小店污灌区浅层地下水Cd-和Cr-分布特征及健康风险评价

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1、灌溉排水学报２０１５年４月第３４卷第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｒａｉｎａｇｅ文章编号：１６７２－３３１７（２０１５）０４－００３２－０６小店污灌区浅层地下水Ｃｄ（Ⅱ）和Ｃｒ（Ⅵ）分布特征及健康风险评价周长松，邹胜章，李录娟，夏日元（中国地质科学院岩溶地质研究所国土资源部岩溶动力学重点实验室／岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室，广西桂林５４１００４）摘要：为了解污灌区浅层地下水中重金属Ｃｄ和Ｃｒ的污染水平，在小店污灌区采集２２组地下水样品，采用常规的统计方法和健康风险评价模型，定量分析了２种重金属元素的质量浓度及空间分布特征，并评价了地下水中Ｃｄ、Ｃ

2、ｒ的健康风险水平。结果表明，地下水中Ｃｒ的平均质量浓度（１４．４μｇ／Ｌ）显著高于Ｃｄ（２．０６μｇ／Ｌ），但二者均未超过地下水环境质量三级标准。重金属质量浓度的高值区主要分布在灌溉渠附近。Ｃｄ与Ｃｒ的Ｓｐｅａｒｍａｎ相关系数为０．４９９，呈实相关。地下水中Ｃｄ的单项污染指数大于Ｃｒ，这与二者在地下水中的质量浓度关系相反。Ｃｒ经饮水途径的平均致癌风险约为Ｃｄ的９．２倍；２２个评价点中，Ｃｄ的年致癌风险水平均低于ＩＣＲＰ推荐的年最大可接受风险水平（５×１０－５），而Ｃｒ仅有８个评价点的致癌风险低于ＩＣＲＰ推荐的年最大可接受风险水平（５×１０－５），但均高于导则（ＨＪ２５．３

3、—２０１４）推荐的年最大可接受风险水平（１０－６）；Ｃｄ和Ｃｒ的总致癌风险系数为１５．３３×１０－６～－６，其中Ｃｄ的致癌风险贡献率为６％～４２％，显著低于Ｃｒ。１２３．１４×１０关键词：地下水；污灌区；重金属；小店；风险评价中图分类号：Ｐ６４１．８文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．１３５２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｇｇｐｓ．２０１５．０４．００８周长松，邹胜章，李录娟，等．小店污灌区浅层地下水Ｃｄ（Ⅱ）和Ｃｒ（Ⅵ）分布特征及健康风险评价［Ｊ］．灌溉排水学报，２０１５，３４（４）：３２－３７．０引言目前，我国污水灌溉面积已达３６１．８４万ｈｍ２，占灌溉总面积的７．３３％，其中９０％分布

4、在水资源严重短［１－２］缺的黄河流域及其以北的广大干旱半干旱地区。太原市小店区是我国北方半干旱地区较早引污灌溉的地区，污水水源主要来自生活污水，因其含有较多氮、磷、钾等营养元素而被用于浇灌旱地和水田。随着农业经济的进一步发展，农业需水量逐渐加大，原有的灌溉水源已不能满足小店区农业的发展需求，经过简单处理甚至未被处理的工业废水逐渐被用于灌溉。然而，工业污水中常含有Ｃｄ、Ｃｒ等致癌重金属，长期的污水灌溉使Ｃｄ、Ｃｒ在灌区农田土壤中不断积累，局部地段经土壤渗透、淋滤到浅水含水层中，对区内居民的安全饮水构成了潜在威胁。因此，开展小店污灌区地下水中重金属Ｃｄ、Ｃｒ污染特征和健康风险

5、评价研究具有一［３－５］定现实意义。目前，国内外学者对污灌区的研究主要集中在土壤重金属污染和作物减产等方面，珠江三［６］角洲污灌区土壤中Ｃｄ是该区污染程度最重的重金属，Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｕ以及Ｃｄ随采样深度的增加而逐渐减少；［７］污沈抚灌区土壤潜在生态风险为中等危害水平。但针对污灌区地下水中重金属污染特征及健康风险评价的研究鲜见。为此，基于小店污灌区水文地质、人类活动等基础资料的分析，开展地下水样品采集工作，采用统计方法和健康风险评价模型分析灌区地下水中致癌重金属Ｃｄ、Ｃｒ污染特征及引起的健康风险，以期为灌区范围内的居民饮水健康及地下水资源保护提供依据。收稿日期：２０１４－１

6、０－２１基金项目：国土资源部地质调查项目（１２１２３７１３１３０１００１，１２１２３７１３１３０１１０１，２００２３７１１２００２９）；中国地质科学院岩溶地质研究所基本科研业务费项目（１２１２３７１２８１００２６１）作者简介：周长松（１９８７－），男，江苏盐城人。硕士，研究方向为水文地质与环境地质。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｃｈａｎｇｓｏｎｇｓｘ＠１６３．ｃｏｍ３２１材料与方法１．１研究区概况研究区为太原市东南部引污灌溉区，该区横跨１镇２乡６个街道办事处，面积为２．９５×１０４２，其中灌ｈｍ溉面积为１．２９×１０４２，有效灌溉面积１．２７×１０４２，污水灌溉面积０．６７×１０

7、４２。区域总体地势北高ｈｍｈｍｈｍ南低、东高西低，其中西部和南部以平川、河流（汾河、潇河）阶地为主，东部和北部以山区、丘陵为主，平均海拔７７０ｍ。该区属于暖温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温９．６℃，年平均日照时数２６７５．８ｈ，年平均降水量４９５ｍｍ。区内地表覆盖有第四系冲洪积层，赋存松散岩类孔隙水。孔隙水根据埋深分为浅层孔隙水（０～５０ｍ）和中深层孔隙水（＞５０ｍ），浅层孔隙水水质、水位受气候条件和人类活动影响显著，为研究对象。研究区“十五”期间农业灌溉用水量６．１２×１０７３／ａ，其中污水灌溉量３．４９×１０７３／ａ，