第一作者：Jiaxun Jiang
通讯作者：韩冬梅 研究员
通讯单位：中国科学院大学资源与环境学院
DOI:10.1016/j.watres.2024.122810
东北地区作为中国重要的粮食生产基地，由于长期过量施用化肥和农药，地下水一直受到潜在的污染。然而，对大规模农业活动造成的地下水新污染物污染的探索以及对人类健康和生态风险的评估却相对较少。本研究采集了中国东北典型农业区的地下水样本，调查了硝酸盐、全氟烷基和多氟烷基物质（PFASs）以及内分泌干扰化合物（EDCs）的污染程度，并将这些污染物的含量与中国其他地区进行了比较。在中国东北地区，强烈的农业活动造成的地下水硝酸盐污染非常普遍，在429个样本中，多达40.3%的样本硝态氮（NO3单键氮）浓度超过10毫克/升。采集的地下水样品中检测到 8 种 PFASs（3.7-7.1 纳克/升）和 11 种 EDCs（18,114.0-62,029.8 纳克/升）。本研究采用风险商数（RQ）法评估了生态风险，发现全氟辛烷磺酸（PFOS）的风险水平高于其他全氟辛烷磺酸类物质。东北地区地下水 EDCs 生态风险高于其他地区，其中邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）、双酚 A（BPA）的生态风险水平较高。在深层地下水（70-100 米深）中检测到了硝酸盐、全氟辛烷磺酸（PFAS）和二氯乙烷（EDC），这表明深层含水层可能受到人类活动造成的污染物的严重威胁。化肥、农药、生活废水和工业废水是农业区地下水污染物的主要来源。在农业区的地下水中广泛检测到工业来源的 EDCs，这表明这些污染物在地下水系统中的迁移非常活跃。地下水监测和污染防治工作迫在眉睫，尤其是针对新出现的污染物。这项研究可为世界上其他受密集农业活动影响的农业区提供重要的警示和水资源管理参考。
Fig. 1. Sampling sites and locations in Northeast China. (SH-Suihua; CC-Changchun; SY-Shenyang; JM-Jiamusi; SP-Siping; SYS-Shuangyashan; HH-Heihe; HA-Harbin; QQ-Qiqihar; JX-Jixi; BC-Baicheng; DQ-Daqing; JL-Jilin; MD-Mudanjiang; QT-Qitaihe; YC-Yichun; HG-Hegang; FX-Fuxin; SHY-Shenyang; DL-Dalian).
Fig. 2. NO3-N concentrations of groundwater samples collected from two investigation areas of Northeast China.
Fig. 3. Spatial distribution (a) and detection rates (b) of NO3-N in groundwater in Northeast China.
Fig. 4. Concentration ranges of PFASs in groundwater in two selected investigation areas of Northeast China. (a) - Concentration of different types of PFASs in groundwater; (b) - Concentration of PFASs in groundwater at different sampling points.
Fig. 5. Ecological risk (a-PFASs, b-EDCs) and human health risk (c) assessment of emerging contaminants in groundwater in two selected investigation areas of Northeast China.
Fig. 6. Distribution (a) and concentration ranges (b) of PFASs in groundwater from industrial areas (red line) and non-industrial areas (blue line) of different watersheds in China (Data sources are provided in Table S1). The points on the line represent the mean values.
本研究采用实地采样和分析测试的方法，揭示了中国东北地区地下水中硝酸盐、全氟辛烷磺酸和二氯乙烷的含量和分布情况。对人类健康和生态风险进行了评估，进一步探讨了典型污染物在农业区的迁移模式。得出以下结论
1)中国东北地区普遍存在硝酸盐污染，NO3-N 超过 10 mg/L 的检出率达到 40.3%。主要来源为化肥中的 NH4、土壤中的 N、粪便和粪便废弃物。
2)在地下水中检测到 8 种 PFAS，其中 PFOA、PFOS 和 PFBA 是主要污染物。尽管大多数 PFASs 可能来自农药和生活废水，但 PFOS 的工业来源对中国东北地区地下水污染造成了更大的生态风险。
3)与中国其他地区相比，东北地区的 EDCs 生态风险更高。DBP、DEHP、BPA 和 E2 被列为高生态风险等级。在农业区检测到了工业来源的 EDCs，这表明地下水流系统促成了这些污染物的迁移。
4)化肥、农药、生活废水和工业废水是东北农业区地下水污染的重要来源。与中国其他地区相比，大规模集约化种植可能导致东北地区地下水中新出现的污染物浓度更高。
东北地区地下水中普遍存在硝酸盐、全氟辛烷磺酸和 EDCs 污染，其中 EDCs 的生态风险相对较高。应采取措施减少塑料薄膜的使用以及农业区化肥和农药的用量。工业园区和大型生产厂附近地区应加强饮用水水质的监测和管理，同时引进先进技术，提高污水处理效率。同时，对东北地区的地下水污染物进行长期监测和追踪也是非常必要的。这些措施将有助于水资源的保护和污染控制，对当地农业发展和粮食安全产生积极影响。
Jiaxun Jiang, Dongmei Han, Yi Xiao, Xianfang Song, Occurrence, migration, and assessment of human health and ecological risks of PFASs and EDCs in groundwater of Northeast China, Water Research, 2025, https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122810
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