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(xiǎn)模型；水安全

中圖分類(lèi)號(hào)：X523; X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(huì)生活。地下水水質(zhì)對(duì)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(wèn)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(xiǎn)監(jiān)測(cè)評(píng)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(duì)策等，體現(xiàn)了加強(qiáng)地下水人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)方面，尚缺乏針對(duì)地下飲用水源地進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)的研究，科學(xué)地量化評(píng)估地下水污染對(duì)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(guò)對(duì)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(cè)，評(píng)價(jià)地下水污染狀況，計(jì)算通過(guò)飲用途徑對(duì)人群造成的健康風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)水源地水質(zhì)進(jìn)行致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為飲用水源地水環(huán)境安全保障和健康風(fēng)險(xiǎn)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(shì)北東、南東高，西部低，地貌類(lèi)型多樣，可分為中山、低山、丘陵、平原四種類(lèi)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(zhǎng)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(lèi)型多，水量貧富懸殊，地下水主要?jiǎng)澐譃樗缮r類(lèi)孔隙水、碎屑巖類(lèi)裂隙孔隙水、碳酸鹽巖類(lèi)裂隙巖溶水和基巖裂隙水四種類(lèi)型。研究區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)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(kāi)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(jiàn)圖1，基本信息見(jiàn)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(jiàn)圖1。地下水樣品采集和保存按照《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T164—2020） 進(jìn)行。采樣過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀（ 美國(guó) YSI 公司） 測(cè)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(guò)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(yáng)離子和金屬或類(lèi)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(shí)驗(yàn)室待檢。陰離子用離子色譜儀（IC，930compactICFlex）測(cè)定，陽(yáng)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(cè)定。

2.2 地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)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(duì)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(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)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(lèi)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.3.1目標(biāo)污染物篩選

國(guó)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(gè)指標(biāo)在5個(gè)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(zhǎng)期累積對(duì)人體的危害，選取As和Cd兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，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(xiǎn)評(píng)價(jià)。

2.3.2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)對(duì)于支撐水質(zhì)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)暴露的主要途徑是飲水途徑，本次僅以飲水途徑對(duì)成人和兒童的影響進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

（1）暴露劑量的計(jì)算方法

飲水途徑的日均暴露劑量按照公式（1）計(jì)算，各項(xiàng)參數(shù)含義見(jiàn)下方說(shuō)明[1]。

ADD為致癌物的日均暴露劑量[mg/（kg·d）]，見(jiàn)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(xiǎn)指數(shù)，無(wú)量綱

（3）模型參數(shù)

健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型參數(shù)見(jiàn)表2 和表3。

（4）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)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(píng)價(jià)方法，對(duì)5 處水源地地下水質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)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(lèi)。咸寧燕廈鄉(xiāng)集中式飲用水水源地豐水期地下水綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅳ類(lèi)水，Zn 為Ⅳ類(lèi)，濃度為1.59 mg/L，達(dá)到Ⅳ類(lèi)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，枯水期地下水為Ⅲ類(lèi)水。銅鐘鄉(xiāng)清水村馮家泉水源地豐水期地下水為Ⅲ類(lèi)水，枯水期地下水為Ⅳ類(lèi)，Mn 為Ⅳ類(lèi)，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(lèi)水，豐水期和枯水期Ⅴ類(lèi)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(lèi)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?yàn)樗吹匚挥贔e、Mn 較高背景區(qū)，根據(jù)《湖北省地下水資源環(huán)境監(jiān)測(cè)成果報(bào)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(lèi)，可能來(lái)源于周邊農(nóng)業(yè)活動(dòng)中農(nóng)藥的使用，通過(guò)淋濾進(jìn)入含水層，對(duì)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(lèi)，可能來(lái)源于地表水體污染，以及人類(lèi)活動(dòng)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(lèi)，可能來(lái)自于含水層中氧化鐵礦物的風(fēng)化作用，并且人類(lèi)活動(dòng)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(lèi)活動(dòng)共同作用形成。

3.2地下水健康風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果分析

應(yīng)用上述評(píng)價(jià)模型及參數(shù)，計(jì)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(xiǎn)值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6 和表7。

3.2.1非致癌風(fēng)險(xiǎn)

5個(gè)水源地兒童飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)均小于1，均為低風(fēng)險(xiǎn)，潛在的非致癌風(fēng)險(xiǎn)很低，屬于風(fēng)險(xiǎn)可接受范圍[13-15]，健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)分別達(dá)1.07和1.16，為高風(fēng)險(xiǎn)，其余4個(gè)水源地均為低風(fēng)險(xiǎn)（表6）。

對(duì)比豐枯水期非致癌物質(zhì)的健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)值枯水期高于豐水期。各水源地中，非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)

5個(gè)水源地致癌物質(zhì)飲水途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)中，成人和兒童砷的致癌風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)兒童gt; 成人，兒童通過(guò)飲水的總致癌風(fēng)險(xiǎn)值略高于成人，說(shuō)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(xiǎn)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(duì)比評(píng)價(jià)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(gè)水源地的飲水途徑會(huì)對(duì)人體有較高致癌風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)比豐枯水期致癌物質(zhì)的健康風(fēng)險(xiǎn)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(gè)水源地各水源地枯水期大于豐水期。

3.2.3健康風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成

為了確定各水源地優(yōu)先控制污染物，對(duì)其地下水致癌健康風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成進(jìn)行了分析，各化學(xué)物質(zhì)對(duì)成人和兒童總非致癌風(fēng)險(xiǎn)見(jiàn)圖2 和圖3，從各指標(biāo)非致癌風(fēng)險(xiǎn)值在總非致癌風(fēng)險(xiǎn)值占比來(lái)看，豐枯水期各指標(biāo)的貢獻(xiàn)率一致。非致癌物風(fēng)險(xiǎn)均值排序?yàn)镕^-gt;Fegt;Mngt; Zngt;NO₃-N gt;Pbgt;NH₄-Ngt;Cu，地下水對(duì)成人非致癌危害主要由Fe、Mn 、F-和Zn 造成，四個(gè)指標(biāo)的非致癌風(fēng)險(xiǎn)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(duì)成人和兒童的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。

地下水對(duì)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(gè)水源地未檢出Cd，主要致癌風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)決策管理的重點(diǎn)。

劉松華等[9] 通過(guò)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(cè)數(shù)據(jù)，采用USEPA（ 美國(guó)環(huán)保署）推薦的健康 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)12個(gè)在用水源地水質(zhì)進(jìn)行了較為全面的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：2015—2019 年蘇州市集中式飲用水源地致癌風(fēng)險(xiǎn)均值為4.07×10^-5/a，非致癌風(fēng)險(xiǎn)均值為 3. 61×10^-9 /a，總風(fēng)險(xiǎn)均值為4.07×10^-5/a。致癌風(fēng)險(xiǎn)高于非致癌風(fēng)險(xiǎn)，且致癌風(fēng)險(xiǎn)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(duì)武漢市A、B、 C、D、E五個(gè)區(qū)所轄的1945個(gè)行政村進(jìn)行地下水抽樣調(diào)查，并采用美國(guó)環(huán)保局（USEPA） 推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)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(xiǎn)作出初步評(píng)價(jià)。結(jié)果表明武漢市農(nóng)村地區(qū)地下水總健康風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)，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(lèi)為主，地下水水質(zhì)指標(biāo)超Ⅲ類(lèi)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?yàn)樗吹匚挥贔e、Mn 較高背景區(qū)，Zn 可能來(lái)源于周邊農(nóng)業(yè)活動(dòng)中農(nóng)藥的使用，NH₄-N可能來(lái)源于地表水體污染，以及人類(lèi)活動(dòng)影響。

5個(gè)水源地兒童飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)均小于1，健康風(fēng)險(xiǎn)成人gt; 兒童，均為低風(fēng)險(xiǎn)，而成人飲水途徑的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)除總路咀水廠水源地豐枯水期致癌總風(fēng)險(xiǎn)值分別達(dá)1.07和1.16，為高風(fēng)險(xiǎn)，其余4 個(gè)水源地均為低風(fēng)險(xiǎn)?？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(gè)水源地的飲水途徑會(huì)對(duì)人體有較高致癌風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期的飲用也會(huì)對(duì)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(xiǎn)兒童略高于成人，說(shuō)明兒童受致癌物質(zhì)的危害更大。從健康風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率來(lái)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(lái)源。對(duì)于總路咀水廠水源地，建議當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門(mén)查明地下水污染來(lái)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）