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黔东南州典型饮用水源重金属污染及风险评价

2024-11-14 88 上传者：管理员

摘要：本文以黔东南州供水量为200万t以上8个集中式饮用水源为研究对象，用单因子污染指数评价法、地累积指数和潜在生态风险指数法对表层水及底泥中砷、铜、锌、铅、锰、镍、铬等重金属污染现状进行评价。结果表明：8个水源地水样中上述重金属监测浓度均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅰ类标准限值，且单因子污染指数均<1;Igeo均小于0，可推测8个水源地底泥无重金属污染；Eri小于40,RI均小于150，以上7种重金属污染程度低，生态危害轻。铅为里禾水库、下溪水库、独洞水库、塘冲水库4个水库生态风险污染物；砷为鱼塘水库、鸡鸠水库、观音岩水库、乌坝河水库4个水库态风险污染物。

关键词：
典型饮用水源
地累积指数
底泥
潜在生态风险
表层水
重金属
黔东南州
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饮用水重金属污染状况分析及风险评价，对饮用水源地的饮用水安全有着重要意义。本研究以黔东南州供水量为200万t以上8个集中式饮用水源为研究对象，利用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价水源地表层水及底泥中砷、铜、锌、铅、锰、镍、铬等重金属污染状况，以期为该地区饮用水源地水质及底泥环境现状做出合理评价，为当地环境管理部门开展重金属监测提供依据参考，为饮用水安全管控提供理论基础和决策依据。

1、材料与方法

1.1研究区域概况

黔东南州境内有大小河流2900多条，以清水江、㵲阳河、都柳江为主干；管辖区内开展监测的县城以上的集中式饮用水水源地共25个，其中地表水湖库型13个、地表水河流型6个、地下水型6个；其中年水量200万T以上湖库型水源地8个，占比61.54%，其中5个水库属清水江流域，分别是凯里市里禾水库、天柱县鱼塘水库、雷山县鸡鸠水库、三穗县塘冲水库、丹寨县乌坝河水库；2个水库属舞阳河流域，分别是施秉县观音岩水库、岑巩县下溪水库；从江县独洞水库属都柳江流域。

1.2样品采集与处理

采样时间：2024年1月。参照《地表水环境质量监测技术规范》（HJ 91.2-2022）《水质样品的保存和管理技术规定》（HJ 493-2009）《土壤环境监测技术规范》（HJ/T 166-2004）要求采集样品、运输及保存。自然风干的样品研磨过200目筛筛分，分析方法：水中铜、锌、锰、铬采用《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 776-2015）测定；铅、镍用水质65种元素的测定电感耦合等离子体质谱法（HJ 700-2014）测定；砷用水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法（HJ 694-2014）测定；底泥中铜、锌、锰、砷、铬、铅、镍用土壤和沉积物无机元素的测定波长色散X射线荧光光谱法（HJ 780-2015）测定。质量保证与质量控制参照《环境水质监测质量保证手册》（第2版）。

1.3评价方法

1.3.1单因子污染指数评价法

单项污染指数法（Pi）计算公式为

式中：Pi为污染物的单项污染指数；Ci为研究点位中污染物i的实测浓度值；Si为污染物i的评价标准值或参考值，评价等级五等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，污染指数范围分别为P≤1、1<P≤2、2<P≤3、3<P≤5、P>5，可分别评价为：无污染、轻微污染、轻度污染、中度污染、重度污染。

1.3.2地累积指数法

地累积指数（Igeo）法由德国学者Muller于1969年提出[4]，可直观得出重金属污染级别。计算公式为

式中：CS为底泥中第s种重金属的浓度(mg/kg);BS为第s种重金属的地球化学背景值，本研究贵州省A层土壤元素背景值算术平均值[7]为参比值;k为校正常数，取1.5。

根据Igeo将重金属污染程度分为7级，Igeo>5、Igeo=4～5、Igeo=3～4、Igeo=2～3、Igeo=1～2、Igeo=0～1、Igeo≤0的级别分别为6、5、4、3、2、1、0等级，污染程度分别为：极重、严重、偏重度、中度、偏中度、轻度、无污染。

1.3.3潜在生态风险指数法

用Hakanson潜在生态风险指数（RI）法[3]，对底泥重金属生态风险评价。该方法根据重金属特点及对水体产生影响，综合且定量地划分重金属潜在生态风险程度[4]。计算公式为

式中:Cin为第i种重金属浓度参比值（mg/kg），本研究以贵州省A层土壤元素背景值算术平均值[5]作为各重金属浓度的参比值；Tri为第i种重金属的毒性系数，重金属毒性系数[5]和土壤元素背景值，铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬毒性响应系数（Tri）分别为5、1、5、1、5、1、0、2，其背景参考值分别Cin为32、99.5、35.2、794、39.1、20、95.9mg/kg;Eri为第i种重金属的潜在生态风险系数。

根据潜在风险指数大小可将重金属风险等级分为5个等级，分别为<40，污染程度低，RI<150，风险等级为轻度；Eri=40～80，污染程度中，RI=150～300，风险等级为中度；Eri=80～160，污染程度较重，RI=300～600，风险等级为较强；Eri=160～320，污染程度重，RI=600～1200，风险等级为强；Eri≥320，污染程度严重，RI≥1200，风险等级为很强。

1.3.4数据统计分析

试验数据均用Excel预处理。

2、结果与讨论

2.1表层水中重金属污染现状

8个水源地表层水铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬等重金属浓度如表1所示。

由表1可知，8个水源地水样中铜和铬均未检出，锰于观音岩水库、乌坝河水库均未检出；锌于里禾水库、塘冲水库水样中有检出；铅于里禾水库、鱼塘水库、观音岩水库、独洞水库均有检出；镍和砷8个水库水样中均检出；所检测重金属的检出浓度均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）的Ⅰ类标准限值，且单因子污染指数均<1，由此可见，8个水库水质良好。

2.2底泥中重金属污染现状

2.2.1地累积指数污染评价

8个水源地底泥重金属Igeo计算结果如表2所示。

由表2数据可知，8个水源地底泥铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬等重金属Igeo均小于0，可视无污染。

2.2.2重金属潜在生态风险评价

8个水源地底泥重金属和RI如表3所示，底泥重金属均小于40,RI均小于150，由此可知，8个水源地底泥铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬等7个重金属污染程度低，生态危害轻。在里禾水库、下溪水库、独洞水库、唐冲水库中铅的贡献率最大分别为36.35%、38.29%、29.88%、31.4%，可推测铅为里禾水库、下溪水库、独洞水库、唐冲水库4个水库生态风险污染物；在鱼塘水库、鸡鸠水库、观音岩水库、乌坝河水库中砷贡献率最大分别为29.54%、28.1%、36.91%、33.98%，可推测砷为鱼塘水库、鸡鸠水库、观音岩水库、乌坝河水库4个水库态风险污染物。

表1 8个水源地表层水重金属浓度

表2 8个水源地底泥重金属Igeo计算结果

表3底泥重金属Eri和RI

3、结论

经比对《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅰ类标准限值、单因子污染指数评价、地累积指数污染评价，以此推测8个水源地底泥中无铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬等污染，水质良好。

重金属潜在生态风险评价结果显示，8个水源地底泥铜、锌、铅、锰、镍、砷、铬等重金属污染程度低，生态危害轻。在里禾水库、下溪水库、独洞水库、唐冲水库中铅的贡献率最大分别为36.35%、38.29%、29.88%、31.4%，可推测铅为里禾水库、下溪水库、独洞水库、塘冲水库4个水库生态风险污染物；在鱼塘水库、鸡鸠水库、观音岩水库、乌坝河水库中砷贡献率最大分别为29.54%、28.1%、36.91%、33.98%，可推测砷为鱼塘水库、鸡鸠水库、观音岩水库、乌坝河水库四个水库态风险污染物。铅和砷可通过食物链及底泥吸附作用富集，当底泥含量足够大时可能会向水体中释放，水中重金属含量增加，影响饮用水质，最终影响人类健康。因此，这典型8个水库底泥中这2种重金属的污染应引起重视。

参考文献:

[2]中国环境检测总站.中国土壤元素背景值[M].北京:中国环境科学出版社,1990.

[4]高秋生,田自强,焦立新,等.白洋淀重金属污染特征与生态风险评价[J].环境工程技术学报,2019,9(1):66-75.

[5]徐争启,倪师军,庹先国,等.潜在生态危害指数法评价中重金属毒性系数计算[J].环境科学与技术,2008(2):112-115.

基金资助:黔东南州科技计划项目(黔东南科合J字[2023]117号);

文章来源:简永远,杨思思,伍名群,等.黔东南州典型饮用水源重金属污染及风险评价[J].黑龙江环境通报,2024,37(11):70-72.