地球科学|丁启振,周金龙等:新疆东部平原区地下水无机污染物空间分布、源解析及健康风险评价

学术   科学   2025-01-20 00:00   湖北  

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地下水是新疆东部平原区主要的、甚至唯一的饮用水源,地下水中无机组分的污染情况及其对人体健康的负面影响尚不明晰.对该区域183组地下水样品中常见无机组分浓度进行测定,运用GIS技术揭示污染物空间分布特征,以正定矩阵分解模型(PMF)进行源解析,基于USEPA健康风险评价模型的蒙特卡洛模拟(MCS)和PMF耦合量化潜在来源的健康风险.新疆东部平原区地下水水质主要受SO42‒和Cl的影响,分别有30.60%和17.49%的地下水超过国家生活饮用水标准限值(250 mg·L‒1),高值点集中位于巴里坤县三塘湖镇、高昌区东南部和鄯善县东部.PMF解析出溶滤‒蒸发浓缩作用、含水层岩性、农业活动、生物地球化学作用、氧化还原环境和地质环境背景6个地下水无机组分的潜在来源,贡献率分别为82.43%、7.64%、6.87%、1.96%、0.80%和0.30%.健康风险评价结果表明:Cl是危害人体健康的主要无机污染物,成人和儿童的非致癌风险可忽略不计,溶滤‒蒸发浓缩作用对区内成人和儿童非致癌风险的贡献率均 > 95.00%,考虑饮用水安全,应选择Cl地下水高值区为主要污染管理区.
以新疆东部平原区为研究区,研究了地下水中无机污染物的空间分布、来源及潜在健康风险.得出以下结论: 
(1)新疆东部平原区地下水无机组分浓度总体较低,局部超标,超标点位数量在空间上多大致呈北多南少的分布特征;SO42-和Cl-是影响地下水质量的主要污染物,高值点集中位于巴里坤县三塘湖镇、高昌区东南部和鄯善县东部. 
(2)在源解析中,确定了影响地下水无机组分浓度的6个因子.除农业活动(6.87%)为人为源外,溶滤‒蒸发浓缩作用、生物地球化学作用、含水层岩性、氧化还原环境和地质环境背景均为自然源,贡献率为93.13%. 
(3)对于儿童和成人,非致癌风险可忽略不计.地下水中的Cl-是威胁人体健康的主要无机污染物.成人和儿童的敏感性分析表明:BWL对风险评价结果均具有负敏感性,而IRC对风险评价结果表现为正敏感性,且C对风险评价结果的敏感性最强.自然因素中溶滤‒蒸发浓缩作用是人群非致癌风险的主要决定因素,对成人和儿童非致癌风险贡献率均 > 95%.从饮用水安全角度考虑,应选择Cl-地下水高值区为主要污染管理区.
图1 新疆东部平原区地理位置、地层分布(a),2020年的土地利用类型、地下水等水位线、取样点分布(b),水文地质剖面(c.改自陈鲁, 2014白铭等, 2015)
图2 地下水中TDS(a)、TH(b)、pH(c)、Cl(d)、SO42‒(e)、Fe(f)、F(g)、NO3(h)、NH4+(i)、NO2(j)空间分布

图3  潜在污染源对成人(a)和儿童(b)健康风险的贡献



文章刊登在《地球科学》第49卷第11期

丁启振, 周殷竹, 周金龙, 曾妍妍, 孙英, 韩双宝, 刘江涛, 2024. 新疆东部平原区地下水无机污染物空间分布、源解析及健康风险评价. 地球科学, 49(11): 4008-4021. doi: 10.3799/dqkx.2023.152

Ding Qizhen, Zhou Yinzhu, Zhou Jinlong, Zeng Yanyan, Sun Ying, Han Shuangbao, Liu Jiangtao, 2024. Spatial Distribution, Source Apportionment and Health Risk Assessment of Inorganic Pollutant in Groundwater in Eastern Plain of Xinjiang. Earth Science, 49(11): 4008-4021. doi: 10.3799/dqkx.2023.152

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