黄河中下游砷污染物时空分布特征初探
应一梅，卿 松，李海华，王 薇
（1．华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南省水体污染与土壤损害修复工程技术研究中心，河南省水环境模拟与治理
重点实验室，河南 郑州 450011；2．黄河流域水环境监测中心，河南 郑州 450004）
摘 要：为全面掌握新水沙情势下黄河中下游砷污染物时空分布规律及环境健康风险，本次针对黄河中下游地区底泥、原水和侧渗水进行了取样分析。结果表明：（1）黄河禹门口至利津河段各断面底泥砷污染物含量变化不大，均处于无污染状态，总体情况较好；（2）黄河中下游干流原水中砷含量年均值均在10µg/L以下，但上亳城等个别支流仍存在一定的砷污染风险；（3）花园口断面原水中砷含量自2014年逐年稳步下降，表明黄河中下游水体生态环境在逐步改善；（4）黄河侧渗水水源地浅层地下水砷含量接近地下水环境质量标准Ⅲ类水体限值，且有逐年上升的趋势，存在一定的环境与健康风险。 关键词：黄河；砷；底泥；原水；侧渗水
中图分类号：P426.62 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）08-0094-02
一、引言
黄河流经9省，作为全国约12%人口的饮用水源[1]，其水质安全关系重大。水少沙多，选矿、制革、冶炼等含砷工业废水排入，以及黄河泥沙天然携带的砷污染物，最终导致黄河水体砷超标现象时有发生。砷作为类金属物质，毒性大且具有富集性，是环境保护重点监管的一类污染物。近年来，黄河流域生态与健康风险引起了学界的广泛关注，不少专家学者在黄河砷污染物时空分布及其环境健康风险等领域开展了相关研究。杨勇等[2]开展了小浪底库区深层淤积泥沙重金属污染分析，结果表明监测点位砷无污染。魏建军等认为郑州有10%的井水（黄河侧渗水）中砷含量高于0.01mg/L[3]。赵志领等[4]人指出郑州段“九五滩”黄河侧渗水砷含量在0.0032~0.0226mg/L，其他地区侧渗水中砷含量最高甚至达到0.06mg/L。
水体中的砷含量极易受到周围环境条件（含沙量、泥沙级配、流速、pH、温度、Fe3+、Mn2+、有机物等）的影响。近年来，黄河中下游来沙量逐渐减小，水沙情势发生了巨大变化，导致黄河中下游的砷污染分布也较之前有所不同。本次研究对黄河中下游地区底泥、原水和侧渗水进行了调研和取样检测，以期较为全面掌握新情势下黄河中下游砷污染物时空分布规律及环境健康风险，为今后河道水沙规律研究及水生态保护提供重要依据。
二、黄河中下游底泥中砷污染物分布 1．采样点的分布与采集
为了进一步的探讨黄河中下游地区底泥中砷污染物含量及分布，2015年7月~2016年9月，在黄河禹门口至利津段开展了现场取样试验。基于水沙特性，水位深浅、船只操作安全等影响因素，选择了小北干流、三门峡库区、小浪底库区、西霞院库区、花园口、东坝头、青庄、孙口、艾山、
收稿日期：2018-03-20
作者简介：应一梅（1979-），女，四川成都人，硕士，主要从事水污染治理与水生态研究。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51409104）。
泺口、五甲杨等15个断面作为取样断面（见图1）。采样方式为边滩取样和水下取样。
图1 取样断面布置图
2．底泥中砷污染物含量测定结果分析
根据测定结果可知，本次15个样品中砷含量为5.82~10.90mg/kg，均低于《土壤环境质量标准》GB 15618-1995一级标准，平均值为7.82mg/kg。除三门峡库区略高一些之外，其余地点的砷浓度均在8mg/kg左右。具体见图2。
目前国内外关于河流底泥中重金属污染评价的方法很多，如单因子指数法、地质累积指数法、污染复合指数法、潜在生态危害系数法等。为了进一步了解底泥砷污染程度及潜在风险情况，本文采用单因子指数法和地质累积指数法进行分析，分析结果见表1。
从表1可以看出，本次测定的15组样单因子指数P均小于1，地质累积指数均小于0，表明黄河禹门口至利津河段底泥现状良好，取样断面处于无污染状态，且砷元素含量变化不大，总体情况较好。
1
2
1
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第8期 应一梅等：黄河中下游砷污染物时空分布特征初探 95
图2 黄河中下游15个底泥样品中砷含量
表1 测定结果及分析一览表
《土壤环境质量标准》
编号 断面名称 砷污染物含量 （mg/kg）
GB 15618-1995 单因子指数地质累积一级标准（mg/kg）
Pi=Ci/Si
指数Igeo 1 小北干流1 5.82 15 0.39 -1.3 2 小北干流2 7.25 15 0.48 -1.0 3 小北干流3 6.98 15 0.47 -1.0 4 三门峡库区1 13.4 15 0.89 -0.1 5 三门峡库区2 10.9 15 0.73 -0.4 6 小浪底库区1 7.45 15 0.50 -1.0 7 小浪底库区2 7.92 15 0.53 -0.9 8 西霞院库区 10.2 15 0.68 -0.5 9 花园口 6.26 15 0.42 -1.6 10 东坝头 5.96 15 0.40 -1.7 11 青庄 6.04 15 0.40 -1.7 12 孙口 7.08 15 0.47 -1.5 13 艾山 7.38 15 0.49 -1.4 14 泺口 6.94 15 0.46 -1.5 15
五甲杨
7.70
15
0.51
-1.3
注：地质累积指数法中背景值选用黄河流域河南段土壤元素背景值[5]
三、黄河中下游原水砷污染物含量变化情况分析 1．黄河中下游原水砷污染物含量随空间变化情况分析 为了进一步的探讨黄河中下游地区原水中砷污染物含量及分布，对2016年1月至12月上亳城、南村、沙沃、小浪底、东平滩、花园口、开封大桥、七里铺、解村、渠首等10个断面原水砷含量监测数据进行了分析，见表2。
表2 2016年黄河中下游典型断面原水砷含量一览表
序号 取样断面 原水As含量（µg/L）
最低值 最高值
年平均值 1 上亳城 4.8 46.8 19.7 2 南村 1.8 2.9 2.4 3 沙沃 1.3 3.0 2.2 4 小浪底 1.5 4.6 3.0 5 东平滩 1.6 16.4 8.5 6 花园口 1.5 3.9 2.9 7 开封大桥 1.5 3.9 2.9 8 七里铺 1.0 4.4 2.4 9 解村 0.3 2.6 1.5 10
渠首
0.5
5.2
2.1
由表2可知，10个取样断面年均砷含量均低于地表水环境质量标准Ⅰ类水体限值。其中小浪底、花园口、开封大桥等干流砷浓度均在10µg/L以下，远低于标准限值。但上亳城等支流砷含量偏高，最高达到46.8µg/L，已接近标准限值。表明黄河中下游干流无砷污染，总体情况较好，但个别支流仍存在一定的砷污染风险。
2．黄河花园口断面原水砷污染物含量随时间变化情况分析 近年来黄河水沙情势发生了巨大的变化，对污染物的迁移转化也有较大的影响。为了进一步研究水沙情势变化对原水砷含量的影响，对2012~2017年花园口断面原水砷含量进行了分析，见图
3。
图3 2012-2017年黄河花园口断面原水年均值变化趋势图
由图3可知，2012~2017年花园口断面原水砷含量稳定在10µg/L以下，远低于地表水环境质量标准Ⅰ类水体限值。且2014年之后，逐年稳步下降，从2014年7.1µg/L降至2017年2.7µg/L。表明近年来黄河中下游水体生态环境在逐步改善。
四、黄河中下游侧渗水中砷污染情况分析
在黄河中下游地区，由于黄河干流两侧引黄地区的黄河侧渗补给条件优越，地下水埋深普遍较浅，加之黄河泥沙含量高，城市集中式供水水源多采用黄河侧渗水，此外沿河两岸河滩打井取用地下水的情况也较多。
为了进一步探讨黄河侧渗水砷含量及分布，2012年10月对黄河侧渗水水源地浅层地下水和深层地下水化学组分进行监测，侧渗水砷含量最大值分别为48.66µg/L和37.2µg/L，接近地下水环境质量标准Ⅲ类水体限值，超过Ⅰ类和Ⅱ类水体限值，存在较大的环境风险。在垂向分布上，潜层地下水砷含量略高于浅层微承压含水层砷含量，中深层地下水砷含量均小于地下水环境质量标准Ⅰ类水体限值。此外，2012~2014年连续对郑州市某水厂进水口水质进行监测。结果表明，进水口年均As含量分别为8.2、12.2和12.3µg/L，有逐年上升的趋势，最大值达到22µg/L，存在一定的环境与健康风险。
五、结语
（1）黄河禹门口至利津段各断面底泥砷元素含量变化不大，总体情况较好。（2）黄河中下游干流砷含量年均值均在10µg/L以下，远低于地表水环境质量标准限值，总体情况良好。但上亳城等个别支流仍存在一定的砷污染风险。（3）以花园口断面为例，原水砷含量稳定在10µg/L以下，且2014年之后，逐年稳步下降，表明黄河中下游水体生态环境在逐步改善。（4）黄河侧渗水水源地浅层地下水砷含量接近地下水环境质量标准限值，且有逐年上升的趋势，存在一定的环境与健康风险。
参考文献
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北京大学学报（自然科学版），2005，41（06）：950-956. [2] 杨勇，张雷，陈豪等.小浪底库区深层淤积泥沙重金属污
染分析[J].水力发电，2015，41（12）：5-9.
[3] 魏建军，杨建国，赵明等.郑州市居民饮水砷调查分析[J].
中国地方病学杂志，2007，20：116-117.
[4] 赵志领，李涛.黄河侧渗水砷超标问题的应急处理工艺研
究[J].供水技术，2008，2（6）：43.
[5] 盛奇，王恒旭，胡永华等.黄河流域河南段土壤背景值与基准
值研究[J].安徽农业科学.2009，37（18）：8647-8650，8668.
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