鄱陽湖區域地下水有機污染物特征與風險評價

張春艷, 高柏, 郭亞丹, 劉媛媛, 馬文潔, 姚高揚

1. 核技術應用教育部工程研究中心(東華理工大學)，南昌 330013 2. 東華理工大學 水資源與環境工程學院，南昌 330013 3. 核資源與環境國家重點實驗室培訓基地，南昌 330013

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鄱陽湖區域地下水有機污染物特征與風險評價

張春艷1,2, 高柏2,3,*, 郭亞丹2,3, 劉媛媛2, 馬文潔1, 姚高揚2

1. 核技術應用教育部工程研究中心(東華理工大學)，南昌 330013 2. 東華理工大學 水資源與環境工程學院，南昌 330013 3. 核資源與環境國家重點實驗室培訓基地，南昌 330013

鄱陽湖是我國最大的淡水湖及重要生態經濟區，選取鄱陽湖東南部地下水有機物進行檢測分析并對其進行風險評價。結果表明：定性共鑒定出4類32種有機物；檢出率超過50%的有機物共10種，其中80%的有機物檢出率達到了100%；定量出的有機物中鄰二甲苯質量濃度平均值最高，為2.33 μg·L-1，滴滴涕的質量濃度平均值最低，為0.02 μg·L-1，暗示研究區地下水已受到了有機物的污染。健康風險評價表明，研究區地下水中的有機物不會對人體健康產生致癌與非致癌風險；但有機物具有長期殘留性及慢性毒性等特征，探究鄱陽湖區域地下水有機物的污染源及有機物的降解工作仍需進行。

地下水；有機污染物；鄱陽湖；風險評價

Received 16 December 2015 accepted 29 January 2016

鄱陽湖位于江西省北部、長江中下游交接處南岸。它既是我國最大的淡水湖，同時也是重要生態經濟區。國外針對人體內存在的有機物及如何有效降解有機物研究成果較多[1-3]。國內對鄱陽湖流域重金屬污染研究較多，眾多研究成果表明鄱陽湖已受到了不同程度的重金屬污染[4-8]；前人對鄱陽湖水污染現狀進行了調查，結果表明水體富營養化程度加重[9-12]。

近幾年，針對鄱陽湖流域有機污染的研究較少。有機污染物在水體中含量雖相對較小，但因其具有生物累積性、長期殘留性以及“三致”作用或慢性毒性，威脅著人體的健康。本文針對鄱陽湖流域饒河、信江及撫河附近地下水水樣進行檢測分析，定性與定量研究鄱陽湖流域饒河、信江及撫河附近地下水有機物的污染狀況，并根據USEPA暴露的計算方法對鄱陽湖流域饒河、信江及撫河附近地下水有機物進行健康風險評價，探究其對人體健康是否存在致癌與非致癌風險。旨為日后針對鄱陽湖流域附近地下水有機物污染的研究奠定基礎。

1 材料與方法(Materials and methods )

1.1 水樣采集

水樣取自鄱陽湖流域饒河、信江及撫河附近的地下水(此地下水作為附近居民的飲用水使用)，參照HJ/T 164的相關規定執行。采樣點信息及布點圖如表1、圖1所示。

表1 采樣點信息表

使用500 mL棕色玻璃瓶(帶聚四氟乙烯涂層密封墊的螺旋蓋)采集水樣，樣品采集前充分清洗采樣瓶，均采集平行雙樣且帶一個全程序空白和一個運輸空白樣。每個樣品采完后，加入約25 mg抗壞血酸及0.5 mL鹽酸溶液進行保存，并按照相關標準運送回實驗室。

1.2 水樣檢測

實驗室中，樣品檢測采用氣相色譜儀—電子捕獲檢測器。測定方法、步驟及注意事項均按照HJ686-2014[13]和HJ621-2011[14]標準執行。

圖1 采樣布點圖Fig. 1 Distribution of sampling sites

1.3 研究方法

采用定性、定量和健康風險評價法分析檢測出的數據。健康風險評價法應用USEPA的暴露計算法[15]，其模型如下：

(1)非致癌風險

用風險指數(HI)描述，即

HI=CDI/RfD

式中，CDI為長期日攝入量，mg·kg-1·d-1；RfD為污染物的參考劑量，mg·kg-1·d-1。

當風險指數大于1時，認為會對人體健康產生非致癌風險。

(2)致癌風險

用風險值(Risk)表示，即

Risk=CDI×SF

式中，SF為污染物的致癌斜率因子，kg·d·mg-1。

當致癌風險指數超過1.0×10-4時，認為會對人體健康產生致癌風險。

(3)長期日攝入量(CDI)

分為飲水和皮膚接觸2種途徑，采用Whelan和Droppo等提出的公式，即：

式中，ρ為水體中污染物的質量濃度，mg·L-1；TF為將水高溫加熱后污染物的殘留比；U為日飲用水量，L·d-1；EF為暴露頻率，d·a-1；ED為暴露延時，a；BW為平均體重，kg；AT為平均暴露時間，d；I為每次洗澡單位面積對污染物的吸附量，mg·(cm2·次)-1；Asd為人體表面積，cm2；FE為洗澡頻率，次·d-1；f為腸道吸附比率；k為皮膚吸附參數，cm·h-1；τ為延滯時間，h；TE為洗澡時間，h。

“十三五”時期，隨著海洋經濟迅速發展，國家“海洋戰略”的逐步實施，海上絲綢之路倡議的深入推進，南海海區在多重政策推動下，航標事業作為遠海海域、重要戰略通道、領海基點、毗連區、邊遠島礁、主權島礁、陸島交通建設等海上活動載體起到支撐和航海保障作用，面臨難得的歷史機遇。由于燈樁更加適應其海域需求，施工技術成熟，建設周期較短，維護成本低廉，燈樁建設正逢其時，下面探討燈樁設計建設一些思路，僅供參考或借鑒。

2 結果與討論(Results and discussion)

2.1 有機污染物特征

研究區水樣中共檢出有機污染物4類32種(見表2)，其中鹵代烴類10種，單環芳香族類18種，酯類1種，農藥類3種。鑒定出的4類32種有機污染物中，19種有機物位于美國優先控制污染物黑名單中[16]，18種有機物位于我國優先控制污染物黑名單中[17]，27種屬《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)(由于采取的地下水作為居民生活飲用水使用且我國地下水控制的有機污染物較少)控制名單中[18]。可見，在鄱陽湖區域地下水中檢測出的有機物種類相對較多，約84%的單個有機污染物屬GB5749-2006控制名單中。

2.2 有機污染物定量分析

如表3所示，研究區地下水中檢出率超過50%的有機污染物共10種，其中四氯化碳、1,2-二氯苯、1,2,3-三氯苯、1,3,5-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯，六氯苯、六六六和滴滴涕的檢出率均是100%。表明研究區地下水已受到了有機物的污染。

在檢出的有機物中鄰二甲苯質量濃度平均值最高，為2.33 μg·L-1，滴滴涕的質量濃度平均值最低，為0.02 μg·L-1，其余的有機物介于0.12～0.41 μg·L-1。據GB 5749-2006標準，研究區地下水定量出的有機物均達標。

表3 有機污染物的質量濃度(單位：μg·L-1)

Table 3 The mass concentration of the organic pollutant (Unit: μg·L-1)

有機物Organicpollutants平均值AverageofmassconcentrationGB5749-2006standard檢出率Detectionrate四氯化碳Carbontetrachloride0.122100%鄰二甲苯o-Xylene2.3350086%1,2-二氯苯1,2-Dichlorobenzene0.331000100%1,4-二氯苯1,4-Dichlorobenzene0.4030071%1,2,3-三氯苯1,2,3-Trichlorobenzene0.4110100%1,3,5-三氯苯1,3,5-Trichlorobenzene0.2110100%1,2,4,5-四氯苯1,2,4,5-Tetrachlorbenzene0.15100%六氯苯Hexachlorobenzene0.171100%六六六BHC0.155100%滴滴涕DDT0.021100%

天然的地下水體中不存在有機物，而在研究區地下水中檢出的有機物多達4類32種，檢出率為100%的有機物有8種。有研究表明各種類型的工礦企業“三廢”的排放會產生鹵代烴類和單環芳香族類[19-20]。滴滴涕和六六六曾作為我國的主導農藥，其主要來源于化肥農藥。六氯苯曾用于處理種子，是糧食作物的殺真菌劑，其主要來源于含氯農藥中的雜質組分或城市廢物焚燒等[21]。因此，此次檢測出的有機物極可能主要來源于農藥化肥的施用，這與鄱陽湖區域較為發達的農業經濟密切相關。

2.3 有機污染物健康風險評價

據研究區的基本情況及一些相關研究[22-24]，選取評價過程中的相關參數如下，水經高溫加熱后污染物的殘留比TF為0.5；日飲用水量U=2 L·d-1；暴露頻率EF=365 d·a-1；暴露延時ED=30或70 a；平均體重BW=60 kg；平均暴露時間AT=30或70 a；人體表面積Asd=16 600 cm2；洗澡頻率FE=0.3次·d-1；洗澡時間TE= 0.4 h；腸道吸附比率f=1；皮膚吸附參數k=0.001 cm·h-1；污染物的延滯時間τ=1 h。參考劑量及致癌斜率因子由USEPA網站查得。計算結果列于表4。

由表4知，可計算非致癌風險的有機物共9種。飲水途徑的非致癌風險值遠高于皮膚接觸途徑的非致癌風險值，相差2個數量級。原因在于飲水攝入的量遠高于皮膚接觸攝入的量。飲水途徑中的1,2,3-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯以及六六六的非致癌風險相對較高；1,2,3-三氯苯的非致癌風險值最高，為8.54×10-3。1,2-二氯苯的非致癌風險值最低，為6.11×10-5。總非致癌風險值均在1.0×10-5～1.0×10-3數量級范圍內，均遠低于1。說明研究區內地下水中的有機物不會對人體健康產生非致癌風險。

而致癌風險，表4計算出致癌風險的有機污染物共5種，飲水途徑中有機污染物六氯苯的致癌風險值最高，為4.53×10-6；皮膚接觸途徑中也是六氯苯的致癌風險值最高，為1.98×10-8。總致癌風險值均在1.0×10-8～1.0×10-6數量級范圍內，低于標準值(1.0×10-4)約2～4個數量級。因此可認為研究區地下水檢測出的有機物不會對人體健康產生致癌風險。

鄱陽湖區域附近地下水中有機物的致癌風險值(1.0×10-8～1.0×10-6)與其他地區地下水有機物的致癌風險值相比(如東江流域地下水和天津市地下水的健康風險評價致癌風險值均在1.0×10-9～1.0×10-5間[25-26])，相差不大。總體上，研究區附近地下水體有機物不會對人體健康產生致癌與非致癌風險。

表4 研究區水體有機污染物的風險值

綜上可知：

(1)根據室內檢測，研究區地下水中定性出的有機物共4類32種，其中有27種有機物屬GB5749-2006控制，19種有機污染物屬美國優先控制污染物黑名單中，18種有機物屬我國優先控制污染物黑名單中。

(2)研究區內檢出率超過50%的有機物共10種，其中80%的有機物檢出率達到100%。鄰二甲苯質量濃度平均值最高，為2.33 μg·L-1，滴滴涕質量濃度平均值最低，為0.02 μg·L-1。表明研究區地下水已受到了有機物的污染。

(3)根據健康風險評價，鄱陽湖區域附近地下水水體中，檢測出的有機物不會對人體健康產生致癌與非致癌風險。但由于風險評價本身具有的不確定性以及有機物本身的長期殘留性、慢性毒性等因素。因此，針對鄱陽湖附近地下水有機物污染有待于進一步監測分析與研究。

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◆

Pollution Characteristic and Risk Assessment of Organic Pollutants in Groundwater of Poyang Lake

Zhang Chunyan1,2, Gao Bai2,3,*, Guo Yadan2,3, Liu Yuanyuan2, Ma Wenjie1, Yao Gaoyang2

1. Engineering Research Center of Nuclear Technology Application (East China Institute of Technology), Ministry of Education, Nanchang 330013, China 2. School of Water Resources and Environmental Engineering, East China Institute of Technology, Nanchang 330013, China 3. State Key Laboratory Breeding Base of Nuclear Resources and Environment, Nanchang 330013, China

Poyang Lake is the largest freshwater lake and it is an important ecological economic zone in China. The monitoring analysis and risk assessment of groundwater in the southeast of Poyang Lake were investigated in this paper. The results showed that 32 kinds of organic compounds in 4 categories were qualitatively identified. The detection rates of 10 kinds of organic substances were over 50% in the monitoring analysis results, of which the detection rates of 8 kinds of organic substances were over 100%. The average mass concentration of o-xylene is the highest (2.33 μg·L-1),and the DDT concentration as the lowest is 0.02 μg·L-1, which indicated the groundwater of Poyang Lake has been polluted by organic pollutants. Moreover, the results of risk assessment show that the organic pollutants in the groundwater of Poyang Lake will not pose cancer nor non-cancer risk to human health. However, it is still necessary to monitor the pollution source and to remove the organic pollutants in groundwater of Poyang Lake because of the persistence and chronic toxicity of of the organic pollutants.

groundwater; organic-pollutants; Poyang Lake; risk assessment

10.7524/AJE.1673-5897.20151216002

國家自然科學基金(41362011；41502235；21407022)；核技術應用教育部工程研究中心(東華理工大學)開放基金(HJSJYB 2011-16)

張春艷(1990-)，女，碩士研究生，研究方向為環境水文地質學，E-mail:13047903981@163.com；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: gaobai@ecit.cn

2015-12-16 錄用日期：2016-01-29

1673-5897(2016)2-524-07

X171.5

A

簡介：高柏(1964-)，男，博士，教授，主要研究方向為地下水污染與控制，發表學術論文70余篇，獲國家發明專利一項。

張春艷, 高柏, 郭亞丹, 等. 鄱陽湖區域地下水有機污染物特征與風險評價[J]. 生態毒理學報，2016, 11(2): 524-530

Zhang C Y, Gao B, Guo Y D, et al. Pollution characteristic and risk assessment of organic pollutants in groundwater of Poyang Lake [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 524-530 (in Chinese)