陆浑水库饮用水源地水体中金属元素分布特征Word文档格式.docx
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Ni
Pb
Zn
pH
平均值(本研究)
145.12
3.60
0.72
8.13
3.93
30.05
0.026
1.57
159.04
6.52
0.70
7.73
8.16
最大值(本研究)
200.27
5.57
0.95
9.51
5.81
69.05
0.077
1.70
170.69
9.91
0.83
14.12
8.25
最小值(本研究)
89.53
2.06
0.49
7.23
2.07
12.47
0.002
1.41
151.42
1.25
0.61
2.09
8.10
标准差(本研究)
32.67
0.87
0.13
0.58
1.29
14.45
0.019
0.08
5.09
2.55
0.06
2.82
0.04
变异系数(本研究)
0.23
0.24
0.17
0.07
0.33
0.48
0.73
0.05
0.03
0.39
0.09
0.37
0.01
GB3838-2002
—
50.00
5.00
1000.00
300
0.10
100
70
20
6~9
GB5749-2006
200
10
5
50
1000
1
6.5~8.5
三峡水库[31]
2.055
0.038
0.472
1.740
1.082
128.289
丹江口水库[32]
203.69
11.08
1.17
6.29
13.32
19.14
5.69
1.73
10.59
2.02
钱屯水库,云南[33]
0.6
33.1
13.3
357.7
44.6
4.4
20.9
清涧美水库,云南[33]
8.1
1.4
32.0
9.7
301.5
239.0
3.2
9.5
文笔海水库,云南[33]
5.4
0.8
32.2
12.2
5.7
0.7
11.5
Karanja水库,印度[34]
210.8
585.4
225.2
777.7
1103.0
210.3
Polyphytos水库,希腊[35]
1.6
2.4
3.0
43.2
17.1
22.2
5.1
34.7
7.1~9.4
MaeThang水库,泰国[36]
1.2~8.3
1.1~1.56
0.017
0.24~0.7
46.2~68.2
0.96~446
0.01~0.08
5.9~6.9
KralkiziDam水库,土耳其[37]
2.39
0.036
22.06
2.83
58.63
15.75
2.56
5.02
DicleDam水库,土耳其[37]
1.61
0.030
18.58
2.12
62.07
15.86
1.84
41.2
BatmanDam水库,土耳其[37]
0.71
0.044
16.50
57.66
15.96
1.56
4.09
洛南钼矿开采区域地表水[38]
7
0.2
0.18
18
与国内外其它区域水库相比(表1),陆浑水库饮用水源地水体中Al和Cd浓度偏高,其中Al浓度是泰国MaeThang水库最大值的17.48倍,Cd浓度分别是三峡水库、泰国MaeThang水库、土耳其KralkiziDam水库、土耳其DicleDam水库和土耳其BatmanDam水库的18.95、42.35、20、24和16.36倍.陆浑水库饮用水源地水体中As和Cr浓度与其他大部分地区水库水体中元素浓度相当,Pb和Zn浓度在不同地区水库水体中波动较大.陆浑水库饮用水源地水体中Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn浓度远低于印度Karanja水库,Fe浓度远低于云南钱屯水库、清涧美水库,Mn浓度远低于云南清涧美水库,Zn浓度远低于三峡水库.此外,陆浑水库饮用水源地水体pH值的变化范围小于泰国MaeThang水库.不同水库水体中金属浓度和pH值的差异可能与它们所处不同的自然地质背景及受到不同人为活动的影响等因素有关,陆浑水库饮用水源地水体中Al和Cd浓度跟其他水库水体相比较高,说明陆浑水库可能受到了含Al和Cd污染源的污染.此外,与洛南钼矿开采区域地表水相比(表1),陆浑水库饮用水源地水体中Mo浓度是洛南钼矿开采区域地表水的883.56倍,进一步说明陆浑水库饮用水源地水体中Mo污染较严重.
从各元素浓度的空间分布特征(图2)可以看出,陆浑水库饮用水源地水体中金属浓度整个分布趋势为从西南向东北先递减后增加,浓度高值区域主要集中在水库上游和下游.元素Al、As、Cd、Cr、Cu、Fe、Hg、Mo、Ni、Pb和Zn浓度具有较明显的地域分布特征,Al、As和Pb浓度在水库下游水体中较高,浓度最大值分别出现在38、46、2、12、22、12、24、22、30、40、6和30号采样点,其中Al浓度在35和38号采样点超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定的标准限值.Cd和Ni浓度在水库上游和下游水体中较高,Cr和Hg浓度在水库东南侧水体中较高,Cu浓度在水库上游和桥北养殖区水体中较高,Fe浓度在水库上游水体中较高,Mo和Zn浓度在水库上游和中游水体中较高.Mn浓度无明显分布规律,且各采样点浓度差异较小.
采用Spearman相关系数分析陆浑水库饮用水源地水体中金属浓度和pH值的相关关系,结果如表2所示.从中可知,在0.05水平上,Cr与Hg之间、Mo与Zn之间呈显著正相关,平均相关系数分别为0.309、0.317,说明这几种元素之间的地球化学性质相近,且具有一定的同源性.在0.01水平上,As与Cu之间、Fe与Zn之间呈显著负相关,在0.05水平上,Cd与Mn之间、Hg与Pb之间、Mn与Pb之间呈显著负相关,Al和Ni与其他金属元素之间无显著性相关关系,说明其来源不同.此外,水库水体中金属元素与水体pH值之间无显著性相关关系,说明pH不是影响水库水体中金属浓度分布的主要影响因子.
2.2陆浑水库饮用水源地水体中金属元素健康风险评价
由陆浑水库饮用水源地水体中金属元素经饮用水和皮肤接触途径引起的平均个人年健康风险结果(表3)可知,陆浑水库的金属致癌风险较高,致癌性金属元素引起的成人和儿童平均个人年健康风险范围分别为9.96×
10-7~2.10×
10-4a-1和1.53×
10-6~2.80×
10-4a-1,风险最大值均超过国际辐射防护委员会ICRP(InternationalCommissiononRadiologicalProtection)推荐的最大可接受风险水平5.0×
10-5a-1,超标率分别为33.33%和35.87%.本研究中,金属元素经饮用水途径引起的健康风险(5.46×
10-12~2.80×
10-4a-1)均大于经皮肤接触途径引起的健康风险(3.36×
10-12~1.98×
10-4a-1),表明饮用水是主要的暴露途径,此结果与Zeng等对湘江地表水体中金属元素经饮用水、皮肤接触途径引起的健康风险研究结果相似.此外,金属元素对儿童暴露的健康风险是成人的1.34~1.53倍,表明与成人相比儿童是更加敏感的风险受体,这与王若师等对东江流域典型乡镇饮用水源地金属元素对成人和儿童造成的健康风险研究结果一致.
表3陆浑水库饮用水源地水体中金属元素经饮用水和皮肤接触途径引起的平均个人年健康风险
表3陆浑水库饮用水源地水体中金属元素经饮用水和皮肤接触途径引起的平均个人年健康风险/a-1Table3AveragepersonalannualhealthriskscausedbythemetalsbydrinkinganddermalcontactpathwaysinthedrinkingwaterfromtheLuhunReservoir/a-1
人群
项目
总风险
饮用水
皮肤
成人
最大值
4.52E-05
2.78E-05
3.14E-06
1.93E-06
2.10E-04
1.29E-04
2.71E-07
1.67E-07
6.30E-10
3.87E-10
5.35E-11
3.29E-11
3.41E-04
最小值
1.67E-05
1.03E-05
1.62E-06
9.96E-07
1.60E-04
9.84E-05
1.21E-07
7.46E-08
2.24E-10
1.38E-10
9.65E-12
5.94E-12
平均值
2.93E-05
1.80E-05
2.37E-06
1.46E-06
1.79E-04
1.11E-04
1.97E-07
4.26E-10
2.62E-10
2.33E-11
1.43E-11
1.39E-10
8.55E-11
6.58E-12
4.05E-12
1.81E-08
1.12E-08
2.69E-10
1.65E-10
3.21E-10
1.98E-10
2.55E-11
1.57E-11
3.61E-12
2.22E-12
5.46E-12
3.36E-12
1.61E-08
9.89E-09
3.39E-11
2.08E-11
2.36E-10
1.45E-10
3.78E-12
2.32E-12
4.78E-11
2.94E-11
6.08E-12
3.74E-12
1.69E-08
1.04E-08
1.77E-10
1.09E-10
2.73E-10
1.68E-10
1.40E-11
8.58E-12
儿童
6.05E-05
4.26E-05
4.21E-06
2.96E-06
2.80E-04
1.98E-04
3.63E-07
2.56E-07
8.43E-10
5.93E-10
7.16E-11
5.03E-11
4.81E-04
2.24E-05
1.58E-05
2.17E-06
1.53E-06
2.13E-04
1.50E-04
1.62E-07
1.14E-07
3.00E-10
2.11E-10
1.29E-11
9.09E-12
3.92E-05
2.76E-05
3.18E-06
2.24E-06
2.40E-04
1.69E-04
2.63E-07
1.85E-07
5.71E-10
4.02E-10
3.12E-11
2.19E-11
1.86E-10
1.31E-10
8.81E-12
6.20E-12
2.43E-08
1.71E-08
3.60E-10
2.53E-10
4.30E-10
3.03E-10
3.42E-11
2.40E-11
4.84E-12
3.40E-12
7.31E-12
5.14E-12
2.15E-08
1.52E-08
4.54E-11
3.19E-11
3.16E-10
2.22E-10
5.06E-12
3.56E-12
6.40E-11
4.50E-11
8.14E-12
5.73E-12
2.26E-08
1.59E-08
2.37E-10
1.66E-10
3.65E-10
2.57E-10
1.87E-11
1.31E-11
根据表3,由致癌性金属元素经饮用水和皮肤接触途径引起的平均个人年健康风险以Cr最大,As次之,Cd最小,Cr引起的平均个人年健康风险占致癌性金属总风险的85%,其次为As(13.87%)和Cd(1.13%).各采样点中,Cr引起的平均个人年健康风险(9.84×
10-5~2.80×
10-4a-1)超过最大可接受风险水平5.0×
10-5a-1达1.97~5.6倍,As引起的平均个人年健康风险(1.03×
10-5~6.05×
10-5a-1)中部分值超过最大可接受风险水平,超标率为3.80%,而Cd引起的平均个人年健康风险(9.96×
10-7~4.21×
10-6a-1)均低于最大可接受风险水平.此外,陆浑水库饮用水源地水体中金属总健康风险均超过最大可接受风险水平,主要原因是Cr和As致癌风险较高.由此可见,Cr和As是陆浑水库饮用水源地的主要致癌污染因子,应作为研究区水环境健康风险管理的重点.
非致癌性金属元素经饮用水和皮肤接触途径引起的平均个人年健康风险大小表现为Al>
Mo>
Cu>
Pb>
Ni>
Hg>
Fe>
Zn>
Mn,风险水平集中在10-12~10-7a-1,健康风险均低于致癌性金属元素引起的健康风险(相差3~5个数量级).其中,Al和Mo引起的平均个人年健康风险远大于其他元素,健康风险分别占非致癌性金属总风险的91.67%和7.88%.因此,在非致癌性金属元素中,Al和Mo应作为优先控制污染物.
3讨论
近几十年来,陆浑水库周边分布的钼矿和其他金属矿(铅矿、锌矿、金矿、铁矿等)采选企业矿业活
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- 浑水 饮用水 源地 水体 金属元素 分布 特征