中国环境科学 2004,24(4)：509~512 China Environmental Science 巢湖水体Pb, Cu, Fe污染的环境质量评价曹德菊1＊,岳永德1,黄祥明2,魏明1(1.安徽农业大学环境科技学院,安徽合肥 230036；2.安徽省巢湖市环境监测站,安徽巢湖 238000)摘要：对巢湖水相、沉积相和生物相中Pb, Cu, Fe的污染状况进行了分析与评价.结果表明,巢湖水体除少数样点Pb, Cu含量达Ⅲ~Ⅴ类水质标准外,其余水质较清洁;底泥Pb, Cu污染较严重,Fe均为自然背景值不存在污染.从水体生物鱼类的检测结果来看,Pb的累积倍数最大,变幅也大;Cu的累积倍数鱼类为10~40倍,而虾类达300倍以上;Fe的累积倍数较小,均在100倍之内.关键词：巢湖；铅,铜,铁；沉积物；环境质量评价中图分类号：X131.2 文献标识码：A 文章编号：1000－6923(2004)04－0509－04Environmental quality assessment of Pb, Cu, Fe pollution in ChaoHu Lake waters. CAO De-ju1, YUE Yong-de1, HUANG Xiang-ming2, WEI Ming1 (1.College of Environment Science Technology, Anhui Agriculture University, Hefei 230036, China；2.Environment Monitor Station of Chaohu City, Anhui Province, ChaoHu 238000, China). China Environmental Science, 2004,24(4)：509~512Abstract：The pollution state of Pb, Cu and Fe in the water, sediment and organism phases of Chaohu Lake was analyzed and assessed. Judged by the contents of Pb, Cu, Fe, the water quality of Chaohu Lake waters was comparatively clean except the Pb and Cu of a few sample reaching Ⅲ~Ⅴ water quality. The sediment was polluted rather seriously by Pb and Cu. Fe had no pollution and all possessed nature backgroup value in the bottom sediment without the trace of external pollution. From the test result of the bionic fish in water, it showed that the accumulation multiple of Pb was the greatest, and its range was also great. The accumulation multiple of Cu was 10~40 in fish and that in shrimp reached higher than 300 multiples. The accumulation multiple of Fe is smaller, all being lower than 100 multiples.Key words：Chaohu Lake；Pb, Cu, Fe；sediment；environmental quality assessment重金属作为主要的环境污染物,已引起广泛的关注[1].Pb, Cu为常见的污染元素,且在环境中难以降解.通过食物链逐步富集,浓度逐级升高,对人体健康构成危害.Fe虽毒害作用不强,但水体中含量过高,对水质会产生不良影响.及时了解环境中Pb, Cu, Fe的污染状况并进行正确评价,具有重要意义.巢湖是我国五大淡水湖之一,近年来,由于工农业生产发展,巢湖水体富营养化已相当严重,对此已开展了相关研究[2].巢湖水体重金属污染状况研究,国内外鲜见报道.水体的污染是多层次的,蓄积在沉积物(底泥)中的污染物有成为二次污染源的潜在危险[1,3－11].水相中重金属分布规律性差,但底泥中的重金属容易积累,表现出较明显的分布规律,并对湖水具有持久影响.因此对底泥的研究有关键作用.本实验从3个层面(湖水、底泥、水生生物)研究巢湖水体中Pb, Cu, Fe的污染状况,并进行综合评价.1 材料与方法 1.1样品的采集与分析2003年2月,用抓斗式采样器采集巢湖东半湖西坝口、船厂、中垾、东湖心、中庙等15个采样点的湖底底泥.将样品阴凉通风干燥后用玻璃棒压碎,剔除石砾等杂物,通过20目尼龙筛网,再用玛瑙研钵研磨至通过200目尼龙筛网,装瓶备用.2003年2月、4月分别采集上述5个采样点的瞬时水样,用稀盐酸浸泡清洗过的塑料瓶盛放.同时原位捕捞巢湖鱼类样品12个.收稿日期：2003－12－08基金项目：安徽省高等学校“十五”优秀人才计划资助项目([2003]022) *责任作者, 副教授, caodeju@510 中 国 环 境 科 学 24卷底泥样品采用奚旦立等[12,13]的方法消解,定容50mL,待测.取鱼肉样品2.00g,加入15mL 浓硝酸、4mL 浓硫酸消解,待溶液接近蒸干时,加4mL 浓硝酸继续消解至溶液无色透明且无油层,定容25mL,待测.水样可加少量硝酸消解至透明,待测[14].采用美国ThermoElemental M5型原子吸收分析仪分析元素含量.火焰法工作条件:乙炔－空气火焰,波长(Cu 为324.7nm,Pb 为283.3nm, Fe 为371.9nm),燃气流量(0.9~1.2L/min),火焰高度7.0cm.石墨炉法测Cu, Pb,工作条件见表1.表1 石墨炉工作条件及测定范围Table 1 Status of G.F analysis and range of concentration 干燥 灰化 原子化元素 分析波 长(nm) 温度 (℃) 时间 (s) 温度 (℃) 时间 (s) 温度 (℃) 时间(s) 适用范围 (µg/L)Cu 324.7 110 30 900 30 2500 8 1~50 Pb283.31103050030220081~50注: 清洗气体均为Ar,进样体积20µL1.2 Pb, Cu, Fe 污染的环境质量评价方法 巢湖湖水Pb, Cu, Fe 的污染评价按照《地表水水质标准》[15]进行.巢湖底泥Pb, Cu, Fe 的全量评价采用地积累指数法[1],地积累指数(I geo )是一种研究水体环境沉积物中重金属污染的定量指标.依据I geo 将沉积物中重金属污染状况划分为7个等级,结果见表2.计算公式如下: I geo = log 2[C n /(K ⋅B n )] (1) 式中:C n 为实测重金属浓度,mg/kg; B n 为普通页岩中重金属地球化学平均背景值,其中Cu 为45.0mg/kg, Pb 为34.0mg/kg; K 为考虑到造岩运动可能引起背景值波动而设定的常数,K =1.5.表2 重金属污染级别与I geoTable 2 Pollution grades of heavy mental and its I geo污染指标 I geo 级别 污染指标 I geo 级别 清洁 ≤0 0 偏重污染 3~4 4 轻度污染 0~1 1 重污染 4~5 5 偏中度污染 1~2 2 严重污染 ＞56中度污染2~33水生生物累积评价的方法为,测定水生鱼类样品中Pb, Cu, Fe 含量,计算其累积放大倍数,以评价其生物毒性大小. 2 结果与讨论 2.1 巢湖湖水的Pb, Cu, Fe 污染状况及评价 分析采集水样中Pb, Cu, Fe 含量,结合《地表水水质标准》(GB3828-2002)[12]进行污染分级,结果见表3.由表3可见,Pb 含量除中垾区是地面水Ⅲ~Ⅳ类水质外,其余均属地面水Ⅰ~Ⅱ类水质;Cu 含量除西坝口和船厂属Ⅱ~Ⅴ类水质以外,其余均属Ⅰ类水质;而Fe 含量除西坝口及中垾为地面水Ⅲ类标准(≤0.5mg/L),其余均属地面水Ⅰ类标准(≤0.3mg/L).总体看来,湖水Pb, Cu, Fe污染较轻,除少数取样点的Pb, Cu 达Ⅲ~Ⅴ类水质外,其余水质均较理想.表3 巢湖湖水Pb, Cu, Fe 的浓度及污染分级 Table 3 Ccncentration of Pb, Cu, Fe in Chaohu waterand grade of pollutionPb Cu Fe 采样点 浓度 （ｍｇ／Ｌ） 级别 浓度 （ｍｇ／Ｌ） 级别 浓度 （ｍｇ／Ｌ） 级别 西坝口 0.0047 Ⅰ~Ⅱ 0.035 Ⅱ~Ⅴ 0.391 Ⅲ 船厂 0.0065 Ⅰ~Ⅱ 0.021 Ⅱ~Ⅴ 0.214 Ⅰ 中垾 0.0217 Ⅲ~Ⅳ 0.007 Ⅰ 0.495 Ⅲ 东湖心 0.0002 Ⅰ~Ⅱ 0.012Ⅰ 0.141 Ⅰ 忠庙 0.0001 Ⅰ~Ⅱ 0.007Ⅰ 0.012Ⅰ2.2 底泥Pb, Cu, Fe 污染状况与评价底泥Pb, Cu, Fe 污染状况评价采用地积累指数法.根据底泥实测Pb, Cu 的全量浓度,按照公式(1)将底泥重金属污染的实测结果转换为I geo 和污染分级,由于Fe 在普通页岩中属常见的金属,且为有益元素,故未将其转换为I geo 和污染分级,结果见表4.由表4可见,大部分采样点的巢湖沉积物I geo ≤0,且其Pb, Cu 地积累指数的分级数值之和为0,但中垾两个取样点Pb, Cu 地积累指数平均值在0以上,且其Pb, Cu 地积累指数的分级数值之和达4~6,说明中垾区域Pb, Cu 污染已相当严4期曹德菊等：巢湖水体Pb, Cu, Fe污染的环境质量评价 511重;船厂1#区域Cu地积累指数级别在0以上,即船厂区域有轻度污染.总的看来,巢湖沉积物中存在Pb, Cu污染,个别地区已相当严重,但大部分湖底沉积物为轻度污染或清洁.表4底泥重金属含量及重金属污染的I geo和污染分级Ｔａｂｌｅ ４ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Pb, Cu, Fe in Chaohu sediment and I geo grade of pollution底泥重金属含量(mg/kg) 重金属污染的I geo和污染分级采样地点Pb Cu Fe Pb(I/R*) Cu(I/R*) I geo(2)-AVG** RANK(2)-SUM#中垾1# 118.47 673.69 43085 1.22/2 3.319/4 2.27 6中垾2# 40.26 584.70 56033 －0.34/0 3.11/4 1.39 4中垾3# 23.92 31.89 24854 －1.09/0 －1.08/0 －1.09 0船厂1# 18.94 76.25 44839 －1.42/0 0.18/1 －0.663 1船厂2# 13.51 31.13 14701 －1.92/0 －1.12/0 －1.52 0船厂3# 13.29 36.87 21587 －1.94/0 －0.87/0 －1.41 0湖心1# 12.27 25.98 21664 －2.06/0 －1.38/0 －1.72 0湖心2# 12.19 26.36 15321 －2.06/0 －1.36/0 －1.71 0西坝口1# 14.75 18.68 28243 －1.79/0 －1.85/0 －1.82 0西坝口2# 17.44 51.84 34748 －1.54/0 －0.38/0 －0.96 0西坝口3# 15.90 31.88 31691 －1.68/0 －1.08/0 －1.32 0注: * I/R表示I geo级别; ** I geo(2)-A VG指2种重金属地积累指数平均值; # RANK(2)-SUM指2种重金属地积累指数的分级数值之和表5巢湖水生动物体内Pb, Cu, Fe含量及累积倍数Table 5 Concentration of Pb, Cu, Fe in aquaticanimals and accumulation timePb Cu Fe生物样品实测浓度(mg/kg)放大倍数实测浓度(mg/kg)放大倍数实测浓度(mg/kg)放大倍数鱼1 9.8950 1499 0.4395 27 21.186 85鱼2 0.2365 36 0.6240 38 6.741 27鱼3 0.4875 74 0.2700 17 3.571 14鱼4 0.9600 145 0.6685 41 8.272 33鱼5 0.4045 61 0.4565 28 2.876 11鱼6 0.3060 46 0.2540 16 3.368 13鱼7 0.3475 53 0.2565 16 2.370 9鱼8 0.3045 46 0.2285 14 2.643 11鱼9 0.2380 36 0.8540 52 9.738 39鱼10 2.4100 365 0.5300 32 14.840 59虾1 0.2015 31 5.2460 321 2.693 11虾2 0.1780 27 5.7525 352 3.006 12 注: 参看表3得到湖水的平均背景值为C Pb=0.0066mg/kg,C Cu= 0.01632mg/kg, C Fe=0.2505mg/kg2.3巢湖水生动物对Pb, Cu, Fe的累积评价同时采集巢湖水生动物,鱼类样品10种、虾样2种,测定其食用部分Pb, Cu, Fe含量,并与湖水的平均含量比较,获得生物累积倍数,即累积倍数=生物重金属含量/湖水重金属含量以评价生物样品对Pb, Cu, Fe的累积放大效应,结果见表5.由表5可见,巢湖鱼虾类对重金属的体内蓄积较明显.其中对Pb的累积倍数最大,变化范围为几十倍到几百倍,稍大鱼种可达上千倍;Cu的累积倍数鱼类为10~40倍,而虾类累积倍数较大,达300倍以上;Fe的累积倍数较小,均在100倍以内,说明Fe无外来污染痕迹,对水生生物及人体不会造成很大危害,某种意义上Fe是环境及生物体的有益元素.Pb和Cu在某些水生生物体内的富积量相当惊人,特别是Pb在一些大鱼体内富积明显,对巢湖周边居民的健康已构成直接威胁,应引起广泛关注.3结语对巢湖水体Pb, Cu, Fe的分析评价表明,除少数样点达Ⅲ~Ⅴ水质外,其余均属Ⅰ~Ⅲ类水质.巢湖沉积物中存在Pb, Cu污染,个别地区相当严重,但大部分地区属轻度污染或清洁区.巢湖水体中水生动物对重金属积累明显,鱼体对Pb的累512 中国环境科学 24卷积能力最大,其次为虾对Cu的累积能力,而Fe的生物累积作用不明显,且鱼体中现有Fe含量对环境及生物有利.参考文献：[1] 戴秀丽,孙成.太湖沉积中重金属污染状况及分布特征探讨[J]. 上海环境科学,2001,20(2):71－74.[2] 胡雯,杨世植,瞿武全,等.NOAA卫星监测巢湖蓝藻水华的试验分析[J]. 环境科学与技术, 2002,25(1):16－17,39.[3] 文湘华.水体沉积重金属质量其准研究[J]. 环境化学,1993,12(5):334－341.[4] 张世森.环境监测技术[M]. 北京:高等教育出版社,1992.[5] 文湘华,Herbert E Allen.乐安江沉积物酸碱特性以及其对重金属释放特性的影响[J]. 环境化学,1996,15(6):510－514.[6] 范成新,刘元波,陈荷生,等.太湖底泥蓄积量估算及分布特征探讨[J]. 上海环境科学,2000,19(2):72－75.[7] 邱少芳.广西主要水质和底质环境分析与评价[J]. 南海研究与开发,2001,12(2):43－47.[8] Young T C, Milton K. 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