清水江水、鱼体和悬浮物中汞的特征及污染评价*

2016-08-05苟体忠文正康张文华王艳施波

工业安全与环保 2016年7期

关键词：清水江鱼体悬浮物

苟体忠　文正康　张文华　王艳　施波

(凯里学院富硒中草药研究中心　贵州凯里 556011)

清水江水、鱼体和悬浮物中汞的特征及污染评价*

苟体忠文正康张文华王艳施波

(凯里学院富硒中草药研究中心贵州凯里 556011)

为探明清水江水、鱼体和悬浮物中的汞污染情况，采用地质累积指数、单因子污染指数和潜在生态风险因子对清水江悬浮物进行了汞污染评价以及汞残留指数对清水江鱼体汞进行了污染评价。结果表明，清水江旁海段悬浮物汞污染程度高于清水江下司段，并已达到了重度潜在生态危害水平。然而，清水江水和鱼体未受到汞的污染，分析认为磷化工尾矿可能是加剧清水江悬浮物汞污染的原因之一。

清水江水鱼体悬浮物汞污染评价

0　引言

悬浮物是一种由无机、有机、细菌、生物碎屑、浮游动植物和其他能被0.22 μm或0.45 μm滤膜截留的颗粒物组成的混合体，其特征可以指示污染源区[1]。此外，悬浮物不仅影响水生生态系统中重金属的活化和迁移，而且影响重金属在水、沉积物和食物链之间的相互转化，作为河流重金属迁移的主要载体，其重金属含量能明显反映水体受污染的情况[2]。近年来，河流悬浮物对水质的影响受到广泛关注，并成为全球环境监测系统(GEMS)的重点监测项目和水质评价的核心参数之一[3]。

河流沉积物中的汞易被微生物转化为具有强亲脂溶性、高神经毒性的甲基汞，并通过水生生物富集，最终经食物链进入人体，危害人体健康[4]。鱼类在低汞水生环境中具有很高的汞富集能力[5]；汞在河流悬浮物中富集系数较大，污染程度最高，基本能反映河流重金属的污染程度[6]。因此，研究河流鱼体和悬浮物中的汞特征能有效监测河流水体质量。

清水江发源于贵州南部的贵定县斗篷山东麓，干流自西向东流经贵州省黔南州和黔东南州的3个市、12个县，全长452 km[7]。近年来，清水江中下游水体污染严重，总磷和氟化物严重超标[8]，主要因为清水江支流重安江附近的10余家磷化工工厂排放大量含氟化物和磷酸盐的酸性尾矿。Canavan等[9]发现，在水生态系统中低pH有利于汞的甲基化。重安江支流磷化工酸性尾矿注入清水江，可能对清水江悬浮物和鱼体中的汞含量产生一定的影响。因此，本文选择了基本未受工业污染的清水江下司段以及重安江支流与清水江干流的交汇点旁海段为研究对象，探讨清水江悬浮物和鱼体中的汞含量以及重安江支流对清水江干流鱼体和悬浮物汞含量的影响，以便对清水江水体质量进行综合评价，从而为清水江水体质量的监控提供重要参考。

1　方法

1.1样品的采集

2015年6月14日，笔者选择了清水江上游的下司大桥(N 26°31.266' ，E107°48.221'，H=617 m)和下游的旁海大桥(N 26°43.966'，E108°3.595'，H=550 m)作为监测点，进行供试样品的采集。

悬浮物和水样：采用0.45 μm的微孔滤膜进行过滤，将滤膜和悬浮物一起装入自封袋，滤液装入硼硅玻璃采样瓶，并带回实验室，待处理。

鱼类样品：采用垂钓的方法随机收集不同类型的鱼类样品，并将鱼样放入装有水的玻璃瓶中，再带回实验室，待处理。

1.2样品的处理

悬浮物样品于室温条件下风干；将鱼类的肉分离，并用搅拌机粉碎。

1.3悬浮物和鱼体总汞含量的测定

总汞含量测定的简要流程为：准确称取0.5 g悬浮物样品和1.5 g鱼体(鲜重)样品于消解罐中，分别加入5 mL和15 mL反王水(VHNO3∶VHCl=3∶1)，拧紧盖子，并置于微波消解仪中消解样品，待消解完毕，取出，冷却。将溶液转移至50 mL容量瓶中，再加入1.5 mL浓盐酸，然后用超纯水定容至刻度，并用氢化物发生-冷原子荧光光谱法测定其总汞含量。同时做流程空白、标准样品和平行样品。

1.4水溶解态汞含量的测定

量取50 mL水样于50 mL容量瓶中，并加入1.5 mL浓盐酸，摇匀，再采用氢化物发生-冷原子荧光光谱法测定水样中的汞含量。

1.5悬浮物的污染评价方法

1.5.1地质累积指数法

地质累积指数法(Igeo)是由德国科学家Muller于1979年提出的一种水环境沉积物中重金属污染的定量指标评价方法，污染程度划分见表1[10]。

Igeo=log2[Cn/(1.5·Bn)]

(1)

式中，Cn表示样品中重金属元素n的测定值；Bn表示沉积物重金属元素n的背景值。

表1　地质累积指数与污染程度分级

1.5.2潜在生态风险评价方法

(2)

(3)

表2　潜在生态风险因子和单因子污染指数与污染程度划分

1.6鱼体汞污染评价方法

鱼体重金属污染通常采用重金属残留量指数(I)[12]进行评价，污染程度划分见表3[13]。

I=Cr/Cb

(4)

式中，Cr表示汞在鱼体中的残留量；Cb表示鱼体中汞允许残留量。

表3　残留量指数与污染程度划分

1.7数据的计算与处理

采用Excel，SPSS17.0，Coreldraw对实验数据进行分析和处理。

2　结果

本文分别对清水江上游的下司大桥和下游的旁海大桥两个监测点的悬浮物、鱼类的总汞含量以及分析水溶解态汞质量浓度进行测定分析，测定结果见表4。

表4　清水江悬浮物、鱼体中总汞含量及溶解态汞含量

2.1清水江悬浮物总汞含量特征

从表4可知，下司大桥悬浮物总汞含量变化在474.21±23.00～650.21±15.81 μg/kg，平均值为585.06 μg/kg；旁海大桥悬浮物总汞含量变化在652.54±31.33～1 674.14±94.12 μg/kg，平均值为1 147.19 μg/kg。分析结果显示，旁海大桥悬浮物总汞含量是下司大桥的1.96倍。

2.2清水江鱼体总汞含量特征

从表4可知，下司大桥鱼体的总汞含量变化在15.77±0.42～49.56±0.32 μg/kg，平均值为31.76 μg/kg；旁海大桥鱼体总汞含量变化在23.10±0.89～45.83±0.76 μg/kg，平均值为33.33 μg/kg，是下司段平均汞含量的1.04倍。总体上，清水江下司段和旁海段鱼体汞含量与长江上游鱼体汞含量(38.00 μg/kg)[14]接近。

2.3清水江水中溶解态汞的含量特征

从表4可知，下司大桥和旁海大桥水溶解态汞质量浓度均低于检出限(0.004 ng/mL)。

3　评价分析及结果讨论

3.1清水江悬浮物汞污染评价

表5　清水江悬浮物汞污染评价结果

3.1.1清水江悬浮物

从表5中Igeo评价结果可知，下司段悬浮物汞污染级别为无污染至中度污染，然而旁海段悬浮物汞污染程度高于下司段，为中度污染至强污染。

3.1.2清水江悬浮物单一重金属污染指数评价

3.1.3潜在生态风险评价

3.2清水江鱼体污染评价

本文采用《无公害食品水产品中有毒有害物质限量》中汞的限量值500 μg/kg，计算鱼体汞残留指数(I)，结果见表6。从表6可见，下司段和旁海段鱼体汞残留指数均小于0.2，属于正常水平。分析认为清水江鱼体目前尚未受到汞的污染。

表6　鱼体汞残留指数(I)评价结果

3.3结果讨论

(2)即使磷化工尾矿长期受雨水作用而被排入清水江，但并未造成清水江鱼体汞超标。这可能是因为瓮福磷矿的尾矿被集中排放到山上的尾矿处理场，而不是直接排放到重安江，只有在丰水期下大雨之时，部分尾矿才以悬浮物的形式被雨水带入重安江，而笔者在采样时正好处于丰水期，所以大量雨水将尾矿颗粒经重安江进入清水江，从而直接导致了清水江旁海段悬浮物汞含量超标，但由于磷化工尾矿颗粒极细(74 μm)，其进入河流后不易被沉积下来，而尾矿颗粒中汞的形态又不能直接被鱼体吸收。

(3)磷化工尾矿被雨水带入清水江后并未造成清水江水中溶解态汞超标。笔者认为，产生这种结果的原因有：①尾矿中水溶解态汞含量分析结果表明，尾矿过滤液中的汞含量低于检出限；②进入水体的大部分重金属会迅速转移至河流悬浮物[1-2]。

4　结论

(1)清水江旁海段悬浮物和鱼体平均汞含量分别是清水江下司段的1.96倍和1.04倍。

(3)汞残留量指数分析表明，清水江鱼体汞未富集，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)