關(guān)鍵詞：鄂東地區(qū)；地下水飲用水源地；水質(zhì)；健康風(fēng)險模型；水安全

中圖分類號：X523; X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）04-0184-06

地下水作為湖北省的重要水資源，深刻影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會生活。地下水水質(zhì)對保障人民群眾的生命健康至關(guān)重要，飲用水源地水質(zhì)安全問題受到廣泛關(guān)注。鄂東丘陵山區(qū)局部地區(qū)仍飲用地下水，飲用水源安全直接關(guān)系到居民身體健康[1-3]。為系統(tǒng)推進(jìn)環(huán)境健康工作，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《“十四五”環(huán)境健康工作規(guī)劃》，明確規(guī)定加強(qiáng)環(huán)境健康風(fēng)險監(jiān)測評估、大力提升居民環(huán)境健康素養(yǎng)、持續(xù)探索環(huán)境健康管理對策等，體現(xiàn)了加強(qiáng)地下水人體健康風(fēng)險評價的重要性。目前，關(guān)于鄂東丘陵山區(qū)地下水的研究大多集中于水化學(xué)特征及水質(zhì)評價方面，尚缺乏針對地下飲用水源地進(jìn)行健康風(fēng)險的研究，科學(xué)地量化評估地下水污染對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的潛在影響迫在眉睫。鑒于此，本研究通過對鄂東丘陵山區(qū)5處集中式地下水飲用水源地水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，評價地下水污染狀況，計算通過飲用途徑對人群造成的健康風(fēng)險，對水源地水質(zhì)進(jìn)行致癌風(fēng)險和非致癌風(fēng)險評價，以期為飲用水源地水環(huán)境安全保障和健康風(fēng)險防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

鄂東丘陵山區(qū)位于湖北省東部，地形起伏大，地勢北東、南東高，西部低，地貌類型多樣，可分為中山、低山、丘陵、平原四種類型。研究區(qū)屬副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣溫季節(jié)變化明顯，雨量充沛，多年平均降水量在1100—1600mm。研究區(qū)水系發(fā)育，河湖眾多，形成以長江、漢江為干流橫貫東西的龐大地表水系。研究區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，含水介質(zhì)類型多，水量貧富懸殊，地下水主要劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水和基巖裂隙水四種類型。研究區(qū)地下水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水入滲補(bǔ)給，地下水的流向由山前向崗地平原運(yùn)移，地下水的排泄除人工開采外，枯季向江河排泄或蒸發(fā)。巖溶山區(qū)泉水出露多，地下水蘊(yùn)藏豐富[1]。

鄂東丘陵山區(qū)集中式地下水型飲用水水源地共5處，其中黃石市2 處、黃岡市1 處、咸寧市2 處。地下水型飲用水源地分布見圖1，基本信息見表1。

2材料與方法

2.1水樣采集與分析

2021年8月和12月系統(tǒng)采集了地下水樣品10組，豐水期和枯水期各5組，其中黃石市4 組，黃岡市2 組，咸寧市4組，采樣點(diǎn)位置見圖1。地下水樣品采集和保存按照《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T164—2020） 進(jìn)行。采樣過程中，現(xiàn)場使用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀（ 美國 YSI 公司） 測定pH、電導(dǎo)率、氧化還原電位和總?cè)芙夤腆w（TDS） 等理化指標(biāo)。使用0.45μm 濾膜過濾的水樣收集在1L 聚乙烯瓶中用于分析陰離子用于分析陽離子和金屬或類金屬微量元素的水樣收集在500mL 聚乙烯瓶中，用濃硝酸酸化至pHlt;2。水樣在4℃下密封避光保存，當(dāng)天送至實驗室待檢。陰離子用離子色譜儀（IC，930compactICFlex）測定，陽離子和微量元素用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-MS，NexIon350x） 測定。

2.2 地下水水質(zhì)評價方法、

根據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2022），對研究區(qū)地下水型飲用水水源地地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價。評價指標(biāo)主要包括NO₃-N、F-、NH₄-N、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、As、Cd，由于水源地地下水具有飲用功能，因此以地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類作為評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.3健康風(fēng)險評價模型

2.3.1目標(biāo)污染物篩選

國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（ IARC）和世界衛(wèi)生組織（ WHO）規(guī)定的污染毒物質(zhì)[4-6]，Cr⁶⁺、NO₂-N、氰化物、Hg、Se、揮發(fā)酚六個指標(biāo)在5個水源地中均未檢出，根據(jù)水源地主要指標(biāo)檢出情況和各物質(zhì)長期累積對人體的危害，選取As和Cd兩個指標(biāo)進(jìn)行致癌健康風(fēng)險評價，選取NO₃-N、F^-、NH₄-N、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb 共8種水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行非致癌健康風(fēng)險評價。

2.3.2 健康風(fēng)險評價方法

健康風(fēng)險評價對于支撐水質(zhì)評價和風(fēng)險管控至關(guān)重要。據(jù)調(diào)查，本次研究選取的鄂東丘陵山區(qū)5 處集中式地下水飲用水源地均為附近居民的飲用水源，研究區(qū)地下水飲用水源地風(fēng)險暴露的主要途徑是飲水途徑，本次僅以飲水途徑對成人和兒童的影響進(jìn)行健康風(fēng)險評價。

（1）暴露劑量的計算方法

飲水途徑的日均暴露劑量按照公式（1）計算，各項參數(shù)含義見下方說明[1]。

ADD為致癌物的日均暴露劑量[mg/（kg·d）]，見公式（1）

q是致癌強(qiáng)度系數(shù)[mg/（kg·d）]^{-1 [6-7]}

TCR總致癌風(fēng)險指數(shù)，無量綱

（3）模型參數(shù)

健康風(fēng)險評價模型參數(shù)見表2 和表3。

（4）評價標(biāo)準(zhǔn)

非致癌風(fēng)險和致癌風(fēng)險的評價標(biāo)準(zhǔn)見表4。

3結(jié)果與討論

3.1地下水水源地水質(zhì)分析

按照地下水質(zhì)量評價方法，對5 處水源地地下水質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，結(jié)果見表5。其中，黃石楓林鎮(zhèn)瞿灣泉水水源地和龍港鎮(zhèn)馬明山泉洞水源地豐枯兩期地下水質(zhì)量均為Ⅲ類。咸寧燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地豐水期地下水綜合評價結(jié)果為Ⅳ類水，Zn 為Ⅳ類，濃度為1.59 mg/L，達(dá)到Ⅳ類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，枯水期地下水為Ⅲ類水。銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地豐水期地下水為Ⅲ類水，枯水期地下水為Ⅳ類，Mn 為Ⅳ類，濃度為0.12 mg/L。黃岡總路咀水廠水源地豐、枯兩期地下水均為Ⅴ類水，豐水期和枯水期Ⅴ類指標(biāo)均為Fe，濃度分別高達(dá)4.74 mg/L 和5.44mg/L，地下水水質(zhì)指標(biāo)超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的有Fe、Mn、Zn、NH₄-N 等，超標(biāo)倍數(shù)最高分別為1.4、9.2、0.6和0.3。

總體上，不同采樣期水樣中的污染物濃度存在一定的差異，豐水期水樣中污染物濃度低于枯水期。黃岡總路咀水廠水源地Fe、Mn 超標(biāo)原因為水源地位于Fe、Mn 較高背景區(qū)，根據(jù)《湖北省地下水資源環(huán)境監(jiān)測成果報告（1982-2021）》Fe較高背景為4.808～18.785 mg/L，Mn高背景為1.516～2.130 mg/L[1]。燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地豐水期Zn 為Ⅳ類，可能來源于周邊農(nóng)業(yè)活動中農(nóng)藥的使用，通過淋濾進(jìn)入含水層，對地下水造成污染，標(biāo)參考文獻(xiàn)[12-14]?？偮肪姿畯S水源地NH₄-N 為Ⅳ類，可能來源于地表水體污染，以及人類活動影響、也可能源于土壤有機(jī)氮的分解[15-17]?？偮肪姿畯S水源地Fe在豐枯水期均為Ⅴ類，可能來自于含水層中氧化鐵礦物的風(fēng)化作用，并且人類活動可能加劇土壤中鐵的釋放輸入。研究區(qū)地下水水質(zhì)主要受到原生地質(zhì)背景的影響，以及人類活動共同作用形成。

3.2地下水健康風(fēng)險結(jié)果分析

應(yīng)用上述評價模型及參數(shù)，計算研究區(qū)飲用水源地地下水中化學(xué)致癌物和非致癌性污染物所致的健康危害的風(fēng)險值，計算結(jié)果見表6 和表7。

3.2.1非致癌風(fēng)險

5個水源地兒童飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險均小于1，均為低風(fēng)險，潛在的非致癌風(fēng)險很低，屬于風(fēng)險可接受范圍[13-15]，健康風(fēng)險成人gt;兒童。在總路咀水廠水源地，豐、枯水期成人經(jīng)飲水途徑暴露的非致癌健康風(fēng)險分別達(dá)1.07和1.16，為高風(fēng)險，其余4個水源地均為低風(fēng)險（表6）。

對比豐枯水期非致癌物質(zhì)的健康風(fēng)險值，除燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地外，各水源地成人和兒童總非致癌健康風(fēng)險值枯水期高于豐水期。各水源地中，非致癌健康風(fēng)險值由高到低的順序依次為總路咀水廠水源地gt; 燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地gt; 銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地gt;楓林鎮(zhèn)瞿灣泉水水源地gt; 龍港鎮(zhèn)馬明山泉洞水源地。

3.2.2致癌風(fēng)險

5個水源地致癌物質(zhì)飲水途徑的健康風(fēng)險中，成人和兒童砷的致癌風(fēng)險范圍分別為8.93×10^-6～1.81×10^-4/a 和1.1×10^-5～2.35×10^-4/a。成人和兒童鎘的致癌健康風(fēng)險為2.6×10^-5～7.50×10^-5 和3.3×10^-5～9.7×10^-5。致癌物質(zhì)飲水途徑的健康風(fēng)險兒童gt; 成人，兒童通過飲水的總致癌風(fēng)險值略高于成人，說明兒童受致癌物質(zhì)的危害更大（表7）。各水源地總致癌風(fēng)險由大到小依次為：總路咀水廠水源地＞銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地＞燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地＞楓林鎮(zhèn)瞿灣泉水水源地＞龍港鎮(zhèn)馬明山泉洞水源地。對比評價標(biāo)準(zhǔn)（1.0×10^-4），黃岡總路咀水廠水源地、銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地和燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地3 個水源地的飲水途徑會對人體有較高致癌風(fēng)險。

對比豐枯水期致癌物質(zhì)的健康風(fēng)險值，龍港鎮(zhèn)馬明山泉洞水源地、總路咀水廠水源地和燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地豐水期大于枯水期，楓林鎮(zhèn)瞿灣泉水水源地和銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地兩個水源地各水源地枯水期大于豐水期。

3.2.3健康風(fēng)險構(gòu)成

為了確定各水源地優(yōu)先控制污染物，對其地下水致癌健康風(fēng)險構(gòu)成進(jìn)行了分析，各化學(xué)物質(zhì)對成人和兒童總非致癌風(fēng)險見圖2 和圖3，從各指標(biāo)非致癌風(fēng)險值在總非致癌風(fēng)險值占比來看，豐枯水期各指標(biāo)的貢獻(xiàn)率一致。非致癌物風(fēng)險均值排序為F^-gt;Fegt;Mngt; Zngt;NO₃-N gt;Pbgt;NH₄-Ngt;Cu，地下水對成人非致癌危害主要由Fe、Mn 、F-和Zn 造成，四個指標(biāo)的非致癌風(fēng)險的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)高于其他化學(xué)物質(zhì)，主導(dǎo)了兒童的非致癌危害。Cu、NO₃-N、NH4-N和Pb 等的貢獻(xiàn)均低于3%。若能有效控制研究區(qū)地下水中Fe、Mn 、F- 和Zn 的污染狀況，將能較大程度降低地下水對成人和兒童的非致癌風(fēng)險。

地下水對成人和兒童致癌危害主要由As 造成，Cd 僅在銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地枯水期的貢獻(xiàn)率達(dá)70.14%，其余4 個水源地未檢出Cd，主要致癌風(fēng)險物質(zhì)為As。研究區(qū)水源地的主要致癌污染物是As 和Cd，其中 As 是關(guān)鍵致癌污染物，應(yīng)被列為研究區(qū)地下水致癌風(fēng)險決策管理的重點(diǎn)。

劉松華等[9] 通過收集2015—2019年蘇州市集中式飲用水源地水質(zhì)的例行監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用USEPA（ 美國環(huán)保署）推薦的健康 風(fēng)險評價模型，對12個在用水源地水質(zhì)進(jìn)行了較為全面的健康風(fēng)險評價，結(jié)果表明：2015—2019 年蘇州市集中式飲用水源地致癌風(fēng)險均值為4.07×10^-5/a，非致癌風(fēng)險均值為 3. 61×10^-9 /a，總風(fēng)險均值為4.07×10^-5/a。致癌風(fēng)險高于非致癌風(fēng)險，且致癌風(fēng)險需重點(diǎn)關(guān)注Cr（ Ⅵ ）和As，與本研究中As是關(guān)鍵致癌污染物結(jié)論較一致。黃艷紅等[18] 于2009年9—12月對武漢市A、B、 C、D、E五個區(qū)所轄的1945個行政村進(jìn)行地下水抽樣調(diào)查，并采用美國環(huán)保局（USEPA） 推薦的健康風(fēng)險評價模型對地下水中As、F^-、NO₃-N、Fe 和Mn 經(jīng)飲水途徑所引起的健康風(fēng)險作出初步評價。結(jié)果表明武漢市農(nóng)村地區(qū)地下水總健康風(fēng)險為2.87×10^-6/a，D和E農(nóng)村地區(qū)地下水中的As 具有一定的致癌風(fēng)險，與本研究結(jié)論一致。

4 結(jié)論

總體上，鄂東丘陵山區(qū)飲用水源地地下水質(zhì)量以Ⅲ類為主，地下水水質(zhì)指標(biāo)超Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的有Fe、Mn、Zn、NH₄-N 和高錳酸鹽指數(shù)等，超標(biāo)倍數(shù)最高分別為1.4、9.2、0.6、0.3和0.3。水源地Fe 和Mn 超標(biāo)原因為水源地位于Fe、Mn 較高背景區(qū)，Zn 可能來源于周邊農(nóng)業(yè)活動中農(nóng)藥的使用，NH₄-N可能來源于地表水體污染，以及人類活動影響。

5個水源地兒童飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險均小于1，健康風(fēng)險成人gt; 兒童，均為低風(fēng)險，而成人飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險除總路咀水廠水源地豐枯水期致癌總風(fēng)險值分別達(dá)1.07和1.16，為高風(fēng)險，其余4 個水源地均為低風(fēng)險?？偮肪姿畯S水源地、銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地和燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地3個水源地的飲水途徑會對人體有較高致癌風(fēng)險，長期的飲用也會對人體健康造成潛在的傷害。致癌物質(zhì)飲水途徑的健康風(fēng)險兒童略高于成人，說明兒童受致癌物質(zhì)的危害更大。從健康風(fēng)險貢獻(xiàn)率來看，As、Fe、Mn 和F^-為優(yōu)先控制污染物。

為了保障鄂東丘陵山區(qū)地下水環(huán)境安全，需嚴(yán)格控制污染來源。對于總路咀水廠水源地，建議當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門查明地下水污染來源，加強(qiáng)污染治理和給水處理，確保水源地供水安全。劃分水源地補(bǔ)給區(qū)，并加強(qiáng)補(bǔ)給區(qū)內(nèi)地下水監(jiān)管與保護(hù)工作，進(jìn)一步保障飲用水安全。

（責(zé)任編輯：趙寶成）