鄱阳湖区域地下水有机污染物特征与风险评价

张春艳, 高柏, 郭亚丹, 刘媛媛, 马文洁, 姚高扬

1. 核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)，南昌 330013 2. 东华理工大学 水资源与环境工程学院，南昌 330013 3. 核资源与环境国家重点实验室培训基地，南昌 330013



鄱阳湖区域地下水有机污染物特征与风险评价

张春艳1,2, 高柏2,3,*, 郭亚丹2,3, 刘媛媛2, 马文洁1, 姚高扬2

1. 核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)，南昌 330013 2. 东华理工大学 水资源与环境工程学院，南昌 330013 3. 核资源与环境国家重点实验室培训基地，南昌 330013

鄱阳湖是我国最大的淡水湖及重要生态经济区，选取鄱阳湖东南部地下水有机物进行检测分析并对其进行风险评价。结果表明：定性共鉴定出4类32种有机物；检出率超过50%的有机物共10种，其中80%的有机物检出率达到了100%；定量出的有机物中邻二甲苯质量浓度平均值最高，为2.33 μg·L-1，滴滴涕的质量浓度平均值最低，为0.02 μg·L-1，暗示研究区地下水已受到了有机物的污染。健康风险评价表明，研究区地下水中的有机物不会对人体健康产生致癌与非致癌风险；但有机物具有长期残留性及慢性毒性等特征，探究鄱阳湖区域地下水有机物的污染源及有机物的降解工作仍需进行。

地下水；有机污染物；鄱阳湖；风险评价

Received 16 December 2015 accepted 29 January 2016

鄱阳湖位于江西省北部、长江中下游交接处南岸。它既是我国最大的淡水湖，同时也是重要生态经济区。国外针对人体内存在的有机物及如何有效降解有机物研究成果较多[1-3]。国内对鄱阳湖流域重金属污染研究较多，众多研究成果表明鄱阳湖已受到了不同程度的重金属污染[4-8]；前人对鄱阳湖水污染现状进行了调查，结果表明水体富营养化程度加重[9-12]。

近几年，针对鄱阳湖流域有机污染的研究较少。有机污染物在水体中含量虽相对较小，但因其具有生物累积性、长期残留性以及“三致”作用或慢性毒性，威胁着人体的健康。本文针对鄱阳湖流域饶河、信江及抚河附近地下水水样进行检测分析，定性与定量研究鄱阳湖流域饶河、信江及抚河附近地下水有机物的污染状况，并根据USEPA暴露的计算方法对鄱阳湖流域饶河、信江及抚河附近地下水有机物进行健康风险评价，探究其对人体健康是否存在致癌与非致癌风险。旨为日后针对鄱阳湖流域附近地下水有机物污染的研究奠定基础。

1 材料与方法(Materials and methods )

1.1 水样采集

水样取自鄱阳湖流域饶河、信江及抚河附近的地下水(此地下水作为附近居民的饮用水使用)，参照HJ/T 164的相关规定执行。采样点信息及布点图如表1、图1所示。

表1 采样点信息表

使用500 mL棕色玻璃瓶(带聚四氟乙烯涂层密封垫的螺旋盖)采集水样，样品采集前充分清洗采样瓶，均采集平行双样且带一个全程序空白和一个运输空白样。每个样品采完后，加入约25 mg抗坏血酸及0.5 mL盐酸溶液进行保存，并按照相关标准运送回实验室。

1.2 水样检测

实验室中，样品检测采用气相色谱仪—电子捕获检测器。测定方法、步骤及注意事项均按照HJ686-2014[13]和HJ621-2011[14]标准执行。

图1 采样布点图Fig. 1 Distribution of sampling sites

1.3 研究方法

采用定性、定量和健康风险评价法分析检测出的数据。健康风险评价法应用USEPA的暴露计算法[15]，其模型如下：

(1)非致癌风险

用风险指数(HI)描述，即

HI=CDI/RfD

式中，CDI为长期日摄入量，mg·kg-1·d-1；RfD为污染物的参考剂量，mg·kg-1·d-1。

当风险指数大于1时，认为会对人体健康产生非致癌风险。

(2)致癌风险

用风险值(Risk)表示，即

Risk=CDI×SF

式中，SF为污染物的致癌斜率因子，kg·d·mg-1。

当致癌风险指数超过1.0×10-4时，认为会对人体健康产生致癌风险。

(3)长期日摄入量(CDI)

分为饮水和皮肤接触2种途径，采用Whelan和Droppo等提出的公式，即：

式中，ρ为水体中污染物的质量浓度，mg·L-1；TF为将水高温加热后污染物的残留比；U为日饮用水量，L·d-1；EF为暴露频率，d·a-1；ED为暴露延时，a；BW为平均体重，kg；AT为平均暴露时间，d；I为每次洗澡单位面积对污染物的吸附量，mg·(cm2·次)-1；Asd为人体表面积，cm2；FE为洗澡频率，次·d-1；f为肠道吸附比率；k为皮肤吸附参数，cm·h-1；τ为延滞时间，h；TE为洗澡时间，h。

“十三五”时期，随着海洋经济迅速发展，国家“海洋战略”的逐步实施，海上丝绸之路倡议的深入推进，南海海区在多重政策推动下，航标事业作为远海海域、重要战略通道、领海基点、毗连区、边远岛礁、主权岛礁、陆岛交通建设等海上活动载体起到支撑和航海保障作用，面临难得的历史机遇。由于灯桩更加适应其海域需求，施工技术成熟，建设周期较短，维护成本低廉，灯桩建设正逢其时，下面探讨灯桩设计建设一些思路，仅供参考或借鉴。

2 结果与讨论(Results and discussion)

2.1 有机污染物特征

研究区水样中共检出有机污染物4类32种(见表2)，其中卤代烃类10种，单环芳香族类18种，酯类1种，农药类3种。鉴定出的4类32种有机污染物中，19种有机物位于美国优先控制污染物黑名单中[16]，18种有机物位于我国优先控制污染物黑名单中[17]，27种属《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)(由于采取的地下水作为居民生活饮用水使用且我国地下水控制的有机污染物较少)控制名单中[18]。可见，在鄱阳湖区域地下水中检测出的有机物种类相对较多，约84%的单个有机污染物属GB5749-2006控制名单中。

2.2 有机污染物定量分析

如表3所示，研究区地下水中检出率超过50%的有机污染物共10种，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、六六六和滴滴涕的检出率均是100%。表明研究区地下水已受到了有机物的污染。

在检出的有机物中邻二甲苯质量浓度平均值最高，为2.33 μg·L-1，滴滴涕的质量浓度平均值最低，为0.02 μg·L-1，其余的有机物介于0.12～0.41 μg·L-1。据GB 5749-2006标准，研究区地下水定量出的有机物均达标。

表3 有机污染物的质量浓度(单位：μg·L-1)

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

有机物Organicpollutants平均值AverageofmassconcentrationGB5749-2006standard检出率Detectionrate四氯化碳Carbontetrachloride0.122100%邻二甲苯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%

天然的地下水体中不存在有机物，而在研究区地下水中检出的有机物多达4类32种，检出率为100%的有机物有8种。有研究表明各种类型的工矿企业“三废”的排放会产生卤代烃类和单环芳香族类[19-20]。滴滴涕和六六六曾作为我国的主导农药，其主要来源于化肥农药。六氯苯曾用于处理种子，是粮食作物的杀真菌剂，其主要来源于含氯农药中的杂质组分或城市废物焚烧等[21]。因此，此次检测出的有机物极可能主要来源于农药化肥的施用，这与鄱阳湖区域较为发达的农业经济密切相关。

2.3 有机污染物健康风险评价

据研究区的基本情况及一些相关研究[22-24]，选取评价过程中的相关参数如下，水经高温加热后污染物的残留比TF为0.5；日饮用水量U=2 L·d-1；暴露频率EF=365 d·a-1；暴露延时ED=30或70 a；平均体重BW=60 kg；平均暴露时间AT=30或70 a；人体表面积Asd=16 600 cm2；洗澡频率FE=0.3次·d-1；洗澡时间TE= 0.4 h；肠道吸附比率f=1；皮肤吸附参数k=0.001 cm·h-1；污染物的延滞时间τ=1 h。参考剂量及致癌斜率因子由USEPA网站查得。计算结果列于表4。

由表4知，可计算非致癌风险的有机物共9种。饮水途径的非致癌风险值远高于皮肤接触途径的非致癌风险值，相差2个数量级。原因在于饮水摄入的量远高于皮肤接触摄入的量。饮水途径中的1,2,3-三氯苯、1,2,4,5-四氯苯以及六六六的非致癌风险相对较高；1,2,3-三氯苯的非致癌风险值最高，为8.54×10-3。1,2-二氯苯的非致癌风险值最低，为6.11×10-5。总非致癌风险值均在1.0×10-5～1.0×10-3数量级范围内，均远低于1。说明研究区内地下水中的有机物不会对人体健康产生非致癌风险。

而致癌风险，表4计算出致癌风险的有机污染物共5种，饮水途径中有机污染物六氯苯的致癌风险值最高，为4.53×10-6；皮肤接触途径中也是六氯苯的致癌风险值最高，为1.98×10-8。总致癌风险值均在1.0×10-8～1.0×10-6数量级范围内，低于标准值(1.0×10-4)约2～4个数量级。因此可认为研究区地下水检测出的有机物不会对人体健康产生致癌风险。

鄱阳湖区域附近地下水中有机物的致癌风险值(1.0×10-8～1.0×10-6)与其他地区地下水有机物的致癌风险值相比(如东江流域地下水和天津市地下水的健康风险评价致癌风险值均在1.0×10-9～1.0×10-5间[25-26])，相差不大。总体上，研究区附近地下水体有机物不会对人体健康产生致癌与非致癌风险。

表4 研究区水体有机污染物的风险值

综上可知：

(1)根据室内检测，研究区地下水中定性出的有机物共4类32种，其中有27种有机物属GB5749-2006控制，19种有机污染物属美国优先控制污染物黑名单中，18种有机物属我国优先控制污染物黑名单中。

(2)研究区内检出率超过50%的有机物共10种，其中80%的有机物检出率达到100%。邻二甲苯质量浓度平均值最高，为2.33 μg·L-1，滴滴涕质量浓度平均值最低，为0.02 μg·L-1。表明研究区地下水已受到了有机物的污染。

(3)根据健康风险评价，鄱阳湖区域附近地下水水体中，检测出的有机物不会对人体健康产生致癌与非致癌风险。但由于风险评价本身具有的不确定性以及有机物本身的长期残留性、慢性毒性等因素。因此，针对鄱阳湖附近地下水有机物污染有待于进一步监测分析与研究。

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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

国家自然科学基金(41362011；41502235；21407022)；核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)开放基金(HJSJYB 2011-16)

张春艳(1990-)，女，硕士研究生，研究方向为环境水文地质学，E-mail:13047903981@163.com；

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

2015-12-16 录用日期：2016-01-29

1673-5897(2016)2-524-07

X171.5

A

简介：高柏(1964-)，男，博士，教授，主要研究方向为地下水污染与控制，发表学术论文70余篇，获国家发明专利一项。

张春艳, 高柏, 郭亚丹, 等. 鄱阳湖区域地下水有机污染物特征与风险评价[J]. 生态毒理学报，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)