石河子地區(qū)地下水優(yōu)先控制污染物的確定

范薇 周金龍 曾妍妍 賈瑞亮

摘要：為確定石河子地區(qū)地下水優(yōu)先控制污染物，采用綜合評分法對地下水中檢出的12種污染物進行優(yōu)先排序，選取污染物檢出率、生物累積性、生物降解性、潛在危害指數(shù)、是否為有毒化學(xué)品、是否為環(huán)境激素、是否為美國EPA優(yōu)先控制有機污染物、是否為中國優(yōu)先控制污染物、是否為持久性有機污染物9類評價指標，并根據(jù)指標權(quán)重計算各污染物的綜合得分，通過聚類分析，篩選出優(yōu)先控制污染物。研究表明：石河子地區(qū)地下水優(yōu)先控制污染物為汞和砷。

關(guān)鍵詞：地下水；優(yōu)先控制污染物；綜合評分法；潛在危害指數(shù)法；石河子地區(qū)

中圖分類號：X523

文獻標志碼：A

doi： 10.3969/j.issn.1000-1379.2018.04.016

我國有許多城市依靠地下水供水，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)和生活廢水大量排放，導(dǎo)致地下水污染嚴重。眾多有毒污染物對人體健康有嚴重影響，其中出現(xiàn)頻率較高、潛在危害較大的污染物更應(yīng)引起優(yōu)先關(guān)注。確定水環(huán)境優(yōu)先控制污染物可以為流域地下水污染治理和保護提供依據(jù)。優(yōu)先控制污染物的確定方法有很多種，本文選用結(jié)合潛在危害指數(shù)的綜合評分法來確定石河子地區(qū)地下水優(yōu)先控制污染物。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

石河子地區(qū)位于新疆天山北麓中段、古爾班通古特沙漠南緣，地理坐標為東經(jīng)84°58'-86°24'、北緯43°26'-45°20'。該區(qū)屬大陸性干旱氣候區(qū)，年降水量180～270mm，降水量少且分布不均，由北向南遞增；年水面蒸發(fā)量1000～1500mm，蒸發(fā)量由北向南遞減，且隨高度的增加而減少。

研究區(qū)內(nèi)地下水補給源主要為河道水及渠水的滲漏，其次為田間灌溉水、春融水、平原水庫水和降水人滲補給。地下水徑流條件與所處巖性有關(guān)，由南向北隨著含水層顆粒變小，透水性減弱，徑流條件變差。地下水的排泄方式為泉水溢出、蒸發(fā)蒸騰、人工開采和側(cè)向流出。

1.2 地下水水樣采集與測試

地下水采樣點分布于石河子地區(qū)平原區(qū)，控制面積為2534km2。采樣時間為2014年8月，共采集地下水水樣23組。水樣嚴格按《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HL/T164-2004）進行采集、保存、送樣。

水樣測試由中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所礦泉水檢測中心完成，檢測項目的選擇依據(jù)《地下水環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)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、總六六六、六氯苯、χ-六六六、βp-六六六、γ一六六六、δ-六六六、總滴滴涕、p，p'-DDE、o，p'-DDT、p，p'-DDD、p，p'-DDT、苯并（a）芘，共38種有機物和鉛、鋅、鐵、錳、六價鉻、鎘、汞、砷8種重金屬。采用TracedsqGCMS-QP2010氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀測定有機物，采用iCAP6300等離子體發(fā)射光譜儀測定重金屬。

1.3 綜合評分法

采用綜合評分法來確定優(yōu)先控制污染物，選取9個指標，其中3個單項指標可以定量評價，其余6個不易定量的單項指標（生物降解性、是否為有毒化學(xué)品、是否為環(huán)境激素、是否為美國EPA優(yōu)先控制污染物、是否為中國優(yōu)先控制污染物、是否為持久性有機污染物）采用定性數(shù)量化的方法進行賦值。在單項指標定量計算基礎(chǔ)上，根據(jù)其重要性和可靠性劃分指標權(quán)重，結(jié)合指標權(quán)重確定各單項指標分值，最后對所有分值進行疊加，得出污染物的總分值。對污染物在環(huán)境中的檢出頻率廠賦值，分值分別為0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0；同理，對污染物的潛在危害指數(shù)Ⅳ進行賦值。由于化合物在正辛醇和水中的分配系數(shù)（Pχ/w）與生物富集有一定的相關(guān)性，因此根據(jù)正辛醇/水的分配系數(shù)的不同來表征生物累積性。對各因子的權(quán)重進行分級，具體指標及其權(quán)重、賦值見表l。在此基礎(chǔ)上，計算綜合評價值：

綜合評價值=fx25%+DxlO%+ExlO%+Nx12%+

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

（1）

最后，根據(jù)綜合評價值大小進行排序。

1.4 潛在危害指數(shù)法

本文采用潛在危害指數(shù)法來確定綜合評價法中的潛在危害指數(shù)（N），該法依據(jù)化學(xué)物的毒理學(xué)數(shù)據(jù)估計其對環(huán)境的潛在危害大小，并依此排序。

1.4.1 AMEG的計算

AMEG為化學(xué)物在環(huán)境介質(zhì)中允許的最大濃度，由毒理學(xué)數(shù)據(jù)估算得出。

急性毒性污染物的AMEGAH計算公式為

AMEGAH= 0.107/Dso

（2）式中：LDso為大鼠等實驗動物經(jīng)口給毒的半數(shù)致死量，若無此數(shù)據(jù)，可取與其接近的毒理學(xué)數(shù)據(jù)。

潛在“三致”物質(zhì)的AMEGAc=計算公式為

AMEGAc=（閾限值/420）×103

（3）式中：閾限值為T作場所空氣中有毒物質(zhì)的職業(yè)接觸限值，mg/m3。

1.4.2 潛在危害指數(shù)的計算

污染物的潛在危害指數(shù)（N）是依據(jù)AMEGAH和AMEGAc按公式推算出來的，計算公式為

N= 2aa'A +4bB

（4）式中：A為一般化學(xué)物的AMEGAH對應(yīng)的參數(shù)值；B為潛在“三致”物的AMEGAC對應(yīng)的參數(shù)值；a、a'、b均為常數(shù)項。

A、B值的確定原則見表2。

a、a'、b的確定原則：可以找到B值時，a=l；無B值時，a=2；化學(xué)物僅有急性毒性時，a'=1：有蓄積或慢性毒性時，a'=1.25；有A值時，b=1；無A值時，b=1.5。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)檢測結(jié)果

參考《地下水水質(zhì)標準（DZ/T 0290-2015）》及《生活飲用水衛(wèi)生標準（GB 5749-2006）》，對石河子地區(qū)地下水各污染物進行檢測分析（見表3），可知研究區(qū)地下水共檢測出6種有機污染物和6種重金屬。

2.2 綜合評分法的計算結(jié)果

各污染物的綜合評價值見表4。可知，污染物的綜合評價值為31.4～77.2，其中：Hg、As、γ-六六六的分值較高，Hg得分最高。

選用聚類分析方法K-means對綜合評價值進行分類，結(jié)果見表5。由表5可知，I類污染物綜合得分最高，包括Hg、As，由此可以認定石河子地區(qū)地下水優(yōu)先控制污染物為Hg和As。

2.3 討論

用單一的潛在危害指數(shù)法篩選污染物沒有考慮污染物在環(huán)境中的存在狀態(tài)，篩選結(jié)果并不客觀，且誤差較大。相比潛在危害指數(shù)法，綜合評分法不但能夠考慮污染物的多個方面，而且簡單易行。此次篩選采用結(jié)合潛在危害指數(shù)的綜合評分法，避免了單一方法的不足。

Hg、As等重金屬污染物可能與研究區(qū)內(nèi)工業(yè)廢水及垃圾排放有關(guān)。研究表明，燃煤電廠及各種燃煤工業(yè)鍋爐、廢物燃燒、鋼鐵生產(chǎn)、有色金屬冶煉等是Hg的主要來源，而As則主要源于研究區(qū)南部的煤系地層和土壤中累積的化肥、含砷農(nóng)藥等污染物、農(nóng)業(yè)灌溉、木材保存及含砷廢水的排放等。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，石河子地區(qū)地下水中的優(yōu)先控制污染物為Hg和As。進一步開展后續(xù)環(huán)境健康風(fēng)險的評估工作，對于實施流域地下水污染的環(huán)境健康風(fēng)險管理具有重要的意義。