昆明市农村地下水中金属污染分析与评价

鲁广秋，李 娜，张翠萍

（1.玉溪师范学院化学生物与环境学院，云南 玉溪 653100；2.云南农业大学资源与环境学院，昆明 650201）

地下水资源占据淡水资源的很大比例，很早便成为我国广大农村的主要饮用水源[1]。随着经济飞速发展，人类对淡水资源需要量不断增大，同时又对其造成了相当大的污染[2]。地下水的污染有着隐蔽性和不可逆转性，一旦污染，很难治理和修复。据统计，目前，全国有80%以上的河流受到不同程度的污染，我国农村有近7亿人的饮用水中大肠杆菌超标，1.7亿人的饮用水受到有机污染[3]。昆明市宜良县匡远镇的农业和林业占比较大，煤矿和磷矿较多，而该区域的饮用水源和农业生产用水均以地下水资源为主[4]。所以，对该地区地下水的水质进行分析和评价有利于当地更好地开发利用和保护地下水资源。

1 材料与方法

1.1 水样的采集及保存

样品采集自云南省昆明市匡远镇3个村庄中1#菜地、2#花地、3#村庄、4#交易市场的水井，依据《水质 采样技术指导》（HJ 494-2009）的方法采集和保存样品。

1.2 主要仪器与试剂

TU-1901紫外-可见分光光度计（北京，普析通用）、ICP-9000全谱直读型电感耦合等离子体发射光谱仪（日本，岛津）。

金属标准品购买浓度为1 000 mg/L的国家标准物质（国家有色金属及电子材料分析测试中心），试验用硝酸、盐酸等试剂均为分析纯（广州，西陇化工），试验用水为UPR-II优普超纯水机制的超纯水。

1.3 标准曲线

采用外标法定量，用ICP-AES测定Cu（224.700 nm）、Zn（213.856 nm）、Mn（257.610 nm）、Pb（233.527 nm）4个元素一系列浓度的标液。

1.4 数据分析及评价

试验数据用Excel 2010软件进行统计，用污染指数、综合指标评价地下水环境质量。

1.4.1 污染指数法

污染指数按Pi=Ci/Si计算，Pi为环境中污染物i的单项污染指数；Ci为环境中污染物的实测值；Si为污染物的评价标准。

1.4.2 单项指标和综合指标法

按照《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）的质量类别确定单项组分评价分值Fi，再根据该标准推荐的方法计算综合评价分值F[5]。

2 结果与分析

2.1 各元素标准曲线

经测定，标准曲线方程及相关系数如图1所示。结果表明，所测的元素在C（Cu）：0.00～4.00 mg/L、C（Zn）：0.00 ～ 2.00 mg/L、C（Pb）：0.00 ～ 10.00 mg/L、C（Mn）：0.00～2.00 mg/L浓度范围内，有良好的线性关系，检出限在1.115×10-0.04～0.006 4 mg/L，定量下限在3.717×10-0.04～0.021 5 mg/L。

2.2 样品分析结果

样品测定结果如表1所示。试验表明，4个点位的地下水中均有Cu、Zn、Mn、Pb检出，其中Mn、Pb含量最高。除3#中Cu含量最低外，其余点位金属元素浓度由低至高分别为：Zn＜Cu＜Mn＜Pb。各点位之间比较发现，1#和2#测定值较接近，比其余点位高，其中Mn含量高出约10倍。

2.3 污染评价

图1 所测金属元素标准曲线

选用《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ类作为评价标准。Pi＞1表示受到污染；Pi＜1表示未受污染；Pi越大，表明水受污染程度越高[6-8]。经计算，污染指数结果如表2所示。

表1 样品分析结果

表2 金属污染指数计算结果

研究发现，该区域 P（Cu）、P（Zn）均小于 1，表明未受到这几种元素的污染；Pb、Mn的Pi＞1，表明该地区地下水受不同程度Pb、Mn的污染，其中Pb污染比较严重，属于主要污染物，1#、2#被污染程度较大，超出标准限值20倍。

2.4 单项指标及综合指标评价

按照《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）划分各组分所属的质量类别，分别按表1确定单项组分评价分值Fi，再计算得表3中各点位金属元素的综合评价分值F。结果表明，虽然有个别元素单项值属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水，但总体水质属于Ⅴ类水。

表3 综合评价结果

3 结果与讨论

本文通过对昆明市匡远镇1#菜地、2#花地、3#村庄、4#交易市场4个不同点位地下水中4种金属元素的测定，了解了该地区地下水中金属元素均有检出，其中Mn、Pb含量最高。进一步对该地区地下水中金属元素污染程度进行评价，发现Pb为最主要的污染物，位于菜地和花地的地下水被污染程度较大。虽然有个别元素单项值属于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水，但总体水质都处于极差的级别，属于Ⅴ类水。其原因可能是该区域长期施用化肥后，金属在土壤渗透和地表径流作用下产生污染[9]。笔者建议，当地应合理规划化肥施用量、周期和种类，保护好地下水资源。