（ICPMS）測定水體中重金屬V、Ni、Cd、Pb、Co、Cu、Zn、Cr的含量

　　開封市位于河南省中部偏東，坐落于廣袤的豫東平原之上，是黃河沖積扇平原的尖端，其水域面積較大，素有“北方水城”之美譽，境內多河流、湖泊，主要湖泊有：包公湖、龍亭湖、鐵塔湖、西北湖、汴西湖（2015年蓄水）等湖，水系相通，湖域面積占城區面積的四分之一。開封市作為首批24座歷史文化名城，全國先進旅游城市，城市環境質量已成為制約其發展的主要因素。近年來，開封市旅游業發展迅速，年均接待海內外游客增長率以超過10%的比率遞增，僅2012年，接待海內外游客人數為4416.20萬人次，2012年比2011年增長13.2%；旅游產業已成為開封市支柱性產業，僅2012年旅游總收入達180.50億元，占全市總GDP的14.9%。開封市區湖泊水體環境質量已經成為影響開封城市環境質量的重要因素。本文在湖泊水質采樣與分析的基礎上，采用內梅羅綜合污染指數法對開封境內湖泊進行分析與評價，旨為合理利用地表水資源、加強污染防治提供有力的數據支持。 
　　1材料與方法 
　　1.1 樣品采集 
　　水樣采集于2011年3月，共獲得湖泊水樣46個：其中，西北湖（LX）9個，潘家湖（LP）7個，楊家湖（LY）6個，包公湖（LB）7個，鐵塔湖（LT）7個；同時在開封市飲水水源地黑池（LH）和柳池（LL）各采集水樣5個作為對照樣。采樣器為瓶式深水采樣器（江蘇金壇ETC-1）。樣點按照以下原則進行采集：湖泊的樣品要在湖邊，湖中心也有分布，在污水排放口、有生活垃圾排放地增加采集點。水樣的保存：采集到的瞬時水樣，現場記錄其水體的表觀特征，如水溫、pH值后，立即將其轉移入潔凈的聚乙烯瓶內，并加入優級純濃HNO3使其pH<2，密封保存，帶回實驗室低溫保存待測。 
　　1.2 樣品測定 
　　采集后的水樣經過0.45μm的微孔濾膜過濾，使用電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS，X Series2，美國熱電）測定水樣中的V、Ni、Cd、Pb、Co、Cu、Zn、Cr等重金屬含量；利用連續流動分析儀（AA3，德國SEAL）測定氨氮、磷酸鹽等。實驗過程中所使用硝酸均為優級純，實驗用水均為超純水。所有器皿均用體積分數10%的硝酸浸泡過夜，用超純水沖洗3～5次，在烘箱中烘干備用。 
　　1.3 評價方法 
　　單因子污染指內梅羅綜合污染指數法及評價標準按照文獻[1-4]開展分析，依據開封市水體功能區劃，本研究采用地表水環境質量標準（GB3838-2002）[3]中的Ⅲ類水為標準：V≤50μg/L；Cr≤50μg/L；Co≤1000μg/L；Ni≤20μg/L；Cu≤1000μg/L；Zn≤1000μg/L；Cd≤5μg/L；Pb≤50μg/L；氨氮≤1000μg/L；磷酸鹽≤150μg/L。 
　　2 結果與討論 
　　2.1 湖泊水中重金屬及氨氮、磷酸鹽含量 
　　開封市湖泊水中重金屬及氨氮、磷酸鹽含量結果見表1。由表1可知，湖泊中不同污染因子的變化順序為V：LT>LP>LB>LY>LX>LH>LL，Cr、 Co：LP>LY>LT>LX>LB>LH>LL， Ni：LP>LB>LY>LT>LH>LX>LL，Cu：LP>LB>LY>LX>LT>LL >LH，Zn：LP>LB>LX>LY>LT>LL>LH，Cd：LP>LB>LY>LX>LT>LH>LL，Pb：LB>LP>LY>LT>LX>LH>LL，氨氮：LT>LY>LL>LB>LH>LX>LP，磷酸鹽：LY>LB>LX>LT>LP>LL>LH，綜上所述，潘家湖水樣中元素Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、Co的含量高于其他湖泊，其次是包公湖，大部分市區湖泊水中重金屬元素含量高于黑池、柳池，這可能與湖泊所處位置有關，潘家湖位于開封城內南北交通中樞干線中山路北段龍亭公園主干道東側，周邊有龍庭公園、清明上河園、翰園碑林、天波楊府等公園，人流量，車流量較多，同時潘家湖東側居住著大量原住居民，可能與居民的休閑娛樂有關。黑池，柳池為開封市飲用水源地，頻臨黃河，遠離人類活動干擾，重金屬外源性輸入較少，因此，黑池和柳池水中重金屬含量相對較低。通過以上分析可知開封市區湖泊水體已受到不同程度人類活動擾動。氨氮和磷酸鹽的來源比較復雜，因此變化規律不甚明顯，原因有待進一步分析。 
　　由表1還可以看出，所研究的湖泊水體中除氨氮的變異屬于中等到強變異，變異系數為0.23～1.12外，其他污染因子基本上都屬于弱到中等變異，變異系數范圍為0.02～0.54，表明湖泊水體的空間分布均勻，差異不大。氨氮的變異系數變化較大，其中潘家湖和楊家湖的水體的氨氮屬于強變異，變異系數分別為1.07和1.12，這可能與湖泊周邊人類活動不同有關。 
　　2.2 開封市地表水重金屬及氨氮、磷酸鹽污染評價 　　選用GB3838-2002中的Ⅲ類水作為標準，分別計算各湖泊中重金屬、氨氮及磷酸鹽的單因子污染指數Pi，計算結果見表2。由表2可知，除磷酸鹽外，各污染因子的 Pi均小于1，說明開封市地表水中重金屬、氨氮含量符合國家Ⅲ類水標準。西北湖和楊家湖水中的平均Pi微高于1，表明這些水體已出現輕微富營養化現象，磷酸鹽的超標水體主要是位于開封市老城區的湖泊，可能是由于城鎮居民排放的生活垃圾、生活污水及和某些工商業廢水（如屠宰、食品、造紙、停車場等）所致。 
　　分別計算各樣點的內梅羅綜合污染指數P，結果見表2，由表2可知，各湖泊的P值均小于1，屬于無污染，其P值變化順序為：LX（0.77）>LY（0.74）>LB（0.68）>LT（0.66）>LP（0.64）>LH（0.62）>LL（0.62），其中西北湖的污染程度最高，P值為0.77，黑池和柳池的污染程度最輕，P值均為0.62，整體而言，市區內湖泊的污染程度整體高于對照水體黑池和柳池，表明人類活動對湖泊水體中重金屬、氨氮及磷酸鹽影響較大。與遼寧錦州地表水[5]、北京市飲用水[6]、粵北地區地表水[7]、六安市飲用水[8]的同類指標比較發現：開封市湖泊水體中的重金屬含量大多較低，而氮、磷含量相對較高，這可能是與開封城市的工業企業較少有關，楊永芳[9]等研究中開封市包公湖氨氮濃度值遠均高于本研究結果，說明近年來政府采取的開展重點流域、區域環境綜合整治工作以及深入開展整治違法排污企業、保障群眾健康的環保專項行動取得了顯著的成績。 
　　3結論 
　　從整體看，開封市西北湖、潘家湖、楊家湖、包公湖、鐵塔湖、黑池、柳池湖中的重金屬含量，氨氮、磷酸鹽含量符合我國地表水環境質量標準中的Ⅲ類水標準。潘家湖中元素Cu、Zn、Ni、Cd、Cr、Co的含量高于其它湖泊，黑池、柳池的元素含量最低。 
　　湖泊中的重金屬、磷酸鹽的變異為弱到中等強度變異；磷酸鹽屬于中等到強變異等級。 
　　單因子污染指數評價結果表明：Pi均小于1；內梅羅綜合污染指數評價結果表明，各湖泊的P值均小于1，屬于無污染，各湖泊污染程度順序依次為：西北湖>楊家湖>包公湖>鐵塔湖>潘家湖>黑池>柳池。 
　　從空間上分析，位于城區的湖泊中重金屬含量高于遠離城市人類活動的黑池和柳池，表明人類活動與湖泊水質重金屬含量密切相關，湖泊水質已受到人類活動的擾動。