石河子地区地下水优先控制污染物的确定

范薇 周金龙 曾妍妍 贾瑞亮

摘要：为确定石河子地区地下水优先控制污染物，采用综合评分法对地下水中检出的12种污染物进行优先排序，选取污染物检出率、生物累积性、生物降解性、潜在危害指数、是否为有毒化学品、是否为环境激素、是否为美国EPA优先控制有机污染物、是否为中国优先控制污染物、是否为持久性有机污染物9类评价指标，并根据指标权重计算各污染物的综合得分，通过聚类分析，筛选出优先控制污染物。研究表明：石河子地区地下水优先控制污染物为汞和砷。

关键词：地下水；优先控制污染物；综合评分法；潜在危害指数法；石河子地区

中图分类号：X523

文献标志码：A

doi： 10.3969/j.issn.1000-1379.2018.04.016

我國有许多城市依靠地下水供水，但随着社会经济的发展，工农业和生活废水大量排放，导致地下水污染严重。众多有毒污染物对人体健康有严重影响，其中出现频率较高、潜在危害较大的污染物更应引起优先关注。确定水环境优先控制污染物可以为流域地下水污染治理和保护提供依据。优先控制污染物的确定方法有很多种，本文选用结合潜在危害指数的综合评分法来确定石河子地区地下水优先控制污染物。

1 研究方法

1.1 研究区概况

石河子地区位于新疆天山北麓中段、古尔班通古特沙漠南缘，地理坐标为东经84°58'-86°24'、北纬43°26'-45°20'。该区属大陆性干旱气候区，年降水量180～270mm，降水量少且分布不均，由北向南递增；年水面蒸发量1000～1500mm，蒸发量由北向南递减，且随高度的增加而减少。

研究区内地下水补给源主要为河道水及渠水的渗漏，其次为田间灌溉水、春融水、平原水库水和降水人渗补给。地下水径流条件与所处岩性有关，由南向北随着含水层颗粒变小，透水性减弱，径流条件变差。地下水的排泄方式为泉水溢出、蒸发蒸腾、人工开采和侧向流出。

1.2 地下水水样采集与测试

地下水采样点分布于石河子地区平原区，控制面积为2534km2。采样时间为2014年8月，共采集地下水水样23组。水样严格按《地下水环境监测技术规范》（HL/T164-2004）进行采集、保存、送样。

水样测试由中国地质科学院水文地质环境地质研究所矿泉水检测中心完成，检测项目的选择依据《地下水环境监测技术规范》（HL/T164-2004），包括：1，2-二氯乙烷、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、三氯乙烯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烯、甲苯、三氯甲烷、1，1，1-三氯乙烷、四氯化碳、溴二氯甲烷、1，1，2-三氯乙烷、四氯乙烯、苯、二溴氯甲烷、氯苯、乙苯、p-二甲苯/M一二甲苯、o-二甲苯、1，2-二氯丙烷、苯乙烯、溴仿、l，3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2-二氯苯、1，2，4-三氯苯、总六六六、六氯苯、χ-六六六、βp-六六六、γ一六六六、δ-六六六、总滴滴涕、p，p'-DDE、o，p'-DDT、p，p'-DDD、p，p'-DDT、苯并（a）芘，共38种有机物和铅、锌、铁、锰、六价铬、镉、汞、砷8种重金属。采用TracedsqGCMS-QP2010气相色谱质谱联用仪测定有机物，采用iCAP6300等离子体发射光谱仪测定重金属。

1.3 综合评分法

采用综合评分法来确定优先控制污染物，选取9个指标，其中3个单项指标可以定量评价，其余6个不易定量的单项指标（生物降解性、是否为有毒化学品、是否为环境激素、是否为美国EPA优先控制污染物、是否为中国优先控制污染物、是否为持久性有机污染物）采用定性数量化的方法进行赋值。在单项指标定量计算基础上，根据其重要性和可靠性划分指标权重，结合指标权重确定各单项指标分值，最后对所有分值进行叠加，得出污染物的总分值。对污染物在环境中的检出频率厂赋值，分值分别为0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0；同理，对污染物的潜在危害指数Ⅳ进行赋值。由于化合物在正辛醇和水中的分配系数（Pχ/w）与生物富集有一定的相关性，因此根据正辛醇/水的分配系数的不同来表征生物累积性。对各因子的权重进行分级，具体指标及其权重、赋值见表l。在此基础上，计算综合评价值：

综合评价值=fx25%+DxlO%+ExlO%+Nx12%+

Gx6%+//xlO%+/x7%+Jx12%+Kx8%

（1）

最后，根据综合评价值大小进行排序。

1.4 潜在危害指数法

本文采用潜在危害指数法来确定综合评价法中的潜在危害指数（N），该法依据化学物的毒理学数据估计其对环境的潜在危害大小，并依此排序。

1.4.1 AMEG的计算

AMEG为化学物在环境介质中允许的最大浓度，由毒理学数据估算得出。

急性毒性污染物的AMEGAH计算公式为

AMEGAH= 0.107/Dso

（2）式中：LDso为大鼠等实验动物经口给毒的半数致死量，若无此数据，可取与其接近的毒理学数据。

潜在“三致”物质的AMEGAc=计算公式为

AMEGAc=（阈限值/420）×103

（3）式中：阈限值为T作场所空气中有毒物质的职业接触限值，mg/m3。

1.4.2 潜在危害指数的计算

污染物的潜在危害指数（N）是依据AMEGAH和AMEGAc按公式推算出来的，计算公式为

N= 2aa'A +4bB

（4）式中：A为一般化学物的AMEGAH对应的参数值；B为潜在“三致”物的AMEGAC对应的参数值；a、a'、b均为常数项。

A、B值的确定原则见表2。

a、a'、b的确定原则：可以找到B值时，a=l；无B值时，a=2；化学物仅有急性毒性时，a'=1：有蓄积或慢性毒性时，a'=1.25；有A值时，b=1；无A值时，b=1.5。

2 结果与讨论

2.1 水质检测结果

参考《地下水水质标准（DZ/T 0290-2015）》及《生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）》，对石河子地区地下水各污染物进行检测分析（见表3），可知研究区地下水共检测出6种有机污染物和6种重金属。

2.2 综合评分法的计算结果

各污染物的综合评价值见表4。可知，污染物的综合评价值为31.4～77.2，其中：Hg、As、γ-六六六的分值较高，Hg得分最高。

选用聚类分析方法K-means对综合评价值进行分类，结果见表5。由表5可知，I类污染物综合得分最高，包括Hg、As，由此可以认定石河子地区地下水优先控制污染物为Hg和As。

2.3 讨论

用单一的潜在危害指数法筛选污染物没有考虑污染物在环境中的存在状态，筛选结果并不客观，且误差较大。相比潜在危害指数法，综合评分法不但能够考虑污染物的多个方面，而且简单易行。此次筛选采用结合潜在危害指数的综合评分法，避免了单一方法的不足。

Hg、As等重金属污染物可能与研究区内工业废水及垃圾排放有关。研究表明，燃煤电厂及各种燃煤工业锅炉、废物燃烧、钢铁生产、有色金属冶炼等是Hg的主要来源，而As则主要源于研究区南部的煤系地层和土壤中累积的化肥、含砷农药等污染物、农业灌溉、木材保存及含砷废水的排放等。

3 结论

研究结果表明，石河子地区地下水中的优先控制污染物为Hg和As。进一步开展后续环境健康风险的评估工作，对于实施流域地下水污染的环境健康风险管理具有重要的意义。