-
地下水是饮用水和生活用水的重要淡水来源，尤其是在干旱半干旱生态脆弱、水资源匮乏的西北地区[1-2]. 近几十年来，随着经济发展，生活水平的不断提高，地下水受重金属污染的问题也日益严重[3]. 地下水中的重金属具有高毒性、持久性、富集性、隐蔽性和难降解性等特点[4-5]，易通过饮水途径在人体内富集，并结合体内其他毒素形成毒性更大的物质，对人体健康产生威胁[6]. 因此，加强地下水尤其饮用水地下水中重金属的监测、评价和健康风险评估十分重要[7]. 目前，任丽江等[8]、张清华[9]、Wu等[10]、高宗军等[11]采用美国环保署（U.S. Environmental Protection Agency，US EPA）推荐的健康风险评价模型分别对东莞市电镀厂周边地表水、柳江流域饮用水源地、北运河流域、天津市海岸带等不同水体中重金属污染进行了初步健康风险评价，在健康风险评价模型的基础上，余葱葱等[12]、吴俊伟[13]、吴转璋等[14]、马海珍等[15]分别构建了随机模拟与三角模糊数耦合模型、云模型、区间数、梯形模糊数的健康风险综合评价模型对区域水环境进行了更深入的健康风险研究. 吉兰泰盐湖是我国重要的盐化工业基地，近年来，盐湖盆地周边环境污染问题越来越受到重视，已有学者秦子元[16]、高瑞忠[17] 、张阿龙[18] 等对整个盐湖盆地地下水及土壤中Cr6+、Hg、As的重金属含量、分布、生态风险及健康风险进行了研究.
综上所述，可以看出关于地下水重金属的研究多数集中于经济发达区或工业厂区范围，对于西北干旱地区研究较少，尽管已有了部分研究成果[16-18]，但其仅仅是对整个盐湖盆地进行分析，缺少对于重点风险区域的深入研究，并且研究重金属元素种类较少，因此，本文以吉兰泰盐湖盆地重金属风险区域图格力高勒流域为研究区，以地下水中 Cr6+、Cu、Zn、As、Cd和Pb共 6 种重金属元素浓度数据为依据，揭示流域地下水中多种重金属元素的含量特征与空间分布规律，解析区域地下水综合污染程度，评价重金属健康风险水平，以期为西北旱区区域用水安全和人类健康保障研究提供科学思路，为盐湖盆地的重金属污染风险防控及管理提供参考依据.
-
吉兰泰盐湖盆地位于内蒙古阿拉善高原东南部，其重金属风险区域主要分布在流域西南地区，因此，选取图格力高勒流域为研究区域，地理坐标39°6′N—39°48′N，104°55′E—105°47′E，流域面积1894 km2，地面高程为1010—1459 m（图1）. 研究区属于典型的温带大陆性气候，多年平均降水量102.2 mm，蒸发量为1810.6 mm[19]，区域植被稀疏，以琵琶柴、梭梭、蛇麻黄等为主要植被，生态环境敏感脆弱[18]，由于地壳运动和气候变化的成因，地貌存在侵蚀地形、剥蚀地形、堆积地形、风成地形、其他地形五大地貌单元[16]. 地下水开发利用主要是牧区生活牲畜用水，人口密度低，用水量小.
-
本研究于2020年8月共采集26 处地下水78个水样，采用GPS定位，样点分布见图1. 水样用500 mL聚乙烯瓶采集，每个采样点采集两组水样，包括一组原水样和一组加入浓硝酸使其 pH 值小于 2的水样，样品采集后立即用 0.45 µm 水系微孔滤膜过滤，密封保存，运回实验室4 ℃冰箱冷藏保存直至化学检测. 采用赛默飞离子色谱仪（ICS-5000）测定传统阴阳离子含量，原子吸收分光光度计(AA-7020)测定重金属 Cu、Zn、Cd 和 Pb 的含量；As通过原子荧光光度计(AF-7500)测定；Cr6+通过紫外可见分光光度计(UV-1200)测定. 所有元素测试结果标准偏差均低于15%，加标回收率均处于90%左右. 利用Excel处理数据，Origin绘制金属浓度堆积图和箱线图，ArcGIS制作空间分布图.
-
采用单因子污染指数和内梅罗指数分别进行重金属污染评价，辨析并判别盐湖盆地重点流域地下水的重金属风险程度. 内梅罗指数法是基于单因子评价法并兼顾极值的计权型多因子环境质量指数，可以综合反映评价水体中各风险元素的污染情况，因此被广泛应用于水质综合评价，计算公式为[20]：
式中，Pi为第i类重金属的单因子污染指数，Pi ≤ 1表示该种重金属对水质无影响，Pi >1表示该种重金属对水体质量有一定影响，数值大小可以反映污染影响程度；Ci为第i类重金属测定值；Si为第i类重金属水质标准，采用《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)中Ⅲ类水质标准[21]作为评价标准；Pimax为单因子污染指数的最大值；
$\bar{P}$ 为单因子污染指数的加权平均值；$w_i $ 为重金属的污染权重，Swaine[22]依据重金属对环境的影响程度进行了区分，其中As、Pb、Cd为一类，权重取３，而Cu、Zn、Cr6+为二类，权重取２，求得的PN根据内梅罗综合污染分级标准（表1）进行评判. -
健康风险评价模型将环境污染与人体健康联系起来，以风险度为评价指标定量描述污染物对人体健康产生危害的潜在风险[23]. 采用US EPA推荐的健康风险评价模型进行研究区地下水中重金属对于成人和儿童（7岁）经饮水途径进入体内所致的健康风险评价. US EPA模型包括致癌物和非化学致癌物健康风险评价模型，见表2.
根据国际致癌研究机构（IARC）和世界卫生组织（WHO）编制的分类系统，对比分析盐湖盆地的水质监测数据可知，化学致癌物有Cr6+、As和Cd，非致癌物有Cu、Zn、和Pb，其参考剂量见表3. 美国US EPA、瑞典环保局、荷兰建设环保局、英国皇家协会和ICRP等国际机构给出了推荐的对暴露人群最大可接受风险、可忽略风险水平值（表4）和风险评价等级（表5）.
-
研究区地下水重金属元素平均浓度大小顺序为: Cr6+>Zn>Cu>As>Pb>Cd（表6），依据《地下水质量标准》（GB / T 14848—2017） [21] 规定的Ⅲ类标准限值，Zn、Cu、Pb、Cd浓度平均值均满足Ⅲ类水质标准，无超标现象；Cr6+和As出现超标现象，超标率分别为29.17%和8.33%，平均值虽未超标，但最大值分别是标准限值的2.7倍和1.9倍. 变异系数（coefficient of variation，CV）可以反映重金属元素数据的离散程度，一般认为CV≤10%、 10%<CV<100%和 CV≥100%分别表示数据弱变异水平、中等变异水平和强变异水平[29]，各重金属含量的CV介于46.39% —147.75%之间，其中Cr6+、As和Pb 的CV大于100%，Pb的CV最大并达到147.75%，表明区域重金属浓度存在显著的空间差异性.
从地下水重金属元素在采样点的堆积情况（图2）可知，重金属元素浓度的变化范围为23.82— 182.46 µg·L−1，平均值为73.89 µg·L−1，浓度最小的采样点是19号采样点，为23.82 µg·L−1，最高的是17号采样点，为182.46 µg·L−1. Cr6+、Zn、Cu 浓度变化幅度较大，贡献率高于其它金属元素，贡献率最大的采样点分别是17、4和19号采样点，贡献率分别为73.99%、71.47%和 51.73%，平均贡献率最大的金属元素是Cr6+，为36.18%，其次为 Zn、Cu，分别为35.85%、20.58%.
-
研究区地下水中重金属含量的空间分布差异明显（图3），地下水中Cu、Zn、Cd和Pb的含量在图格力高勒沟西侧台地较高，且均没有出现超标样点. 吉兰泰盐湖盆地地下水中普遍含有Cr6+[17]，在研究区西北侧地下水中六价铬含量较低，从西南向东南方向地下水中六价铬含量逐渐升高，沟谷带是两侧地下水的汇集带，地下水埋深较浅，在岩土毛细管作用下蒸发强烈，当含六价铬的地下水由地表蒸发，六价铬在地表土壤中不断富积，而沟谷中的季节性积水又将土壤中浓缩富积的六价铬溶滤到地下水中，致使该沟谷中浅层地下水中六价铬浓度升高甚至超标. 与区域Cr6+的成因相似，As在图格力高勒沟西南侧台地含量较高，仅2个样点的As存在超标，其余重金属元素均处于地下水质量标准Ⅲ类标准限值之内. 总体上，盐湖盆地地下水中Cr6+和As的含量既呈现出明显的斑块状区域高值分布特征，也出现了点状高值分布特征，表明盐湖盆地地下水重金属元素的分布与变化主要受到岩土矿物、气象和水文因素等天然因素的影响.
-
利用单因子指数法对地下水中单项重金属元素进行污染评价（图4），6 种重金属污染程度从大到小为 Cr6+>As>Pb>Zn>Cd>Cu，Pb、Zn、Cd、Cu始终处于安全水平，为无污染风险. 但Cr6+和As的污染程度较高，Cr6+污染指数的范围为0.02—2.70，最大值达标准值的2.70倍，变异系数为1.14，As污染指数的范围为0.01—1.85，最大值达标准值的1.85倍，变异系数为1.11，说明地下水Cr6+污染呈面状分布，而地下水As主要表现为点状污染. 利用内梅罗指数法进行地下水重金属污染综合评价，统计不同污染等级在空间上所占的比例（图5和表7），研究区66.67%的地区处于安全清洁的状态，主要分布在图格力高勒沟西北部；有16.67%的地区达到了警戒线的范围，存在污染趋势，属于尚清洁的状态，25%的地区发生了轻度污染，均分布在图格力高勒沟东南部分区域，其主要原因为该区域地势较高的上游低山台地岩土中的元素成分，由降水淋滤作用、地下水溶滤作用或离子交换作用进入地下水埋深浅，蒸发剧烈的下游沟谷区域，使得多种重金属富集. 总之，对比地下水质量Ⅲ类标准，盐湖盆地地下水Cr6+、As出现超标，Cu、Zn、Cd、Pb未发现超标，研究区地下水总体处于安全清洁的状态，仅在图格力高勒沟东南部分区域出现轻度污染区域. 不存在中度和重度污染.
-
通过离子间的相关分析可以判定不同离子的污染来源和途径等特征，若离子间存在显著或极显著相关性，表明这些离子可能具有同源关系或复合污染，相关系数越大且接近 1，各离子组分的同源性越好[30]. 重金属Cr6+、Zn、Cu、As、Pb、Cd与主要化学成分进行统计相关分析（图6），As 和Na+之间存在显著负相关关系（P<0.05），表明 As 和Na+的来源不同或者两类间相互抑制；Cr6+与Cr、Mg2+呈现极显著正相关 （P<0.01），与Na+呈现显著正相关 （P<0.05），而与其他化学组分的相关性不显著，其中Cr6+和Cr相关系数最高（ 0.73） ，说明Cr6+和Cr关系最为密切，含量受彼此影响较大，Cu与Na+和Mg2+呈现极显著正相关 （P<0.01），说明 Cr6+、Cr和 Cu具有一定的同源性；Pb和Zn呈显著正相关（P<0.01），Cd和Pb存在显著正相关关系（P<0.01），指示 Zn、Cd和 Pb来源相似或迁移转化过程相近.
-
根据流域地下水中重金属元素浓度数据，按照健康风险评价模型和参数选择计算出地下水中重金属经饮水途径所致的平均个人年健康风险（表8）. 由致癌重金属经饮水途径引起的健康风险数量级在10−9—10−4之间，其中以Cr6+的风险值最大，As次之，Cd最小. Cr6+引起的成人和儿童健康风险最大值呈现高于US EPA和 ICRP所推荐的最大可接受风险值1×10−4 a−1 、5×10−5 a−1，但区域健康风险平均值低于US EPA推荐的风险临界值；As引起的成人和儿童的健康风险最大值未超过US EPA和ICRP推荐的风险临界值，但均高于瑞典环保局、荷兰建设环保局以及英国皇家协会推荐的可接受临界值；Cd引起的平均个人年健康风险值远低于US EPA和ICRP所推荐的最大可接受风险值，健康危害风险度极低，可以忽略其对盐湖盆地地下水的影响. Cr6+引起的成人、儿童健康风险为总致癌健康风险贡献率的92%，远远高出As的健康危害风险贡献率，因此，Cr6+是盐湖流域产生健康风险的主要成分元素，应作为风险监测及决策管理的优先对象. 非致癌重金属Cu、Pb和Zn的健康风险数量级在10−12—10−10之间，健康风险值大小顺序为Cu>Pb>Zn，每千万人口中因饮用水中非致癌重金属进入体内而受到健康危害（或死亡）的人数不到1人，并且健康风险值均远低于所有健康风险参考标准的最大可接受临界值，处于可忽略风险水平[31]，因此表明非致癌重金属所引起的健康风险十分小，不会对接触人群产生身体健康危害[32].
与前人相关研究对比，毛雨廷等[33]研究发现，化学致癌物Cr6+和As所致的健康总风险值介于1.522×10−4—3.636×10−4a−1之间，风险排序为Cr6+>As，Cr6+所产生的健康风险是ICRP推荐最大可接受水平的6.2倍，高于本研究区地下水中化学致癌污染物的健康风险值，而非化学致癌物质所产生的健康风险的数量级为10−11—10−9，这与本研究结果在数量级上大体相当，与化学致癌物质相比可以忽略其风险值；温海威等[34]研究表明，化学致癌物质Cr6+、As和Cd经饮水途径所致健康风险值在 10−8—10−4 a−1之间，表现为Cr6+>As>Cd，与本研究相同的是Cr6+污染贡献较大，而非致癌物经饮水途径的健康风险远小于化学致癌物，属于可接受水平；不同学者的研究成果差异主要原因来源于研究流域的气候、水文、地质、生物和人类活动对地下水补-径-排和重金属迁移转化的影响不同.
由流域地下水重金属污染物总健康风险数据（表9）可知，成人和儿童的健康风险都处于较高风险等级，儿童健康更易于受到重金属污染的威胁[35]. 流域致癌重金属对人体健康危害的健康风险平均值远远超过非致癌重金属，健康风险值相差3—6个数量级，非致癌物的健康风险基本可以忽略，又由于健康总风险为致癌物和非致癌物所产生的健康风险之和，因此流域地下水重金属健康风险主要来自致癌重金属，尤以Cr6+风险突出，所以在以后的监测和治理工作中应以Cr6+作为首要的环境健康风险控制指标，儿童对比成人是更加敏感的受体，重金属健康风险和危害高于成人，因此应对流域内儿童的饮用水安全进行更严格的控制和管理.
结合上述各重金属健康风险分析结果揭示研究区地下水中致癌重金属Cr6+及R总健康风险值的空间分布特征（图7），Cr6+和R总对儿童产生的健康风险都略高于成人，二者相差不大，产生健康风险的空间分布基本一致，在盐湖西南侧区域的健康风险高于US EPA临界值，图格力高勒沟西北部局部区域的健康风险大于ICRP临界值，其余区域健康风险值较低.
重金属可以通过皮肤接触、吸入、食入和饮入等途径进入人体而影响身体健康，论文以美国US EPA推荐的健康风险评价模型对研究区地下水重金属潜在健康风险水平进行分析过程中，仅考虑了饮水途径，实际上低估了地下水重金属暴露接触的风险[31,36]；健康风险评价模型涉及到较多参数，部分参数参照了US EPA的给定值，忽略了研究区的实际特征，致使研究结果存在一定程度的不确定性 [37-38]；由于监测点设置和野外条件限制及样本数量有限，使研究成果会受到一定程度的影响[39]，因此，对于流域地下水重金属潜在健康风险评价的研究还存在不足，在未来的工作中需要开展重金属风险的多途径监测，在多源数据的基础上实现对重金属健康危害风险的多方法多维度识别与评价，更好地指导区域资源开发和生态环境保护.
-
（1）吉兰泰盐湖盆地风险区域地下水重金属元素平均浓度顺序为Cr6+ >Zn >Cu>As> Pb >Cd，其中Zn、Cu、Pb、Cd均未超标，而Cr6+和As出现局部超标现象，地下水中Cr6+、Zn和Cu浓度变化较大，贡献率高于其它重金属，平均贡献率大小顺序为Cr6+ >Zn >Cu.
（2）流域地下水中Cd、Zn和Pb的含量空间分布规律比较相似，流域东北向西北方向增加的趋势，Cu在西南侧含量较高，Cr6+和As的含量既呈现出明显的斑块状区域高值分布特征，又出现点状高值分布特征，主要受到岩土矿物、水利特征和气候变化等天然因素的综合作用影响；地下水离子成分Cr6+与Cr、Mg2+和Na+，Cu与Na+ 和Mg2+之间存在极显著正相关关系，表明Cr6+，Cr和Cu具有一定的同源性； Zn、Cd和 Pb这 3 种元素相关性显著，推测其不仅具有伴生关系，并且在含水层中的迁移转化规律相近，主要受到天然因素的影响.
（3）流域地下水总体处于安全清洁的状态，仅在研究区东南部分区域出现轻度污染区域，不存在中度和重度污染；化学致癌物对人体健康危害风险远远超过非致癌物，Cr6+是盐湖流域健康风险的主要影响因素，应当作为社会经济发展和生态环境保护风险决策管理的优先监控指标；儿童受到重金属危害的潜在风险较成人更大，需加强对儿童饮用水安全的关注.
西北盐湖流域地下水重金属的污染特征及健康风险
Pollution characteristics and health risks of groundwater from heavy metals in Northwest Salt Lake Basin
-
摘要: 为探究西北内陆盐湖流域地下水中重金属元素的分布特征及对人体健康的潜在风险，以内蒙古吉兰泰盐湖盆地重金属风险区域为研究对象，采集地下水样并测试分析pH、TDS、8种离子等物化指标及Cr6+、Cu、Zn、As、Cd和Pb等重金属含量，揭示重金属空间分布特征，解析重金属分布控制因素，评价重金属污染风险水平，检验离子同源性及判别健康风险程度. 结果表明，盐湖流域地下水中重金属元素平均浓度大小依次为Cr6+>Zn>Cu>As>Pb>Cd，其中局部区域出现Cr6+ 和As超出地下水质量标准(GB/T 14848—2017)Ⅲ类水标准限值；地下水中重金属含量分布具有显著的空间差异性，高值区主要集中流域西北侧和盐湖盆地西南侧；流域地下水总体处于安全清洁的状态，仅在东南部分区域出现轻度污染，不存在中度和重度污染；Cr6+、Cr和 Cu具有一定的同源性，Zn、Cd和 Pb来源相似或迁移转化过程相近，地下水重金属的分布主要受岩土矿物、气象和水文因素等天然因素的影响，多种离子成分因相似的环境地球化学作用控制而迁移演化；化学致癌重金属通过饮水途径对人体健康风险超过非致癌物，儿童接触重金属后导致的健康风险比成人高；区域Cr6+健康风险值6.2×10−5 a−1小于美国环保署(US EPA)但大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平，非致癌物重金属平均健康风险呈现出Cu>Pb>Zn，均远低于 ICRP 推荐的最大可接受水平.Abstract: Exploring the distribution characteristics of heavy metal in groundwater and its potential risks to human health were conducive to utilize and protect the groundwater and salinization resources effectively. In this paper, taking the heavy metal risk area of Jilantai Salt Lake Basin in Inner Mongolia as the study area, the physicochemical indicators such as pH, TDS, eight major ions, Cr6+, Cu, Zn, As, Cd, and Pb in the groundwater samples were tested and analyzed. The spatial distribution characteristics of heavy metals were revealed and its control factors were analyzed; the risk level of heavy metal pollution were evaluated; the degree of health risk and the homology of ions were judged. The results showed that the rank of heavy metals concentration in groundwater were Cr6+>Zn>Cu>As>Pb>Cd, and Cr6+and As in local areas exceeded the class III limits of the groundwater quality standard (GB/T 14848—2017); the distribution of heavy metals existed significant spatial differences, and the high-value areas mainly located in the northwest and the southwest of the basin; totally, the groundwater were safe and clean, and only slight pollution in the southeast part were founded; Cr6+, Cr and Cu have certain homology, Zn, Cd and Pb have similar sources or similar migration and transformation processes; the distribution of heavy metals were mainly influenced by natural factors such as geotechnical minerals, meteorological and hydrological factors, and the ionic components migrated and evolved under the control of similar environmental geochemistry; the health risks from the chemical carcinogenic heavy metals through drinking water were higher than non-carcinogens, and the health risks to children's from heavy metals were higher than adults; the health risk value of Cr6+ were 6.2×10−5 a−1, which was lower than the U.S. Environmental Protection Agency(US EPA), but exceeded the maximum acceptable risk level recommended by the International Commission on Radiological Protection (ICRP); the rank of health risk from non-carcinogenic heavy metals was Cu>Pb>Zn, and their concentrations were far lower the maximum acceptable levels recommended by ICRP.
-
Key words:
- salt lake basin /
- groundwater /
- heavy metals /
- health risks.
-
-
图 2 各采样点金属元素总浓度堆积
Figure 2. Total concentration accumulation of metal elements at each sampling point
图 3 流域地下水重金属浓度空间分布
Figure 3. Spatial distribution of heavy metal concentration in groundwater of River Basin
图 6 地下水中金属元素与主要化学成分或指标相关关系
Figure 6. Correlation between metal elements and main chemical components or indexes in groundwater
图 7 Cr6+及R总成人和儿童健康风险分布图
Figure 7. Distribution of health risks for adults and children in Cr6+ and Rtotal
表 1 内梅罗综合污染指数法分级标准
Table 1. Classification standard of Nemero comprehensive pollution index method
污染指数
Pollution index污染程度
Degree of pollutionPN≤0.7 安全 0.7<PN≤1.0 警戒线 1.0<PN≤2.0 轻度污染 2.0<PN≤3.0 中度污染 PN>3.0 重度污染 
下载: 导出CSV
模型名称
Model name计算公式
Formula to calculate参数说明
Parameter description致癌物健康风险
评价模型${R}_{\mathrm{c} }=\displaystyle\sum {R}_{i}^{\mathrm{c} }=\sum \left[-\mathrm{e}\mathrm{x}\mathrm{p}(-{D}_{i}\cdot {Q}_{i})\right]/74.44$ $ {D}_{i}=\mathrm{I}\mathrm{R}\times {C}_{i}/\mathrm{B}\mathrm{W} $ Rc：经饮水途径引起的致癌总风险值，a−1 $ {R}_{i}^{\mathrm{c}} $
Di：重金属 i 经饮水途径的单位体重日均暴露剂量，mg·（kg·d）−1
Qi：致癌物质经饮水途径摄入的致癌强度系数，mg·（kg·d）−1
74.44：内蒙古自治区人均预期寿命，a
Ci：重金属i的质量浓度，mg·L−1
IR：日平均饮水量, L·d−1，成人为2.2 L·d−1，儿童为1.0 L·d−1 [25-26]
BW：人均体重，kg，成人为64.3 kg，儿童为22.9 kg[25-26]非致癌物健康
风险评价模型${R}_{\mathrm{n} }=\displaystyle\sum {R}_{i}^{\mathrm{n} }=\sum ({D}_{i}/\mathrm{R}\mathrm{f}{\mathrm{D} }_{i})\times {10}^{-6}/74.44$ $ {D}_{i}=\mathrm{I}\mathrm{R}\times {C}_{i}/\mathrm{B}\mathrm{W} $ Rn：经饮水途径引起的非致癌总风险值，a−1 $ {R}_{i}^{\mathrm{n}} $
RfDi：非致癌物质经饮水途径日均摄入的参考剂量，mg·（kg·d）−1
Di和74.44：同上健康总风险
评价模型$ {R}_{\mathrm{总}}={R}_{\mathrm{c}}+{R}_{\mathrm{n}} $ $ {R}_{\mathrm{总}} $
下载: 导出CSV
化学致癌物
Qi非致癌物
RfDiCr6+ As Cd Cu Zn Pb 41 15 6.1 0.005 0.3 0.0014
下载: 导出CSV
标准机构
Standards bodies美国环保署
US EPA瑞典环保局
Swedish Environmental
Protection Agency荷兰建设环保局
Netherlands Construction
Environmental Protection Agency英国皇家协会
Royal Society国际辐射防护委员会
ICRP最大可接受风险 1×10−4 1×10−6 1×10−6 1×10−6 5×10−5 可忽略水平 — — 1×10−8 1×10−7 —
下载: 导出CSV
表 5 风险等级、风险程度及风险值范围评价标准[28] （a−1）
Table 5. Risk level，risk degree and risk range evaluation criteria[28] （a−1）
风险等级
Risk level风险程度
Degree of risk风险值范围
Value at risk rangeⅠ 低 Rn<1.0×10−6 Ⅱ 较低 1.0×10−6≤Rn<1.0×10−5 Ⅲ 中等 1.0×10−5≤Rn<5.0×10−5 Ⅳ 较高 5.0×10−5≤Rn<1.0×10−4 Ⅴ 高 Rn≥1.0×10−4
下载: 导出CSV
表 6 地下水重金属浓度分析统计（μg·L−1）
Table 6. Analysis and statistics of heavy metal concentration in groundwater（μg·L−1）
重金属成分
Heavy metal
composition最小值
Minimum最大值
Maximum平均值
Average标准差
Standard
deviation变异系数
Variable
coefficient《地下水质量标准》Ⅲ类
National Quality
Standard For
Groundwater Class Ⅲ超标率/%
Exceeding standard
rateCd 0.01 0.18 0.06 0.04 65.64% 5 0 Zn 9.60 70.55 23.80 13.90 58.41% 1000 0 Pb 0.13 6.00 0.78 1.16 147.75% 10 0 Cu 1.62 25.04 12.34 5.73 46.39% 1000 0 Cr6+ 1.00 135.00 33.08 35.84 108.33% 50 29.17 As 0.11 18.53 3.82 4.31 112.86% 10 8.33
下载: 导出CSV
表 7 地下水内梅罗指数等级统计
Table 7. Statistics of Nemerow index grade of groundwater
等级
Level污染等级
Pollution levels样本数/个
Sample size /PCS百分比重/ %
PercentageⅠ 安全 16 66.67 Ⅱ 警戒线 4 16.67 Ⅲ 轻度污染 6 25.00 合计 26 100
下载: 导出CSV
表 8 流域地下水重金属经饮用水途径暴露产生的健康风险（a−1）
Table 8. Average annual health risk of individuals exposed to heavy metals in groundwater through drinking water（a−1）
类型
Type成人
Adult儿童
Children范围
Range平均值
Average范围
Range平均值
Average致癌物 Cr6+ 7.88×10−6—2.25×10−4 6.20×10−5 8.4×10−6—2.98×10−4 7.91×10−5 As 7.31×10−8—1.28×10−5 2.63×10−6 9.33×10−8—1.63×10−5 3.36×10−6 Cd 4.09×10−9—4.92×10−8 1.64×10−8 5.23×10−9—6.28×10−8 2.09×10−8 Rc 1.96×10−6—2.65×10−4 6.47×10−5 2.50×10−6—3.37×10−4 8.25×10−5 非致癌物 Cu 1.49×10−11—2.3×10−10 1.13×10−10 1.90×10−11—2.94×10−10 1.45×10−10 Zn 1.47×10−12—1.08×10−11 3.65×10−12 1.88×10−12—1.38×10−11 4.65×10−12 Pb 4.29×10−12—1.97×10−10 2.57×10−11 5.48×10−12—2.51×10−10 3.28×10−11 Rn 2.07×10−11—4.38×10−10 1.43×10−10 2.64×10−11—5.59×10−10 1.82×10−10
下载: 导出CSV
表 9 流域地下水重金属污染物总健康风险（a−1）
Table 9. Total individual annual health risk of heavy metal pollutants in groundwater of River Basin （a−1）
人群
CrowdRc Rn R总 风险等级
Risk level成人 6.47×10−5 1.43×10-10 6.47×10−5 较高 儿童 8.25×10−5 1.82×10-10 8.25×10−5 较高
下载: 导出CSV
-
[1] LIU Y, MA R. Human health risk assessment of heavy metals in groundwater in the Luan River Catchment within the North China plain [J]. Geofluids, 2020, 2020: 1-7. [2] WU J H, ZHANG Y X, ZHOU H. Groundwater chemistry and groundwater quality index incorporating health risk weighting in Dingbian County, Ordos Basin of northwest China [J]. Geochemistry, 2020, 80(4): 125607. doi: 10.1016/j.chemer.2020.125607 [3] 刘子奇, 仇付国, 李红岩, 等. 华北平原某区农村供水水质与健康风险评估 [J]. 环境化学, 2021, 40(7): 2054-2063. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020092201 LIU Z Q, QIU F G, LI H Y, et al. Evaluations of rural drinking water quality and health risk in the North China Plain [J]. Environmental Chemistry, 2021, 40(7): 2054-2063(in Chinese). doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2020092201
[4] HE S, WU J H. Hydrogeochemical characteristics, groundwater quality, and health risks from hexavalent chromium and nitrate in groundwater of huanhe formation in Wuqi County, northwest China [J]. Exposure and Health, 2019, 11(2): 125-137. doi: 10.1007/s12403-018-0289-7 [5] 师环环, 潘羽杰, 曾敏, 等. 雷州半岛地下水重金属来源解析及健康风险评价 [J]. 环境科学, 2021, 42(9): 4246-4256. doi: 10.13227/j.hjkx.202101147 SHI H H, PAN Y J, ZENG M, et al. Source analysis and health risk assessment of heavy metals in groundwater of Leizhou peninsula [J]. Environmental Science, 2021, 42(9): 4246-4256(in Chinese). doi: 10.13227/j.hjkx.202101147
[6] KHAN Y K, TOQEER M, SHAH M H. Spatial distribution, pollution characterization and health risk assessment of selected metals in groundwater of Lahore, Pakistan [J]. Geochemistry, 2021, 81(1): 125692. doi: 10.1016/j.chemer.2020.125692 [7] LONG X T, LIU F, ZHOU X, et al. Estimation of spatial distribution and health risk by arsenic and heavy metals in shallow groundwater around Dongting Lake plain using GIS mapping [J]. Chemosphere, 2021, 269: 128698. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.128698 [8] 任丽江, 张妍, 张鑫, 等. 渭河流域关中段地表水重金属的污染特征与健康风险评价 [J]. 生态环境学报, 2022, 31(1): 131-141. REN L J, ZHANG Y, ZHANG X, et al. Pollution characteristics and health risk assessment of heavy metals in surface water in Guanzhong section of the Weihe River Basin [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2022, 31(1): 131-141(in Chinese).
[9] 张清华, 韦永著, 曹建华, 等. 柳江流域饮用水源地重金属污染与健康风险评价 [J]. 环境科学, 2018, 39(4): 1598-1607. doi: 10.13227/j.hjkx.201708210 ZHANG Q H, WEI Y Z, CAO J H, et al. Heavy metal pollution of the drinking water sources in the Liujiang River Basin, and related health risk assessments [J]. Environmental Science, 2018, 39(4): 1598-1607(in Chinese). doi: 10.13227/j.hjkx.201708210
[10] WU H H, XU C B, WANG J H, et al. Health risk assessment based on source identification of heavy metals: A case study of Beiyun River, China [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2021, 213(8): 112046. doi: 10.1016/j.ecoenv.2021.112046 [11] 高宗军, 王贞岩, 王姝, 等. 天津市海岸带地下水重金属特征与健康风险评价 [J]. 海洋环境科学, 2021, 40(3): 384-391. doi: 10.12111/j.mes.20200060 GAO Z J, WANG Z Y, WANG S, et al. Characteristics of heavy metals and health risk assessment of groundwater in Tianjin coastal area [J]. Marine Environmental Science, 2021, 40(3): 384-391(in Chinese). doi: 10.12111/j.mes.20200060
[12] 余葱葱, 姚鹏. 基于随机模拟与三角模糊数耦合的电镀厂周边地表水重金属健康风险评价[J]. 中国煤炭地质, 2019, 31(S1): 77-84. YU C C, YAO P. Electroplating factory periphery surface water heavy metal pollution health risk assessment based on coupling model of stochastic simulation and triangular fuzzy number[J]. Coal Geology of China, 2019, 31(Sup 1): 77-84(in Chinese).
[13] 吴俊伟. 基于云模型的水体重金属污染评价模型与实例研究[D]. 福州: 福州大学, 2014. WU J W. Assessment model for heavy metal pollution in water source based on cloud model and case study[D]. Fuzhou: Fuzhou University, 2014(in Chinese).
[14] 吴转璋, 耿天召. 淮河流域安徽段水环境健康风险模糊综合评价 [J]. 安徽农业科学, 2018, 46(27): 68-72. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2018.27.021 WU Z Z, GENG T Z. Fuzzy comprehensive evaluation of water environmental health risk in Anhui section of Huaihe River Basin [J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2018, 46(27): 68-72(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2018.27.021
[15] 马海珍, 段磊, 朱世峰, 等. 基于梯形模糊数的地下水源地环境健康风险评价 [J]. 西北地质, 2021, 54(2): 248-258. MA H Z, DUAN L, ZHU S F, et al. Assessment of the environmental risk of groundwater source based on trapezoidal fuzzy number [J]. Northwestern Geology, 2021, 54(2): 248-258(in Chinese).
[16] 秦子元. 内蒙古吉兰泰盐湖盆地地下水化学特征及控制因素[D]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2019. QIN Z Y. Groundwater chemical characteristics and controlling factors in Jilantai salt lake basin, inner Mongolia[D]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2019(in Chinese).
[17] 高瑞忠, 秦子元, 张生, 等. 吉兰泰盐湖盆地地下水Cr6+、As、Hg健康风险评价 [J]. 中国环境科学, 2018, 38(6): 2353-2362. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2018.06.040 GAO R Z, QIN Z Y, ZHANG S, et al. Health risk assessment of Cr6+, As and Hg in groundwater of Jilantai salt lake basin, China [J]. China Environmental Science, 2018, 38(6): 2353-2362(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2018.06.040
[18] 张阿龙, 高瑞忠, 张生, 等. 吉兰泰盐湖盆地土壤铬、汞、砷污染的负荷特征与健康风险评价 [J]. 干旱区研究, 2018, 35(5): 1057-1067. ZHANG A L, GAO R Z, ZHANG S, et al. Pollution load characteristics and health risk assessment of heavy metals Cr, Hg and As in the Jilantai salt lake basin [J]. Arid Zone Research, 2018, 35(5): 1057-1067(in Chinese).
[19] 于志同, 刘兴起, 王永, 等. 13.8ka以来内蒙古吉兰泰盐湖的演化过程 [J]. 湖泊科学, 2012, 24(4): 629-636. doi: 10.3969/j.issn.1003-5427.2012.04.018 YU Z T, LIU X Q, WANG Y, et al. Evolution of Jilantai salt lake, inner Mongolia in the last 13.8ka [J]. Journal of Lake Sciences, 2012, 24(4): 629-636(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1003-5427.2012.04.018
[20] 王锐, 邓海, 严明书, 等. 重庆市酉阳县南部农田土壤重金属污染评估及来源解析 [J]. 环境科学, 2020, 41(10): 4749-4756. WANG R, DENG H, YAN M S, et al. Assessment and source analysis of heavy metal pollution in farmland soils in southern Youyang County, Chongqing [J]. Environmental Science, 2020, 41(10): 4749-4756(in Chinese).
[21] 国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 地下水质量标准: GB/T 14848—2017[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017. General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, Standardization Administration of the People's Republic of China. Standard for groundwater quality: GB/T 14848—2017[S]. Beijing: Standards Press of China, 2017(in Chinese).
[22] SWAINE D J. Why trace elements are important [J]. Fuel Processing Technology, 2000, 65: 21-33. doi: 10.1016/S0378-3820(99)00073-9 [23] 高文琪, 丁文广, 吴守霞, 等. 天水市2013—2017年饮用水源水质分析及健康风险评价 [J]. 环境化学, 2020, 39(7): 1821-1831. doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2019042501 GAO W Q, DING W G, WU S X, et al. Municipal water quality analysis and health risk assessment of Tianshui from 2013 to 2017 [J]. Environmental Chemistry, 2020, 39(7): 1821-1831(in Chinese). doi: 10.7524/j.issn.0254-6108.2019042501
[24] 刘昭, 周宏, 曹文佳, 等. 清江流域地表水重金属季节性分布特征及健康风险评价 [J]. 环境科学, 2021, 42(1): 175-183. doi: 10.13227/j.hjkx.202006050 LIU Z, ZHOU H, CAO W J, et al. Seasonal distribution characteristics and health risk assessment of heavy metals in surface water of Qingjiang River [J]. Environmental Science, 2021, 42(1): 175-183(in Chinese). doi: 10.13227/j.hjkx.202006050
[25] 环境保护部. 中国人群暴露参数手册 成人卷[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2013. Handbook of Population Exposure Parameters in China Adult Volume[M]. Beijing: China Environment Science Press, 2013(in Chinese).
[26] 环境保护部. 中国人(儿童卷) [M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2016. Ministry of environmental protection Chinese (children's volume) [M]. Beijing: China Environmental Science Press, 2016(in Chinese).
[27] US EPA. 1986. Guidelines for Carcinogen Risk Assessment [R]. EPA/630 /R-00-004. Washington DC: Risk Assessment Forum U. S. Environmental Protection Agency. 33992-34003. [28] 黄宏伟, 肖河, 王敦球, 等. 漓江流域水体中重金属污染特征及健康风险评价 [J]. 环境科学, 2021, 42(4): 1714-1723. HUANG H W, XIAO H, WANG D Q, et al. Pollution characteristics and health risk assessment of heavy metals in the water of Lijiang River Basin [J]. Environmental Science, 2021, 42(4): 1714-1723(in Chinese).
[29] 谢龙涛, 潘剑君, 白浩然, 等. 基于GIS的农田土壤重金属空间分布及污染评价: 以南京市江宁区某乡镇为例 [J]. 土壤学报, 2020, 57(2): 316-325. doi: 10.11766/trxb201809010441 XIE L T, PAN J J, BAI H R, et al. GIS-based spatial distribution and risk assessment of heavy metals in farmland soils: A case study of a town of Jiangning, Nanjing [J]. Acta Pedologica Sinica, 2020, 57(2): 316-325(in Chinese). doi: 10.11766/trxb201809010441
[30] 刘德玉, 贾贵义, 张伟, 等. 甘肃敦煌地区疏勒河尾闾区地下水化学特征及成因分析 [J]. 地质论评, 2022, 68(1): 181-194. LIU D Y, JIA G Y, ZHANG W, et al. Hydrochemical characteristics and genetic mechanism analysis of groundwater in the tail area of the Shule River, Dunhuang, Gansu [J]. Geological Review, 2022, 68(1): 181-194(in Chinese).
[31] 张莉, 祁士华, 瞿程凯, 等. 福建九龙江流域重金属分布来源及健康风险评价 [J]. 中国环境科学, 2014, 34(8): 2133-2139. ZHANG L, QI S H, QU C K, et al. Distribution, source and health risk assessment of heavy metals in the water of Jiulong River, Fujian [J]. China Environmental Science, 2014, 34(8): 2133-2139(in Chinese).
[32] 陆凤娟. 以嘉定区为例对上海市郊区饮用水源水重金属进行健康风险评价 [J]. 中国环境监测, 2013, 29(2): 5-8. doi: 10.3969/j.issn.1002-6002.2013.02.002 LU F J. Health risk assessment of heavy metals in drinking water sources in Shanghai City suburb for Jiading District as an example [J]. Environmental Monitoring in China, 2013, 29(2): 5-8(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1002-6002.2013.02.002
[33] 毛雨廷, 貟海燕, 王钰, 等. 汾河太原段水环境健康风险评价 [J]. 科技情报开发与经济, 2012, 22(1): 125-127. MAO Y T, YUN H Y, WANG Y, et al. Discussion on water environment's health risk assessment of Fenhe River's Taiyuan section [J]. Sci-Tech Information Development & Economy, 2012, 22(1): 125-127(in Chinese).
[34] 温海威, 吕聪, 王天野, 等. 沈阳地区农村地下饮用水中重金属健康风险评价 [J]. 中国农学通报, 2012, 28(23): 242-247. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2012-0793 WEN H W, LV C, WANG T Y, et al. Health risk assessment of heavy metal in rural drinking groundwater in Shenyang, China [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(23): 242-247(in Chinese). doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.2012-0793
[35] 卢俊平, 崔志谋, 刘廷玺, 等. 内蒙古大河口水库水体重金属污染程度及健康风险评价 [J]. 安全与环境学报, 2021, 21(2): 858-866. doi: 10.13637/j.issn.1009-6094.2020.0054 LU J P, CUI Z M, LIU T X, et al. On the heavy metal contamination and the health risk assessment of Dahekou Reservoir in the Inner Mongolia Autonomous Region [J]. Journal of Safety and Environment, 2021, 21(2): 858-866(in Chinese). doi: 10.13637/j.issn.1009-6094.2020.0054
[36] 曾光明, 钟政林, 曾北危. 环境风险评价中的不确定性问题 [J]. 中国环境科学, 1998, 18(3): 252-255. doi: 10.3321/j.issn:1000-6923.1998.03.015 ZENG G M, ZHONG Z L, ZENG B W. Research of the uncertainty in environmental risk assessment [J]. China Environmental Science, 1998, 18(3): 252-255(in Chinese). doi: 10.3321/j.issn:1000-6923.1998.03.015
[37] 王若师, 许秋瑾, 张娴, 等. 东江流域典型乡镇饮用水源地重金属污染健康风险评价 [J]. 环境科学, 2012, 33(9): 3083-3088. WANG R S, XU Q J, ZHANG X, et al. Health risk assessment of heavy metals in typical township water sources in Dongjiang River Basin [J]. Environmental Science, 2012, 33(9): 3083-3088(in Chinese).
[38] 林曼利, 桂和荣, 彭位华, 等. 典型矿区深层地下水重金属含量特征及健康风险评价: 以皖北矿区为例 [J]. 地球学报, 2014, 35(5): 589-598. doi: 10.3975/cagsb.2014.05.09 LIN M L, GUI H R, PENG W H, et al. Health risk assessment of heavy metals in deep groundwater from different aquifers of a typical coal mining area: A case study of a coal mining area in northern Anhui Province [J]. Acta Geoscientica Sinica, 2014, 35(5): 589-598(in Chinese). doi: 10.3975/cagsb.2014.05.09
[39] 张光贵. 岳阳市地下水污染健康风险评价 [J]. 水资源与水工程学报, 2013, 24(6): 206-210. doi: 10.11705/j.issn.1672-643X.2013.06.048 ZHANG G G. Health risk assessment of groundwater pollution in Yueyang [J]. Journal of Water Resources and Water Engineering, 2013, 24(6): 206-210(in Chinese). doi: 10.11705/j.issn.1672-643X.2013.06.048
-
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 1609
- HTML全文浏览数: 1609
- PDF下载数: 47
- 施引文献: 0
