于太湖水体,但高于其他湖泊;Pb、Zn元素含量小于文献报道的其他湖泊水体.Cu与Cd元素则介于文献报道的其他湖泊水体重金属含量的之间.方差分析结果表明,Cu和Cd元素含量在4个季节具有显著的差异(P＜0.01),而其余重金属元素含量在4个季节无显著差异,表明季节对金山湖水体Cu和Cd元素影响较大,而其他元素含量受季节影响较小.(2)对金山湖水体重金属进行单因子评价结果表明,金山湖水体18个采样点As、Pb、Cu、Zn、Cr以及Cd元素的单因子指数值均在0.7以下,表明水体尚未受到以上6种金属元素的影响,总体均表现为清洁状态.(3)内梅罗综合指数值表现为As＞Pb＞Cr＞Cd＞Zn＞Cu.从空间角度来看,18个采样点的内梅罗综合指数值均小于0.7,表明金山湖水质较为优良,基本不受重金属污染的影响,这与单因子评价结果一致.以上调查及评价结果可为金山湖水体重金属的防治提供基础资料和数据支撑.

【期刊名称】《江苏水利》

【年(卷),期】2019(000)003

【总页数】9页(P21-29)

【关键词】重金属;水体;金山湖;单子因指数;内梅罗指数

【作者】周晓红;文淳子;刘丹;马志良

【作者单位】江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;江苏大学环境与安

全工程学院,江苏镇江212013;江苏大学环境与安全工程学院,江苏镇江212013;镇

江市京口区水利局,江苏镇江212013

【正文语种】中文

【中图分类】X522

重金属是水体主要的稳固持久性无机有毒物质污染物之一 [1-2]，主要包括As、Pb、Cd、Cr、Cu、Zn等，其污染源主要为大气沉降、生活污水、地表径流等多

个方面[3-4]。由于重金属在水体中不能被微生物降解，只能在上覆水、沉积物以

及生物体之间进行不同价态的迁移转化，受重金属污染的水体，往往会对水生生物以及微生物群落结构产生不良影响，从而影响水环境生态系统结构和功能的稳定性，降低水生态系统的生物多样性[5-6]，亦会通过生物富集以及食物链的传递最终对

人类的健康产生危害，严重地威胁居民的身体健康。因此，水体重金属污染已成为全球性的环境热点问题。

金山湖（32°13'4.652"～32°14'35.79"、东经119°25'5.711"～119°29'48.049"）位于江苏省镇江市区北部，是镇江市金山、焦山、北固山“三山”名胜景区的核心所在，该地区属亚热带湿润气候，年平均气温15.6℃，年均降水量约1088.2 mm。是镇江城市“南山北水”战略、北部滨水区建设的亮点工程。金山湖是典型的闸坝型水体，分别在湖泊东西两侧的焦山南和引航道建设了水利调度枢纽工程，通过闸坝将长江水引入金山湖，并通过下游东侧出口回流长江，实现金山湖水位的调控，

整个湖区东西方向长约4 km，南北宽约2 km，丰水期面积约8.8 km2，占镇江

城市地表水面积的80%以上[7]。金山湖作为镇江市水量最大的城市湖泊，亦是城市的应急水源地，其水质好坏是影响城市用水安全的重要因素之一。因此保护金山湖水质，加强金山湖水环境生态系统的稳定就显得尤为重要和紧迫。

基于此，本论文以典型的城市景观湖泊—镇江市金山湖为研究对象，通过对金山

湖水体进行为期1年的野外调查，获得金山湖水体主要重金属元素含量的动态变

化规律，并对重金属的生态风险进行单因子和综合评价，阐明金山湖水体重金属的污染现状，从而为金山湖水环境的保护提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 水样采集与测定

综合考虑金山湖的水域面积、湖岸线形态、溢流污染排污口、闸坝控制的水动力条件等特征，在整个湖区共设18个采样点（图1），采样过程中使用集思宝G310

型手持GPS定位系统进行定位，采样点位地理坐标介于北纬32°13'4.652"～

32°14'35.79"东经119°25'5.711"～119°29'48.049"之间。

于2016年4月（春季）、7月（夏季）、10月（秋季）以及2017年1月（冬季），分别对金山湖水体进行采样。采样过程为：通过2 L的有机玻璃水样采集器采集金山湖18个点位的表层水样（距水面下25～30 cm处），各采样点分别采

集水样3个，记为3次重复。采样的水样迅速带回实验室后立刻进行硝酸调pH 值，并经0.45 μm醋酸纤维滤膜过滤，4℃条件下保存，用于测定水体重金属含量。通过电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP spectrometer）（VISTA-MPX，澳大利亚瓦里安有限公司）测定水体中Cu、As、Cr、Pb、Cd、Zn等元素的含量。所有测定均由空白样和加标回收样进行质量控制，加标回收率均在90%～110%范围内。图1 采样点示意图

1.2 数据计算

（1）单因子指数评价法

水体重金属污染物的单因子污染指数（Pi）计算方法如公式（1）所示：

其中，Pi为第i种重金属元素的污染指数；Ci为水体重金属含量实测值（μg/L）；Si为地表水环境质量标准值（μg/L）（一般取国家三级标准：GB3838-2002）。单因子指数污染等级分为5个等级，具体的分级标准见表1所示[8]。

表1 单因子指数污染等级划分标准等级污染指数污染评价1 Pi＜0.7 清洁（安全）2 0.7＜Pi＜1.0 尚清洁（警戒线）3 1.0＜Pi＜2.0 轻度污染4 2.0＜Pi＜3.0 中度污染5 Pi＞3.0 中度污染

（2）内梅罗综合指数评价法

采用内梅罗综合指数（Pz）对水体重金属污染状态进行综合评价，具体的计算方

法见公式（2）：

式中，Pz为内梅罗综合指数；为内水环境中所有单因子污染指数的平均值；Pmax 为水环境中所有重金属中的最大污染指数；

其中，水体重金属内梅罗综合指数的分级标准见表2所示[8-11]。

1.3 统计分析

数据统计采用SPSS软件进行Pearson相关性分析，所有的图表采用Microsoft Office Excel。

2 结果与讨论

2.1 金山湖水体重金属含量统计结果分析

金山湖18个采样点水体重金属含量统计结果如表3所示。由表可知，As、Pb、Cu、Zn、Cr以及Cd元素含量分别介于1.07～12.88，0.22～4.91，1.60～6.17，2.26～14.88，0.91～3.04，0.70～1.41 μg/L，其平均值分别为 6.02、2.15、