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摘 要：为了研究芜湖市内河（中央城水系、汇成水系和中山南路水系）水体的Pb、Cr、Cu、Zn、Mn、Ni污染现状，采用相关性分析和主成分分析对水体重金属的来源进行分析，同时采用内梅罗综合污染指数法和累积标准单位（CCU）指标对重金属污染状况进行评价。结果表明，芜湖内河水体各微量元素大小依次为：Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu。Pb、Zn、Ni分别有16.7%、16.7%、100.0%的采样点超出《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅴ类标准，说明芜湖内河水体Pb、Cr、Ni污染较严重。Cu、Mn、Pb主要来源于生产生活中Zn与Ni来源于工业生产，Cr主要来源于农业生产。根据内梅罗综合污染指数法和累积标准单位（CCU）指标评价结果，中央城水系和中山南路水系为重污染，汇成水系为中度污染，94.4%的采样点属于重度污染，芜湖内河水体水质污染较为严重。
关键词：城市内河;重金属;污染评价
中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）18-0138-06
Study on Distribution and Environmental Risk of Heavy Metals in Wuhu City Inland River
CHEN Mingliang1 et al.
（1School of Earth and Environment， Anhui University of Science and Technology， Huainan 232001， China）
Abstract： In order to study the wuhu inland river （the central city in the stream， stream water and south road drainage） of Pb， Cr， Cu， zinc， Mn， Ni pollution status quo，using correlation analysis and principal component analysis to analyze the source of heavy metal water， use at the same time inside，the comprehensive pollution index method and cumulative standard unit （CCU） index to evaluate heavy metals pollution condition.The results showed that the wuhu inland water body various trace elements as follows： Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu.Pb，Zn and Ni were 16.7%， 16.7% and 100.0% of the sample point beyond the environmental quality standards for surface water （GB 3838-2002）Ⅴ class standard， wuhu inland water，Pb，Cr，Ni pollution more serious.Correlation analysis and principal component analysis showed that Cu，Mn and Pb were mainly from production and life.Zn and Ni were from industrial sources， and Cr was mainly from agricultural sources.According to Nemelo comprehensive pollution index method and cumulative standard unit （CCU） index evaluation results，the central city water system and the south zhongshan road water system are heavily polluted，the confluence water system is moderately polluted， 94.4% of the sampling points are seriously polluted，and the water quality of Wuhu inland river is seriously polluted.
Key words： Urban river; Heavy metal; Pollution assessment
水是地球生物賴以生存的物质基础，水资源是维护地球生态环境可持续发展的首要条件[1-2]。随着城市经济的快速发展，城市环境所承载的压力越来越大，工业、农业以及人为活动等给城市内河水环境带来了严重的污染，这一问题引起了众多学者的关注[3]。重金属是水体环境中较为常见的一类污染物，其主要来源于人为活动[4-6]。在水环境中，重金属元素不能被微生物降解，相反的可能会被生物富集，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等污染特征[7]。关于重金属对水生生物的毒害作用早已有研究[8-10]。阎海等[11]研究表明，Mn、Cu和Zn超出安全浓度就会抑制蓝藻的生长。一定浓度的Cd2+会对不同藻类的生长产生抑制作用[12]。目前，国内外关于水体重金属污染现状的研究较多，主要集中在重金属的分布规律、污染特征和环境风险评价等方面[13]。程鹏等[14]对洋河流域As、Cd、Pb、Hg和Cu的浓度以及其引起的健康风险的时空变化进行了评价。 芜湖市水系发达，境内河道纵横、湖泊众多，主要河道有长江、青弋江、漳河、水阳江等，另外还有部分独立入江支流，如横山河、黄浒河等[15]。芜湖是安徽省第二大城市，矿产资源丰富，但近年来由于经济的快速发展，产生的污染增多，导致水体水质变化较快，使得部分生物失去了栖息场所，生物多样性遭到破坏。到目前为止，还尚未有关于芜湖市内河重金属分布特征及风险评价的研究。为了解芜湖市内河水质及重金属污染情况，本研究以芜湖市境内3条城市内河为研究对象，探讨3条城市内河重金属分布现状以及对水质状况的影响，以期为芜湖市水质的规划与水生态环境保护提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况 芜湖市位于安徽省东南部，是国家长江三角洲城市群发展规划的大城市，皖江城市带承接产业转移示范区的核心城市。属亚热带湿润气候，光照充足，四季分明，年平均气温15～16℃，降雨量充沛，年降雨量1200mm左右，主要集中在春季、梅雨季节和初冬;芜湖地势西南高东北低，地形呈双翼状。地貌类型多样，河湖水网密布。本研究选取芜湖市弋江区3条城市内河共18个采样断面为研究对象，包括中央城水系（ZYC）、汇成水系（HC）和中山南路水系（ZSNL），详见图1。近几年由于3条内河周边的各类产业园、工矿企业、农田种植及养殖业的发展，工业生产的污水和生活废水排入内河，导致3条内河的水质日益恶化，水生态功能退化。
1.2 样品采集与保存 本研究于2020年11月在中央城水系、汇成水系、中山南路水系共设18个采样断面，每个断面设置1个采样点，每个采样点取3个平行水样，中央城水系采样点编号为ZYC1-ZYC3，汇成水系采样点编号为HC1-HC6，中山南路水系采样点编号为SNL1-ZSNL9，具体采样点如图1所示。取样方法按照《水和废水监测分析方法》（GB/T 8538—2008）[16]进行，采用采样器在水面下10cm处采集平行水样3份，混合均匀后用0.45μm滤膜过滤后装入提前净化过的聚乙烯塑料采样瓶中加入5mL优级纯硝酸酸化，拧紧瓶盖，4℃保存待测。
1.3 样品测试 水重金属元素采用日立Z-2000型塞曼AAS（原子吸收分光光度计）测定其总量，为了保证测量结果的稳定和准确，对空白样和平行样进行质量控制，测定空白样重金属含量低于0.1μg/L，平行样品之间标准偏差小于5%，标准物质测试值与实际值的误差小于5%，结果满足质量控制要求。
1.4 水环境质量评价
1.4.1 内梅罗综合污染指数法 水体重金属污染评价的方法有多种，其中常用的方法为单因子指数法和内梅罗综合污染指数法[17-18]。内梅罗综合污染指数法能够反映水体重金属污染现状和各种重金属对水体污染的不同贡献，同时能够考虑到最严重的污染因子，能够较全面的评判所研究区域内重金属的污染程度。相关计算公式如下;
单因子污染指数：
[Pi]=[Ci]/[Si] （1）
多因子综合污染指数：
[P综合]=[（Piave）2+（Pimax）22] （2）
式中：[Ci]为重金属i的实测浓度;[Si]为重金属地表水环境质量标准值;[Pimax]为重金属单因子污染指数的最大值;[Piave]为各金属单因子污染指数的平均值，[Piave]=[ 1ni=1nPi].
1.4.2 累積标准单位（CCU）指标 累积标准单位指标是目前国际常用的评估水体重金属的有效污染指标[19]，采用该指标可以完整地表达湖泊水体总体的综合水质信息。CCU值的计算公式如下：
[CCU=Mi/Ci] （3）
式中：[Mi]为重金属含量实测值（mg/L）;[Ci]为水环境中重金属的评价标准值，本文选取《国家地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[20]Ⅲ类水质标准.
通过CCU值的计算，可以把水质类型分为以下4类：CCU值<1，为无污染;CCU值=1～2，为轻度污染;CCU值=2～10为中度污染;CCU值>10，为重度污染。
2 结果与分析
2.1 芜湖内河水体重金属元素分布特征
2.1.1 重金属含量特征 芜湖市3条城市内河水中重金属浓度见图2。由图2可知，Cr浓度表现如下：中山南路水系>汇成水系>中央城水系;Cu浓度相差不大，以中山南路水系质量浓度最高，为0.017mg/L;中山南路水系水体中Mn质量浓度最高，达0.109mg/L，其次是中央城水系，汇成水系Mn浓度最低;Ni浓度表现如下：中山南路水系>汇成水系>中央城水系;Pb浓度同样以中山南路水系最高;而中央城水系含有最高浓度的Zn。总体来说，虽然3条内河水中各种重金属元素浓度互有高低，但均不满足我国地表水Ⅰ类水质标准，其中中央城水系Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的5.94、0.01、0.58、2.05倍，是Ⅴ类标准的2.97、0.01、0.29、1.03倍。汇成水系中Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的5.55、0.01、0.79、0.96倍，是Ⅴ类标准的2.78、0.01、0.4、0.48倍。中山南路水系中，Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的6.05、0.02、1.88、0.19倍，是Ⅴ类标准的3.02、0.02、0.94、0.01倍。
由图2还可知，芜湖内河中Pb和Zn分别有38.9%、27.8%的水样超出GB 3838—2002的Ⅲ类标准，有16.7%的水样中Pb和Zn超过Ⅴ类标准，水样中存在33.3%的Mn超出地表水水质标准，而Cr均不满足Ⅴ类标准，内河中Ni的含量均超过地表水水质标准Cu全部满足GB 3838—2002 Ⅲ类标准，说明芜湖内河水体中Cr、Pb、Ni污染较严重。 2.1.2 同相关水质标准比较 芜湖内河水样重金属含量与世界卫生组织饮用水水质标准[21]、中国饮用水水质标准[22]、地表水环境质量标准及美国饮用水标准[23]的对比见表1。由表1可知，水体各重金属含量依次为：Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu，将6种重金属含量与各类水质标准比较可知，重金属Pb、Cr、Ni的含量较高，均超WHO和我国地表水水质的标准，而Cu、Zn和Mn的含量较安全，均满足表1中水质标准限值。
2.1.3 同国内外城市内河水体重金属含量比较 芜湖内河与国内外城市内河水体重金属含量见表2。从表2可以看出，芜湖内河水样中Pb的含量除了低于宁波内河和Ganga River外，均超出其他内河;Mn的含量超出白马河与Ganga Rive，低于Tigris River含量。而Cr、Zn的浓度与国内外河流比较可知，均高于表3中内河Cr、Zn的浓度，芜湖内河水样中Cu与Ni的浓度相对于国内外内河较低。由此可知，芜湖内河水体重金属元素与国内外城市内河相比，Pb、Cr、Mn、Zn的浓度较高，Cu和Ni的浓度较为安全。
2.2 重金属元素相关性分析 相关系数用于反应2组变量之间线性相关的显著程度，系数越接近1，则说明变量之间相关性越显著。由各重金属含量的相关性分析可以初步判断重金属的来源，若重金属之间显著相关，则可以认为重金属具有相同的来源的可能性较大[30]。芜湖内河水体中6种元素的Pearson相关性分析结果如表3所示。由表3可知，Cr、Pb、Mn之间呈极显著的正相关关系，Cu与Mn之间呈显著性负相关关系，而Ni和Zn与其他重金属元素之间无显著性相关关系，说明存在2组重金属分别具有相同源向性。
2.3 重金属元素主成分分析 为进一步探讨芜湖内河水体中个元素的来源，对所采集水样测得的6种重金属元素（Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn）进行主成分分析，结果见表4。由表4可知，所采水样初始特征值大于1的有3个，前3个主成分的累积方差贡献率为72.351%，表明这3个主成分可反映芜湖内河水体中6种重金属元素总计72.351%的信息。
芜湖内河水体第一主成分的方差贡献率为34.653%，远高于其他因子，是控制水体中各重金属元素来源及分布的最关键因子。由表5可知，旋转前后因子的载荷变量结果差异较小，且结合水体主成分分析可得知，重金属Mn、Cu、Pb的分布与来源由第一主成分所分配，采样点及3条城市内河周边城镇较多且基础设施不完善，生产生活污水（含高浓度Cu）[31]，未经过处理直接排入水体，加上周边工厂企业肥料残渣随意丢弃以及工业废水、废渣（含大量微量元素尤其是重金属）[32]的排放导致水体中Cu、Mn元素的累积。居民农田种植所使用的含铅农药、农用机器及交通运输产生的尾气是Pb的重要来源[33]，故因子1代表城镇生产生活污染性因子。
芜湖内河水体第二主成分的方差贡献率为20.397%，是控制水体中重金属元素来源及分布的不可或缺性因子。重金属Ni和Zn的分布与来源由第二主成分所分配，3条城市内河周边分布着工矿企业和各类产业园，由于其生产技术和管理水平存在不足，导致生产所产生的大量工业废水、废渣，借助地表径流、大气沉降等输入内河水体，Zn和Ni得到累积并通过地球化学循环释放到水体中[34]，则因子2代表工业生产污染性因子。
芜湖内河水体第二主成分的方差貢献率为17.300%，是控制水体中微量元素来源及分布的重要因子。Cr的分布与来源由第三主成分所分配，芜湖内河周边分布着较多村落，当地居民大多以农业生产为主，使用的各种农用化肥，长期对土壤施肥导致重金属元素的积累，通过淋溶作用输入到内河水体，故因子3代表耕作污染性因子。
2.4 芜湖内河水体重金属污染程度 研究区各采样点的重金属内梅罗指数见表6。由表6可知，芜湖内河水体17个采样点的P综>3.0，为重污染水平，仅1个采样点的2.0 由公式（3）计算得3条内河的CCU值结果见表7，由表7可知，中央城水系和中山南路水系CCU值范围均满足CCU值>10，其污染程度均为重污染;汇成水系CCU值符合CCU=2～10，污染程度为中度污染。综合水质信息，芜湖市内河水质趋于重金属重污染。
3 结论
（1）通过与不同水质标准对比分析，芜湖内河水体各微量元素大小依次为：Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu，与我国地表水水质标准比较，分别有38.9%、27.8%水样中Pb和Zn超出GB 3838—2002的Ⅲ类标准，有16.7%的水样中Pb和Zn超过Ⅴ类标准，水样中存在33.3%的Mn超出地表水水质标准，而Cr均不满足Ⅴ类标准，内河中Ni的含量均超过地表水水质标准，Cu含量较低，说明芜湖内河水体中Cr、Pb、Ni污染较严重。
（2）通过相关性分析和主成分分析，Cu、Mn、Pb之间具有相关性，其污染来源相同，主要来源为生产生活。Zn与Ni主要来源于工业生产，Cr主要来源于农业生产。
（3）芜湖内河水体94.4%的采样点属于重度污染。由CCU值可知，中央城水系和中山南路水系为重污染，汇成水系为中度污染，所以芜湖内河水体的水质污染较严重。因此，今后要加强对各类重金属污染产生的来源控制和过程管理。城市发展的同时，要处理好资源开发、经济发展与环境保护之间的关系，实现可持续发展。
参考文献
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（责编：张宏民）
关键词：城市内河;重金属;污染评价
中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）18-0138-06
Study on Distribution and Environmental Risk of Heavy Metals in Wuhu City Inland River
CHEN Mingliang1 et al.
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Abstract： In order to study the wuhu inland river （the central city in the stream， stream water and south road drainage） of Pb， Cr， Cu， zinc， Mn， Ni pollution status quo，using correlation analysis and principal component analysis to analyze the source of heavy metal water， use at the same time inside，the comprehensive pollution index method and cumulative standard unit （CCU） index to evaluate heavy metals pollution condition.The results showed that the wuhu inland water body various trace elements as follows： Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu.Pb，Zn and Ni were 16.7%， 16.7% and 100.0% of the sample point beyond the environmental quality standards for surface water （GB 3838-2002）Ⅴ class standard， wuhu inland water，Pb，Cr，Ni pollution more serious.Correlation analysis and principal component analysis showed that Cu，Mn and Pb were mainly from production and life.Zn and Ni were from industrial sources， and Cr was mainly from agricultural sources.According to Nemelo comprehensive pollution index method and cumulative standard unit （CCU） index evaluation results，the central city water system and the south zhongshan road water system are heavily polluted，the confluence water system is moderately polluted， 94.4% of the sampling points are seriously polluted，and the water quality of Wuhu inland river is seriously polluted.
Key words： Urban river; Heavy metal; Pollution assessment
水是地球生物賴以生存的物质基础，水资源是维护地球生态环境可持续发展的首要条件[1-2]。随着城市经济的快速发展，城市环境所承载的压力越来越大，工业、农业以及人为活动等给城市内河水环境带来了严重的污染，这一问题引起了众多学者的关注[3]。重金属是水体环境中较为常见的一类污染物，其主要来源于人为活动[4-6]。在水环境中，重金属元素不能被微生物降解，相反的可能会被生物富集，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等污染特征[7]。关于重金属对水生生物的毒害作用早已有研究[8-10]。阎海等[11]研究表明，Mn、Cu和Zn超出安全浓度就会抑制蓝藻的生长。一定浓度的Cd2+会对不同藻类的生长产生抑制作用[12]。目前，国内外关于水体重金属污染现状的研究较多，主要集中在重金属的分布规律、污染特征和环境风险评价等方面[13]。程鹏等[14]对洋河流域As、Cd、Pb、Hg和Cu的浓度以及其引起的健康风险的时空变化进行了评价。 芜湖市水系发达，境内河道纵横、湖泊众多，主要河道有长江、青弋江、漳河、水阳江等，另外还有部分独立入江支流，如横山河、黄浒河等[15]。芜湖是安徽省第二大城市，矿产资源丰富，但近年来由于经济的快速发展，产生的污染增多，导致水体水质变化较快，使得部分生物失去了栖息场所，生物多样性遭到破坏。到目前为止，还尚未有关于芜湖市内河重金属分布特征及风险评价的研究。为了解芜湖市内河水质及重金属污染情况，本研究以芜湖市境内3条城市内河为研究对象，探讨3条城市内河重金属分布现状以及对水质状况的影响，以期为芜湖市水质的规划与水生态环境保护提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况 芜湖市位于安徽省东南部，是国家长江三角洲城市群发展规划的大城市，皖江城市带承接产业转移示范区的核心城市。属亚热带湿润气候，光照充足，四季分明，年平均气温15～16℃，降雨量充沛，年降雨量1200mm左右，主要集中在春季、梅雨季节和初冬;芜湖地势西南高东北低，地形呈双翼状。地貌类型多样，河湖水网密布。本研究选取芜湖市弋江区3条城市内河共18个采样断面为研究对象，包括中央城水系（ZYC）、汇成水系（HC）和中山南路水系（ZSNL），详见图1。近几年由于3条内河周边的各类产业园、工矿企业、农田种植及养殖业的发展，工业生产的污水和生活废水排入内河，导致3条内河的水质日益恶化，水生态功能退化。
1.2 样品采集与保存 本研究于2020年11月在中央城水系、汇成水系、中山南路水系共设18个采样断面，每个断面设置1个采样点，每个采样点取3个平行水样，中央城水系采样点编号为ZYC1-ZYC3，汇成水系采样点编号为HC1-HC6，中山南路水系采样点编号为SNL1-ZSNL9，具体采样点如图1所示。取样方法按照《水和废水监测分析方法》（GB/T 8538—2008）[16]进行，采用采样器在水面下10cm处采集平行水样3份，混合均匀后用0.45μm滤膜过滤后装入提前净化过的聚乙烯塑料采样瓶中加入5mL优级纯硝酸酸化，拧紧瓶盖，4℃保存待测。
1.3 样品测试 水重金属元素采用日立Z-2000型塞曼AAS（原子吸收分光光度计）测定其总量，为了保证测量结果的稳定和准确，对空白样和平行样进行质量控制，测定空白样重金属含量低于0.1μg/L，平行样品之间标准偏差小于5%，标准物质测试值与实际值的误差小于5%，结果满足质量控制要求。
1.4 水环境质量评价
1.4.1 内梅罗综合污染指数法 水体重金属污染评价的方法有多种，其中常用的方法为单因子指数法和内梅罗综合污染指数法[17-18]。内梅罗综合污染指数法能够反映水体重金属污染现状和各种重金属对水体污染的不同贡献，同时能够考虑到最严重的污染因子，能够较全面的评判所研究区域内重金属的污染程度。相关计算公式如下;
单因子污染指数：
[Pi]=[Ci]/[Si] （1）
多因子综合污染指数：
[P综合]=[（Piave）2+（Pimax）22] （2）
式中：[Ci]为重金属i的实测浓度;[Si]为重金属地表水环境质量标准值;[Pimax]为重金属单因子污染指数的最大值;[Piave]为各金属单因子污染指数的平均值，[Piave]=[ 1ni=1nPi].
1.4.2 累積标准单位（CCU）指标 累积标准单位指标是目前国际常用的评估水体重金属的有效污染指标[19]，采用该指标可以完整地表达湖泊水体总体的综合水质信息。CCU值的计算公式如下：
[CCU=Mi/Ci] （3）
式中：[Mi]为重金属含量实测值（mg/L）;[Ci]为水环境中重金属的评价标准值，本文选取《国家地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）[20]Ⅲ类水质标准.
通过CCU值的计算，可以把水质类型分为以下4类：CCU值<1，为无污染;CCU值=1～2，为轻度污染;CCU值=2～10为中度污染;CCU值>10，为重度污染。
2 结果与分析
2.1 芜湖内河水体重金属元素分布特征
2.1.1 重金属含量特征 芜湖市3条城市内河水中重金属浓度见图2。由图2可知，Cr浓度表现如下：中山南路水系>汇成水系>中央城水系;Cu浓度相差不大，以中山南路水系质量浓度最高，为0.017mg/L;中山南路水系水体中Mn质量浓度最高，达0.109mg/L，其次是中央城水系，汇成水系Mn浓度最低;Ni浓度表现如下：中山南路水系>汇成水系>中央城水系;Pb浓度同样以中山南路水系最高;而中央城水系含有最高浓度的Zn。总体来说，虽然3条内河水中各种重金属元素浓度互有高低，但均不满足我国地表水Ⅰ类水质标准，其中中央城水系Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的5.94、0.01、0.58、2.05倍，是Ⅴ类标准的2.97、0.01、0.29、1.03倍。汇成水系中Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的5.55、0.01、0.79、0.96倍，是Ⅴ类标准的2.78、0.01、0.4、0.48倍。中山南路水系中，Cr、Cu、Pb和Zn的含量分别是GB 3838—2002Ⅲ类标准的6.05、0.02、1.88、0.19倍，是Ⅴ类标准的3.02、0.02、0.94、0.01倍。
由图2还可知，芜湖内河中Pb和Zn分别有38.9%、27.8%的水样超出GB 3838—2002的Ⅲ类标准，有16.7%的水样中Pb和Zn超过Ⅴ类标准，水样中存在33.3%的Mn超出地表水水质标准，而Cr均不满足Ⅴ类标准，内河中Ni的含量均超过地表水水质标准Cu全部满足GB 3838—2002 Ⅲ类标准，说明芜湖内河水体中Cr、Pb、Ni污染较严重。 2.1.2 同相关水质标准比较 芜湖内河水样重金属含量与世界卫生组织饮用水水质标准[21]、中国饮用水水质标准[22]、地表水环境质量标准及美国饮用水标准[23]的对比见表1。由表1可知，水体各重金属含量依次为：Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu，将6种重金属含量与各类水质标准比较可知，重金属Pb、Cr、Ni的含量较高，均超WHO和我国地表水水质的标准，而Cu、Zn和Mn的含量较安全，均满足表1中水质标准限值。
2.1.3 同国内外城市内河水体重金属含量比较 芜湖内河与国内外城市内河水体重金属含量见表2。从表2可以看出，芜湖内河水样中Pb的含量除了低于宁波内河和Ganga River外，均超出其他内河;Mn的含量超出白马河与Ganga Rive，低于Tigris River含量。而Cr、Zn的浓度与国内外河流比较可知，均高于表3中内河Cr、Zn的浓度，芜湖内河水样中Cu与Ni的浓度相对于国内外内河较低。由此可知，芜湖内河水体重金属元素与国内外城市内河相比，Pb、Cr、Mn、Zn的浓度较高，Cu和Ni的浓度较为安全。
2.2 重金属元素相关性分析 相关系数用于反应2组变量之间线性相关的显著程度，系数越接近1，则说明变量之间相关性越显著。由各重金属含量的相关性分析可以初步判断重金属的来源，若重金属之间显著相关，则可以认为重金属具有相同的来源的可能性较大[30]。芜湖内河水体中6种元素的Pearson相关性分析结果如表3所示。由表3可知，Cr、Pb、Mn之间呈极显著的正相关关系，Cu与Mn之间呈显著性负相关关系，而Ni和Zn与其他重金属元素之间无显著性相关关系，说明存在2组重金属分别具有相同源向性。
2.3 重金属元素主成分分析 为进一步探讨芜湖内河水体中个元素的来源，对所采集水样测得的6种重金属元素（Cu、Cr、Mn、Ni、Pb、Zn）进行主成分分析，结果见表4。由表4可知，所采水样初始特征值大于1的有3个，前3个主成分的累积方差贡献率为72.351%，表明这3个主成分可反映芜湖内河水体中6种重金属元素总计72.351%的信息。
芜湖内河水体第一主成分的方差贡献率为34.653%，远高于其他因子，是控制水体中各重金属元素来源及分布的最关键因子。由表5可知，旋转前后因子的载荷变量结果差异较小，且结合水体主成分分析可得知，重金属Mn、Cu、Pb的分布与来源由第一主成分所分配，采样点及3条城市内河周边城镇较多且基础设施不完善，生产生活污水（含高浓度Cu）[31]，未经过处理直接排入水体，加上周边工厂企业肥料残渣随意丢弃以及工业废水、废渣（含大量微量元素尤其是重金属）[32]的排放导致水体中Cu、Mn元素的累积。居民农田种植所使用的含铅农药、农用机器及交通运输产生的尾气是Pb的重要来源[33]，故因子1代表城镇生产生活污染性因子。
芜湖内河水体第二主成分的方差贡献率为20.397%，是控制水体中重金属元素来源及分布的不可或缺性因子。重金属Ni和Zn的分布与来源由第二主成分所分配，3条城市内河周边分布着工矿企业和各类产业园，由于其生产技术和管理水平存在不足，导致生产所产生的大量工业废水、废渣，借助地表径流、大气沉降等输入内河水体，Zn和Ni得到累积并通过地球化学循环释放到水体中[34]，则因子2代表工业生产污染性因子。
芜湖内河水体第二主成分的方差貢献率为17.300%，是控制水体中微量元素来源及分布的重要因子。Cr的分布与来源由第三主成分所分配，芜湖内河周边分布着较多村落，当地居民大多以农业生产为主，使用的各种农用化肥，长期对土壤施肥导致重金属元素的积累，通过淋溶作用输入到内河水体，故因子3代表耕作污染性因子。
2.4 芜湖内河水体重金属污染程度 研究区各采样点的重金属内梅罗指数见表6。由表6可知，芜湖内河水体17个采样点的P综>3.0，为重污染水平，仅1个采样点的2.0
3 结论
（1）通过与不同水质标准对比分析，芜湖内河水体各微量元素大小依次为：Zn>Cr>Mn>Pb>Ni>Cu，与我国地表水水质标准比较，分别有38.9%、27.8%水样中Pb和Zn超出GB 3838—2002的Ⅲ类标准，有16.7%的水样中Pb和Zn超过Ⅴ类标准，水样中存在33.3%的Mn超出地表水水质标准，而Cr均不满足Ⅴ类标准，内河中Ni的含量均超过地表水水质标准，Cu含量较低，说明芜湖内河水体中Cr、Pb、Ni污染较严重。
（2）通过相关性分析和主成分分析，Cu、Mn、Pb之间具有相关性，其污染来源相同，主要来源为生产生活。Zn与Ni主要来源于工业生产，Cr主要来源于农业生产。
（3）芜湖内河水体94.4%的采样点属于重度污染。由CCU值可知，中央城水系和中山南路水系为重污染，汇成水系为中度污染，所以芜湖内河水体的水质污染较严重。因此，今后要加强对各类重金属污染产生的来源控制和过程管理。城市发展的同时，要处理好资源开发、经济发展与环境保护之间的关系，实现可持续发展。
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（责编：张宏民）