茍體忠　文正康　張文華　王艷　施波

(凱里學(xué)院富硒中草藥研究中心　貴州凱里 556011)

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清水江水、魚體和懸浮物中汞的特征及污染評價*

茍體忠文正康張文華王艷施波

(凱里學(xué)院富硒中草藥研究中心貴州凱里 556011)

為探明清水江水、魚體和懸浮物中的汞污染情況，采用地質(zhì)累積指數(shù)、單因子污染指數(shù)和潛在生態(tài)風(fēng)險因子對清水江懸浮物進(jìn)行了汞污染評價以及汞殘留指數(shù)對清水江魚體汞進(jìn)行了污染評價。結(jié)果表明，清水江旁海段懸浮物汞污染程度高于清水江下司段，并已達(dá)到了重度潛在生態(tài)危害水平。然而，清水江水和魚體未受到汞的污染，分析認(rèn)為磷化工尾礦可能是加劇清水江懸浮物汞污染的原因之一。

清水江水魚體懸浮物汞污染評價

0　引言

懸浮物是一種由無機(jī)、有機(jī)、細(xì)菌、生物碎屑、浮游動植物和其他能被0.22 μm或0.45 μm濾膜截留的顆粒物組成的混合體，其特征可以指示污染源區(qū)[1]。此外，懸浮物不僅影響水生生態(tài)系統(tǒng)中重金屬的活化和遷移，而且影響重金屬在水、沉積物和食物鏈之間的相互轉(zhuǎn)化，作為河流重金屬遷移的主要載體，其重金屬含量能明顯反映水體受污染的情況[2]。近年來，河流懸浮物對水質(zhì)的影響受到廣泛關(guān)注，并成為全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(GEMS)的重點監(jiān)測項目和水質(zhì)評價的核心參數(shù)之一[3]。

河流沉積物中的汞易被微生物轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)親脂溶性、高神經(jīng)毒性的甲基汞，并通過水生生物富集，最終經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康[4]。魚類在低汞水生環(huán)境中具有很高的汞富集能力[5]；汞在河流懸浮物中富集系數(shù)較大，污染程度最高，基本能反映河流重金屬的污染程度[6]。因此，研究河流魚體和懸浮物中的汞特征能有效監(jiān)測河流水體質(zhì)量。

清水江發(fā)源于貴州南部的貴定縣斗篷山東麓，干流自西向東流經(jīng)貴州省黔南州和黔東南州的3個市、12個縣，全長452 km[7]。近年來，清水江中下游水體污染嚴(yán)重，總磷和氟化物嚴(yán)重超標(biāo)[8]，主要因為清水江支流重安江附近的10余家磷化工工廠排放大量含氟化物和磷酸鹽的酸性尾礦。Canavan等[9]發(fā)現(xiàn)，在水生態(tài)系統(tǒng)中低pH有利于汞的甲基化。重安江支流磷化工酸性尾礦注入清水江，可能對清水江懸浮物和魚體中的汞含量產(chǎn)生一定的影響。因此，本文選擇了基本未受工業(yè)污染的清水江下司段以及重安江支流與清水江干流的交匯點旁海段為研究對象，探討清水江懸浮物和魚體中的汞含量以及重安江支流對清水江干流魚體和懸浮物汞含量的影響，以便對清水江水體質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，從而為清水江水體質(zhì)量的監(jiān)控提供重要參考。

1　方法

1.1樣品的采集

2015年6月14日，筆者選擇了清水江上游的下司大橋(N 26°31.266' ，E107°48.221'，H=617 m)和下游的旁海大橋(N 26°43.966'，E108°3.595'，H=550 m)作為監(jiān)測點，進(jìn)行供試樣品的采集。

懸浮物和水樣：采用0.45 μm的微孔濾膜進(jìn)行過濾，將濾膜和懸浮物一起裝入自封袋，濾液裝入硼硅玻璃采樣瓶，并帶回實驗室，待處理。

魚類樣品：采用垂釣的方法隨機(jī)收集不同類型的魚類樣品，并將魚樣放入裝有水的玻璃瓶中，再帶回實驗室，待處理。

1.2樣品的處理

懸浮物樣品于室溫條件下風(fēng)干；將魚類的肉分離，并用攪拌機(jī)粉碎。

1.3懸浮物和魚體總汞含量的測定

總汞含量測定的簡要流程為：準(zhǔn)確稱取0.5 g懸浮物樣品和1.5 g魚體(鮮重)樣品于消解罐中，分別加入5 mL和15 mL反王水(VHNO3∶VHCl=3∶1)，擰緊蓋子，并置于微波消解儀中消解樣品，待消解完畢，取出，冷卻。將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，再加入1.5 mL濃鹽酸，然后用超純水定容至刻度，并用氫化物發(fā)生-冷原子熒光光譜法測定其總汞含量。同時做流程空白、標(biāo)準(zhǔn)樣品和平行樣品。

1.4水溶解態(tài)汞含量的測定

量取50 mL水樣于50 mL容量瓶中，并加入1.5 mL濃鹽酸，搖勻，再采用氫化物發(fā)生-冷原子熒光光譜法測定水樣中的汞含量。

1.5懸浮物的污染評價方法

1.5.1地質(zhì)累積指數(shù)法

地質(zhì)累積指數(shù)法(Igeo)是由德國科學(xué)家Muller于1979年提出的一種水環(huán)境沉積物中重金屬污染的定量指標(biāo)評價方法，污染程度劃分見表1[10]。

Igeo=log2[Cn/(1.5·Bn)]

(1)

式中，Cn表示樣品中重金屬元素n的測定值；Bn表示沉積物重金屬元素n的背景值。

表1　地質(zhì)累積指數(shù)與污染程度分級

1.5.2潛在生態(tài)風(fēng)險評價方法

(2)

(3)

表2　潛在生態(tài)風(fēng)險因子和單因子污染指數(shù)與污染程度劃分

1.6魚體汞污染評價方法

魚體重金屬污染通常采用重金屬殘留量指數(shù)(I)[12]進(jìn)行評價，污染程度劃分見表3[13]。

I=Cr/Cb

(4)

式中，Cr表示汞在魚體中的殘留量；Cb表示魚體中汞允許殘留量。

表3　殘留量指數(shù)與污染程度劃分

1.7數(shù)據(jù)的計算與處理

采用Excel，SPSS17.0，Coreldraw對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。

2　結(jié)果

本文分別對清水江上游的下司大橋和下游的旁海大橋兩個監(jiān)測點的懸浮物、魚類的總汞含量以及分析水溶解態(tài)汞質(zhì)量濃度進(jìn)行測定分析，測定結(jié)果見表4。

表4　清水江懸浮物、魚體中總汞含量及溶解態(tài)汞含量

2.1清水江懸浮物總汞含量特征

從表4可知，下司大橋懸浮物總汞含量變化在474.21±23.00～650.21±15.81 μg/kg，平均值為585.06 μg/kg；旁海大橋懸浮物總汞含量變化在652.54±31.33～1 674.14±94.12 μg/kg，平均值為1 147.19 μg/kg。分析結(jié)果顯示，旁海大橋懸浮物總汞含量是下司大橋的1.96倍。

2.2清水江魚體總汞含量特征

從表4可知，下司大橋魚體的總汞含量變化在15.77±0.42～49.56±0.32 μg/kg，平均值為31.76 μg/kg；旁海大橋魚體總汞含量變化在23.10±0.89～45.83±0.76 μg/kg，平均值為33.33 μg/kg，是下司段平均汞含量的1.04倍。總體上，清水江下司段和旁海段魚體汞含量與長江上游魚體汞含量(38.00 μg/kg)[14]接近。

2.3清水江水中溶解態(tài)汞的含量特征

從表4可知，下司大橋和旁海大橋水溶解態(tài)汞質(zhì)量濃度均低于檢出限(0.004 ng/mL)。

3　評價分析及結(jié)果討論

3.1清水江懸浮物汞污染評價

表5　清水江懸浮物汞污染評價結(jié)果

3.1.1清水江懸浮物

從表5中Igeo評價結(jié)果可知，下司段懸浮物汞污染級別為無污染至中度污染，然而旁海段懸浮物汞污染程度高于下司段，為中度污染至強(qiáng)污染。

3.1.2清水江懸浮物單一重金屬污染指數(shù)評價

3.1.3潛在生態(tài)風(fēng)險評價

3.2清水江魚體污染評價

本文采用《無公害食品水產(chǎn)品中有毒有害物質(zhì)限量》中汞的限量值500 μg/kg，計算魚體汞殘留指數(shù)(I)，結(jié)果見表6。從表6可見，下司段和旁海段魚體汞殘留指數(shù)均小于0.2，屬于正常水平。分析認(rèn)為清水江魚體目前尚未受到汞的污染。

表6　魚體汞殘留指數(shù)(I)評價結(jié)果

3.3結(jié)果討論

(2)即使磷化工尾礦長期受雨水作用而被排入清水江，但并未造成清水江魚體汞超標(biāo)。這可能是因為甕福磷礦的尾礦被集中排放到山上的尾礦處理場，而不是直接排放到重安江，只有在豐水期下大雨之時，部分尾礦才以懸浮物的形式被雨水帶入重安江，而筆者在采樣時正好處于豐水期，所以大量雨水將尾礦顆粒經(jīng)重安江進(jìn)入清水江，從而直接導(dǎo)致了清水江旁海段懸浮物汞含量超標(biāo)，但由于磷化工尾礦顆粒極細(xì)(74 μm)，其進(jìn)入河流后不易被沉積下來，而尾礦顆粒中汞的形態(tài)又不能直接被魚體吸收。

(3)磷化工尾礦被雨水帶入清水江后并未造成清水江水中溶解態(tài)汞超標(biāo)。筆者認(rèn)為，產(chǎn)生這種結(jié)果的原因有：①尾礦中水溶解態(tài)汞含量分析結(jié)果表明，尾礦過濾液中的汞含量低于檢出限；②進(jìn)入水體的大部分重金屬會迅速轉(zhuǎn)移至河流懸浮物[1-2]。

4　結(jié)論

(1)清水江旁海段懸浮物和魚體平均汞含量分別是清水江下司段的1.96倍和1.04倍。

(3)汞殘留量指數(shù)分析表明，清水江魚體汞未富集，尚不存在汞的污染。

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Characteristics and Pollution Assessment of Mercury in Water, Fishes andSuspended Particles of the Qingshui River

GOU TizhongWEN ZhengkangZHANG WenhuaWANG YanSHI Bo

(ResearchCenterofSelenium-richedChineseHerbs，KailiUniversityKaili，Guizhou556011)

Qingshui riverwaterfishessuspended particlesmercurypollution assessment

2015-10-05)

貴州省高層次創(chuàng)新人才“千層次”人才計劃項目(黔人領(lǐng)發(fā)[2015]3號)，貴州省教育廳“高層次人才引進(jìn)項目”(黔教高發(fā)[2012]427號)，凱里學(xué)院重點項目(Z1202)，凱里學(xué)院分析化學(xué)重點學(xué)科(院科通[2014]157號)。

茍體忠，男，1981年生，博士，副教授，主要從事環(huán)境化學(xué)研究。