和田河流域绿洲区地下水有机污染特征与健康风险评估

李玲 周金龙 邵龙美 尚彦军

摘  要：为掌握和田河流域绿洲区地下水有机污染状况及对人体健康的影响，采样并检测了地下水中37项有机物，运用美国联邦环保署推荐的U.S.EPA模型对地下水有机污染的健康风险进行评估。结果表明，和田河流域绿洲区地下水中只有苯并[a]芘一种有机物被检出，含量0.037 8～0.869 1 μg/L，检出率和超标率均为13.3%。该区地下水有机污染程度总体较低，仅局部区域存在地下水苯并[a]芘污染问题。健康风险评估显示，饮用地下水暴露途径下苯并[a]芘对人体健康产生的致癌风险值为3.77E-6～8.66E-5，超出了风险可接受水平。地下水中苯并[a]芘含量控制在3.76E～5 μg/L以下可确保绿洲区地下水的饮用安全。

关键词：和田河流域;绿洲区;有机污染;健康风险评估;地下水

地下水作为重要的供水水源，其水质状况直接影响人体健康。由于城市生活垃圾和工业“三废”等不合理的处置，农业生产中农药、化肥的大量使用，导致地下水污染日益严重。随着分析检测技术的发展，人们发现进入地下水体的污染物除无机物外，更多的是有机物。有机污染物多属人工合成，含量甚微，不易被生物降解，具有较强的致畸、致突、致癌等特点[1]。因此，地下水有机污染更显复杂和隐蔽，对人体健康的危害也最严重[2]。

二十世纪七、八十年代，北美、欧洲一些发达国家地下水污染研究重点已从无机污染物转向有机污染物[3]。我国地下水有机污染研究工作起步较晚，主要集中在东部发达地区，如石建省等对华北平原地下水中有机物的含量、空间分布特征、淋溶迁移性及污染风险等进行了研究[4];詹志薇以典型地区为例，查明珠三角地区地下水有机物污染特征及对环境的影响[5];张帅分析了豫北平原地下水有机污染特征，并对污染较严重区域进行了健康风险评价[6]。受環境条件和工作基础等方面制约，新疆地下水有机污染研究工作一直未启动。2014年中国地质调查局开展的“西北地区主要城市地下水污染调查评价”项目首次在和田地区进行地下水有机污染调查。和田河流域绿洲区是重要的灌溉农业及城乡居民集中分布区域，地下水为该区重要供水水源。本文以调查资料为基础，初步分析和田河流域绿洲区地下水有机污染特征，并进行健康风险评估，以期为当地居民饮水安全和地下水污染治理提供依据。

1  材料与方法

1.1  研究区概况

和田河流域绿洲区位于和田河中游冲洪积细土平原上，沿玉龙喀什河和喀拉喀什河分布。和田河流域属暖温带大陆性干旱沙漠气候，具四季分明、干旱少雨、光热资源丰富等特征，多年平均气温为12.2 ℃，平均降水量35.6 mm，年蒸发量2 159～3 137 mm[7]。绿洲区水文地质条件简单，巨厚第四纪松散堆积物构成地下水赋存的主要场所。下伏为渗透性极弱的砂质、粉砂质和泥质岩组成的古近—新近纪地层，形成相对隔水的基底。绿洲区干旱少雨，大气降水一般不会成为地下水的有效补给。地下水主要补给来自河流、渠系及田间灌溉水的入渗，次为山区基岩裂隙水的侧向补给。强烈的地面蒸发和植物蒸腾、侧向潜流补给北部沙漠区及人工开采为该区地下水的重要排泄方式[7]。

1.2  采样点布置及测试

绿洲区地下水样严格按《区域地下水污染调查评价规范》（DZ/T0288-2013）进行采集、保存和送样。采样时间为2014年7月，共采集潜水样45组，采样深度6～100 m，采样点分布见图1。

水样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检测，检测项目包括卤代烃有三氯甲烷、四氯化碳、1，1，1-三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，2-二氯丙烷、溴二氯甲烷、一氯二溴甲烷、溴仿、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、1，2-二氯乙烯，氯代苯类有氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、1，2，4三氯苯，单环芳烃有苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯、苯乙烯，有机氯农药有六氯苯、总六六六、α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC、总滴滴涕、p，p′-DDE、p，，p′-DDD、o，p′-DDT、p，p′-DDT，多环芳烃有苯并[a]芘，共37项。采用Trace dsp GCMS-QP2010气相色谱-质谱联用仪进行检测。

2  地下水有机污染特征

2.1  有机物含量

通过对和田河流域绿洲区2014年地下水有机物检测数据统计分析可知（表1），该区地下水中只有苯并[a]芘（BaP）一种有机物被检出，检出率为13.3%。检出点位大致沿喀拉喀什河呈线状分布（图1），分别是H57、H59、H75、H87、H88和H89。虽BaP检出率较低，但所有检出点位的地下水中BaP含量都超过《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的标准限值，超标率为13.3%。检出点H59地下水中BaP含量最高，为0.869 1 μg/L，超出标准限值的86倍（表2）。

2.2  与新疆其他地区相比

2014年和田地区有8个地下水样检出BaP，其中6个位于和田河流域绿洲区;伊犁河谷地区77组地下水样中BaP的检出率为25.9%，均未超标;石河子地区23组地下水样中只有1组检出BaP，含量5.46 μg/L，远低于标准限值;焉耆盆地平原区42组地下水样中未检出BaP;环博斯腾湖地区82组地下水样中未有BaP检出;若羌-且末地区18组地下水样仅检出三氯甲烷和1，2-二氯苯。由此可见，2014年北疆地区地下水中普遍含有BaP，但含量较低;南疆除和田地区外，其余地区地下水中均未检出BaP。

2.3  与国内其他地区相比

2008—2010年，全国69个城市采集791组地下水样中有129个水样中检出BaP，超标率仅为0.1%。2014年在下辽河平原地区采集的220个地下水样中BaP的平均含量18.03 μg/L，超标率为26.4%。滹沱河平原地处华北平原西部，2014年地下水中BaP检出率为19.6%，含量n.d～19.7 μg/L。2006—2010年淮河流域平原地区检测的4168组浅层地下水样（埋深小于50 m）中有77组中BaP含量超过0.2 μg/L，超标率为1.8%;中深层地下水（埋深大于等于50 m）中仅有4个地下水样中BaP含量超过0.2 μg/L，超标率0.3%。和田河流域地下水中BaP检出率与以上国内工业发达地区同期相比差别不大，超标率除低于下辽河平原外，高于主要城市、淮河平原及滹沱河平原等地区。

3  健康风险评估

地下水污染健康风险评估是在地下水环境调查的基础上，分析水中污染物对人群的主要暴露途径，评估污染物对人体健康的危害概率，计算基于健康风险的地下水风险控制值的过程。国外在地下水污染健康风险评估方面的研究较完善，具有一系列技术性文件、准则和指南及成熟模型[8]。我国在地下水污染健康风险评估方面的研究起步较晚，2014年10月发布的《地下水污染健康风险评估工作指南》（试行），及2013年出版的《中国人群暴露参数手册》，填补了国内空白，为实施地下水污染健康风险评估提供了依据。

本文以美国联邦环保署推荐的U.S.EPA模型为主，结合《地下水污染健康风险评估工作指南》（试行），对地下水中的BaP对人体健康风险进行评估。

危害识别  危害识别是健康风险评估的第一步，主要是识别污染物危害效应[9-10]。BaP是多环芳烃的代表，分布广泛，性质稳定，致癌性最强。绿洲区地下水中仅检测出BaP，含量较高，因此，将BaP确定为该区地下水有机污染健康风险评价的关注污染物。

暴露评估  暴露评估主要是确定关注污染物的暴露情景、暴露途径及受体类型等，计算各种暴露途径下的暴露量，是进行风险评价的定量依据[9-10]。

BaP主要通过食物或饮用水进入人体胃肠，在胃和肠道中消化分解为可被人体吸收的小分子物质，经血液循环快速遍布于身体各部位。考虑到当地居民的生活习惯，仅对饮用地下水暴露途径进行健康风险评估。检出点位周围的土地利用类型为以住宅用地为主，属敏感用地。在敏感用地方式下，儿童和成人均可能长时间暴露于地下水污染产生的健康危害。基于以上条件，采用敏感用地暴露评估模型对绿洲区暴露人群通过饮用地下水暴露途径的暴露量进行计算。

公式如下：

式中：[CGWERca]为饮用受影响地下水对应的地下水的暴露量（致癌效应）;[GWCRc]为儿童每日饮水量，[GWCRa]为成人每日饮水量;[EFc]为儿童暴露频率，[EFa]為成人暴露频率;[EDc]为儿童暴露期，[EDa]为成人暴露期;[BWc]为儿童体重，[BWa]为成人体重;[ATca]为致癌效应平均时间。本次研究参考《中国人群暴露参数》确定各暴露参数值，取值如表3所示。计算结果[CGWERca]为0.014 L·kg-1·d-1。

毒性评估  毒性评估是指确定与关注污染物相关的毒性参数，如非致癌参考剂量、致癌斜率因子、参考浓度等[9-10]。

BaP为致癌物质，只考虑它在饮用地下水暴露途径下的致癌效应，故需确定其致癌斜率因子（SFo）。参考美国联邦环保署（U.S.EPA）集成风险信息系统（IRIS）和《地下水污染健康风险评估工作指南》（试行）中列出的特征污染物致癌斜率因子，确定BaP经口摄入的SFo为7.30E+00（mg/kg·d）-1。

风险表征  风险表征是计算关注污染物在不同暴露途径下的风险值，并对评估结果进行不确定性分析[9-10]。据公式（2）计算绿洲区内地下水BaP的致癌风险值（表4）。

据美国联邦环保署集成风险信息系统（IRIS）和《地下水污染健康风险评估工作指南》（试行）中规定，若地下水中单个污染物致癌风险值超过10-6，就存在致癌风险。由表4可知，所有检出点位地下水中BaP的致癌风险值都超过风险可接受水平，可见污染区域内使用地下水会给人体带来的致癌风险，应引起有关部门的重视。

不确定性分析  本次评估的不确定性主要有两方面，一是暴露评估中未考虑皮肤接触、吸入气态污染物等暴露途径，可能低估了健康风险;二是由于缺乏相关统计数据，暴露评估和风险评估中采用的暴露参数基本为《中国人群暴露参数手册》中整个西北地区人群暴露参数，未根据当地居民实际情况进行修正，可能造成健康风险过高或过低[11]。

计算风险控制值  据地下水环境调查评价资料，采用风险评估方法计算出的关注污染物浓度限值[9-10]。计算公式如下：

4  结论与展望

（1） 和田河流域绿洲区地下水37项有机物中只有苯并[a]芘被检出，检出率为13.3%，所有检出点位地下水中苯并[a]芘的含量均超过标准限值。相比于疆内其他地区和东部发达地区，绿洲区地下水BaP超标率较高，由此推断该区地下水中苯并[a]芘来源复杂。为解决当地地下水苯并[a]芘超标问题，从污染源和土沉积物地球化学性质两方面进行污染源识别可作为下一步的工作方向。

（2） 健康风险评估结果显示，绿洲区地下水中苯并[a]芘在饮用地下水暴露途径下致癌风险值均超过可接受水平，对人体健康有一定影响。通过模型计算得出地下水风险控制值3.76E-5 mg/L，为绿洲区地下水的污染治理提供依据。后期还可进行污染区域居民疾病情况调查，加强地下水中苯并[a]芘与人体健康的相关性分析。

参考文献

[1]    李学礼，孙占学，刘金辉.水文地球化学[M].北京：原子能出版社，    2010.

[2]    汪珊，孙继朝，张宏达，等.我国水环境有机污染现状与防治对策    [J].海洋地质动态，2005，21（10）：5-10.

[3]    刘菲，王苏明，陈鸿汉.欧美地下水有机污染调查评价进展[J].地    质通报，2010，29（6）：907-917.

[4]    石建省，王昭，张兆吉，等.华北平原地下水有机污染特征初步分    析[J].生态环境学报，2011，20（11）：1695-1699.

[5]    詹志薇.珠江三角洲典型地区地下水有机污染物环境影响及其   脆弱性评价[D].广州：华南农业大学，2016.

[6]    张帅.豫北平原地下水有机污染特征及健康风险评价研究[J].郑  州：华北水利水电大学，2016.

[7]    李玲，周金龙，齐万秋，等.和田河流域绿洲区地下水中氟的分布    特征及形成过程[J].干旱区资源与环境，2019，33（1）： 112-118.

[8]    邹卉，张斌，万正茂，等.污染地下水的健康风险评估研究进展与    启示[J].环境与发展，2015，（1）：1-4.

[9]    中华人民共和国环境保护部.地下水污染健康风险评估工作指   南（试行）[S].北京：中国环境出版社，2014.

[10]  饶志，储小东，颜春，等.鄱阳湖平原浅层地下水有机污染物含量    特征与健康风险评价[J].地球与环境，2019，47（5）：662-670.

[11]  于云江，向明灯，孙朋.健康风险评价中的不确定性[J].环境与健    康杂志， 2011， 28（9）：835-838.