南大港湿地水中重金属的分布特征及污染评价

赵 津　刘汝海

(1.中国海洋大学 海洋环境与生态教育部重点实验室, 山东　青岛　266100；2.中国海洋大学环境科学与工程学院, 山东　青岛　266100)



南大港湿地水中重金属的分布特征及污染评价

赵 津1,2刘汝海1,2

(1.中国海洋大学 海洋环境与生态教育部重点实验室, 山东青岛266100；2.中国海洋大学环境科学与工程学院, 山东青岛266100)

本文研究南大港湿地水中重金属的分布特征，并对其进行污染评价。采集了20个南大港湿地的水样，测定分析重金属Cu、Pb、Zn、Cd等元素的含量，并采用超标率与单因子指数法对重金属的污染程度进行了评价。结果表明，南大港湿地水中的重金属平均含量大小顺序为Pb>Zn>Cu>Cd。通过重金属超标率分析，得到Pb的超标率最大，为24%，而其它三种重金属的超标率均为0。四种重金属的单因子指数大小顺序为Pb>Cd>Zn>Cu，其中Pb的污染指数为0.54，大于0.5，这表明重金属Pb对南大港湿地具有一定的影响，应该引起足够的重视。

南大港湿地；重金属；分布特征；超标率；单因子指数法；污染评价

重金属因其难降解性、毒性、易累积性等特点，是目前环境中重要的污染物[1-2]。湿地一般位于地势比较低的地方，易接收来自河流等污染物质的输入, 一定程度上湿地担任了重金属储存库的重要角色[3]。因此，湿地水中重金属的研究逐渐成为热点。南大港湿地处于河北省沧州市东北部，面积为9 800 hm2，水生植物优势种是芦苇，类型属于滨海沼泽湿地[4-5]。水质污染对于南大港湿地来说是最严重的威胁之一，南大港湿地西部紧邻廖家洼排干，南侧紧邻南排河，有泵站与湿地相通，也是湿地的水源之一，这些河流接纳了流域的污水，进入南大港湿地，引起湿地水中重金属含量差异性比较大[6-7]。湿地水中的重金属对水生植物(芦苇、灯芯草、香蒲等)、鸟类(丹顶鹤、白鹤、大天鹅等)、鱼类(鲤鱼、花鲢等)的生长发育具有较大的影响[5]。因此，研究南大港湿地水中重金属含量、分布特征及其风险对南大港湿地水环境及水生态的保护具有重要的参考价值。

1　材料与方法

1.1点位布设

2014年10月份，在河北省沧州市南大港湿地共布设20个湿地水样采样点，采样点布设如图1所示，图中横坐标117.32～117.64(°E)表示东经经度范围，纵坐标38.42～38.58(°N)表示北纬纬度范围。

图1　采样点布设示意图

1.2样品采集与测定方法

水样用聚四氟乙烯塑料瓶采集250 mL，现场测量记录采样点的pH值、经纬度、水温、DO含量、盐度等。水样采集时用采样点水样清洗2～3次，加入1:1 HNO3酸化，密封保存，运回实验室置于4℃冰箱保存。

将采集的水样用HNO3消解后，用原子吸收分光光度计(Thermo-M6)按GB17378-2007标准方法测定重金属Pb、Cd、Zn、Cu的含量。

1.3评价方法

利用Surfer、Origin等绘图软件进行重金属含量分布分析。与GB3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准相比较，对湿地水中重金属含量进行超标率统计，分析金属超标状况。利用单因子污染指数法计算各重金属的污染程度，找出污染较重的因子[8-9]。

2　结果与讨论

2.1重金属分布特征

不同采样点水样中的重金属分布特征如图2所示，南大港湿地水中重金属含量统计见表1。从平均值来看，Pb的平均含量最高，Zn、Cu的平均含量次之，Cd的平均含量最低。Cd在南大港湿地各点位处分布差异性不大，Pb、Zn、Cu在南大港湿地各点位分布差异性比较大(图2)，这可能是由于南大港湿地西部紧邻廖家洼排干，南侧紧邻南排河，有泵站与湿地相通，也是湿地的水源之一，这些河流接纳了流域的污水，进入南大港湿地，使南大港湿地水中重金属含量差异性比较大。但在点位N6处4种重金属均表现出高浓度(图2)，这可能是由于点位6处于湿地入口处，人流车流等比较大，受到的污染较大而导致此点位金属含量较高。通过超标率分析可以看出，Pb的超标率最大(达24%)，Pb含量超标可能与南大港湿地是著名旅游地，人流、车流等比较多，而产生大量的垃圾、汽车尾气等有关。而Zn、Cu、Cd含量均符合我国地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅲ类标准。从变异系数来看，重金属的变异系数均小于1，说明南大港湿地水体中重金属含量变异性不大。

表1　四种重金属含量分布　μg/L

图2　四种重金属的分布特征

2.2污染评价分析

利用单因子污染指数法计算各重金属的污染程度，污染指数Pi值越大，表明水质的受污染程度越高。经计算， Pb的污染指数均值为0.54，Zn的污染指数均值为0.014，Cu的污染指数均值为0.0015，Cd的污染指数均值为0.10(表2)。由此可见，南大港湿地水中重金属Zn、Cu、Cd对湿地水质的污染程度表现为“允许”，而Pb对湿地水质的污染程度表现为“影响”，由计算可得出这几种重金属的污染程度由大到小排序为：Pb>Cd>Zn>Cu。

表2　重金属污染指数及污染程度

从污染程度及污染指数来看，南大港湿地水质受到了Pb的影响，其主要原因可能是近年来湿地缺水严重，没有可靠的优质水源供应，只能在汛期利用流域产生的径流，在调水时尽量避免污染严重的水，但是仍受到周边工业废水、生活污水等的影响，需要在引水时加强监测，特别是重金属元素。应该加强对南大港湿地水中重金属污染的治理与管理，一方面，可以从源头上减排，加强对工业废水、生活污水的处理与处置，做到废水达标排放[10]；另一方面，对于已经污染的湿地水体可以利用物理、化学以及生物的方法来减少已经超标的重金属含量。

3　结论

(1)南大港湿地水中Pb、Zn、Cu、Cd的平均含量分别为27.13、13.85、1.50、0.50 μg/L，它们的平均含量从大到小的排序为Pb>Zn>Cu>Cd，Cd在南大港湿地各点位处分布差异性不大，Pb、Zn、Cu在南大港湿地各点位分布差异性比较大，在点位N6处四种重金属均表现出高浓度，可能由于点位6处于湿地入口处，人流车流等比较大，受到的污染较大而导致此点位金属含量较高。

(2)南大港湿地水中重金属Pb含量的超标率最大(达24%)，而其它三种重金属Zn、Cu、Cd无超标情况。南大港湿地水中重金属的污染程度由大到小排序为Pb>Cd>Zn>Cu，Pb的污染指数为0.54，大于0.5，Pb具有较大的风险性，应引起足够的重视。

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Heavy metals' distribution and pollution assessment in the water of Nandagang wetland

Zhao Jin1, Liu Ruhai2

(1.Key Laboratory of Marine Environmental Science and Ecology, Ministry of Education,Ocean University of China, Qingdao 266100, China;2.College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

In this study, distribution characteristics and pollution assessment of heavy metals in the water of Nandagang wetland were analyzed. 20 water samples were collected from Nandagang wetland, and content of Cu, Pb, Zn, Cd and other heavy metals were analyzed, which were evaluated by the excessive rate of single factor pollution index. The results showed that the order of the average content of heavy metals was Pb> Zn> Cu> Cd. Excessive rate indicated that Pb> Zn = Cu = Cd. The excessive rate of Pb was serious, which was 24%, and the excessive rate of the other three heavy metals were 0. The order of the single factor index of four heavy metals was Pb> Cd> Zn> Cu, the pollution index of Pb was 0.54, which was higher than 0.5, indicating that Pb had a certain effect on the Nandagang wetland, and it should be paid more attention.

Nandagang wetland; heavy metals; distribution characteristics; excessive rate; single factor pollution index; pollution assessment

2016-03-29; 2016-07-11 修回

赵津，女，1989年生，硕士研究生，研究方向：水资源利用与水污染控制。E-mail：jinzhao8981@126.com

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