考虑参数不确定性的地下饮用水源地水质健康风险评价

首先引入环境健康风险评价模型,考虑模型中部分参数的不确定性,采用三角模糊数表征暴露参数的区间范围,选取风险管理易接受的可信度水平对暴露参数的区间数进行转化,建立基于三角模糊数的水质健康风险评价模型,对饮用水源地地下水中化学致癌物和非致癌污染物通过饮水途径、皮肤接触和呼吸途径所致健康危害的风险率进行了分析与计算。以盘锦市6个地下饮用水源地的水质分析资料为例,应用上述水质健康风险评价模型,分别对水中化学致癌物和非致癌物经饮水、皮肤接触和呼吸途径所致人体健康风险进行评价。结果表明致癌物对人体健康危害远大于非致癌物,非致癌物所致人体健康风险不受关注。污染物经饮水途径所致人体健康危害大于呼吸途径和皮肤接触途径,呼吸途径和皮肤接触途径所致人体健康风险可以忽略。化学致癌物所致人体健康危害排序为Cr⁶⁺ >As>Cd,非致癌物所致人体健康风险排序为氟化物>铅>铜>锰>锌>铁>汞>氨氮>氰化物>挥发酚。水源地中大洼水源地存在的致癌风险率最大,其次是兴一和兴南水源地,石山、高升和盘东水源地存在的致癌风险最小。据此可确定各饮用水源地水中污染物的主次及治理的优先顺序,为饮用水源污染的风险管理提供依据。     

南水北调东线工程通水后沿线湖泊水质评价

为了解南水北调东线工程通水后沿线湖泊水质状况,于2015年6月(枯水期)采集了东平湖4个地表水样品和7个地下水样品,测定了其中As、Cd、Cr、Cu、F、Hg、Mn和Pb等8种元素的含量,采用综合污染指数法、综合水质评分法和健康风险评价模型评价了水环境质量和健康风险。结果表明,地表水中重金属浓度多数满足地表水环境质量标准I类,其中Hg污染相对较重;地下水中重金属浓度多数满足地下水质量标准III类及以上,其中F和Mn污染相对较重。4个地表水采样点综合污染指数均小于1,表明其水质优良;地下水中3个采样点的综合水质评分小于2.5,水质良好,4个采样点的综合水质评分大于4.25,水质较差。地表水的平均健康风险为9.18×10~(-5)a~(-1),地下水的平均健康风险为8.16×10~(-5)a~(-1),均为III级中风险。     

南水北调东线工程通水后东平湖水质评价

为了解南水北调东线工程全线通水后东平湖水质状况,于2015年6月（枯水期）采集了东平湖4个地表水样品和7个地下水样品,测定了其中As、Cd、Cr、Cu、F、Hg、Mn和Pb等8种元素的含量,采用综合污染指数法、综合水质评分法和健康风险评价模型评价了其水环境质量和健康风险,结果表明：地表水中重金属浓度多数满足地表水环境质量标准I类,其中Hg污染相对较重,地下水中重金属浓度多数满足地下水质量标准III类及以上,其中F和Mn污染相对较重;4个地表水采样点综合污染指数均小于1,表明其水质优良,地下水中3个采样点的综合水质评分小于2.5,水质良好,4个采样点的综合水质评分大于4.25,水质较差;地表水的平均健康风险为9.18×10-5a-1,地下水的平均健康风险为8.16×10-5a-1,均为III级中风险。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

汾渭平原典型城乡PM2.5中多环芳烃特征与健康风险

为查明汾渭平原典型城乡地区重度污染天气PM_2.5中多环芳烃（PAHs）污染特征及其人群健康效应,本文于2018—2019年冬季分别选取西安和陇县作为城乡对比参照点,采集了重度污染天气PM_2.5颗粒态气溶胶样品。利用气相色谱—质谱联用仪（GC-MS）检测样品中具有“三致效应”的15种PAHs含量及组分特征,使用特征比值法及主成分法进行PAHs源解析,并分析了气象因素对PAHs质量浓度的可能影响,通过对苯并芘（BaP）等效毒性浓度和终生超额致癌风险度（ILCR）的计算,对人群健康风险进行评估。结果表明：西安与陇县在重度污染天气条件下PM_2.5中15种PAHs总平均质量浓度分别为243.78 ng/m³、609.39 ng/m³,其中4~6环PAHs占比最高;且PAHs浓度与气温、气压及风速呈显著负相关,与相对湿度则无明显相关性。西安PAHs污染主要来自燃烧源与交通排放源,而煤炭及生物质燃烧是造成陇县PAHs质量浓度偏高的主要原因。健康风险评估结果显示,重污染天气下陇县人群通过呼吸引发的致癌风险要高于西安,女性致癌风险高于男性,成人致癌风险高于儿童,且两地区成人ILCR值均超过风险阈值,存在潜在致癌风险,儿童则无明显致癌风险。     

城镇化流域地下水氮素组成特征及来源解析

为揭示城镇化地区地下水氮素组成特征及来源,以深圳市坪山区麻雀坑水流域为研究区域,分别于2020年9月（丰水期）和2020年12月（枯水期）采集民井、采样井和基坑地下水样品并分析样品中氮素的组成特征,联合硝酸盐氮氧同位素和氨氮氮同位素示踪技术,识别氮素的主要来源及转化过程,结合稳定同位素源解析模型,计算不同硝酸盐来源的贡献比。结果表明：1）麻雀坑水流域地下水氮素的主要赋存形态为NO-3-N,其次是NH4+-N。NO-2-N质量浓度相对较低,平均在“三氮”中所占的比例仅为1.2%,氮素质量浓度的季节变化不显著;2）同位素示踪信号显示地下水氮素的主要来源为污水与粪便,氮的转化过程以硝化作用为主;3）稳定同位素源解析模型结果显示,丰、枯水期地下水硝酸盐不同来源的平均贡献率排序相同,为污水与粪便>土壤氮>大气氮沉降>肥料,但贡献率大小不同。丰、枯水期源于污水与粪便的地下水硝酸盐贡献率分别为45%和74%,民井与采样井、基坑地下水中硝酸盐来自污水与粪便的比例分别为68%和82%;4）已关闭养猪场的历史遗留氮素是区域地下水潜在的氮污染来源,并影响地下水氮素的转化过程,位于地下水排泄...     

克拉玛依大气降水化学组分及来源分析

利用2016年在克拉玛依酸雨观测站采集的降水样品，分析了降水中主要阴阳离子（F^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺）、重金属元素（Al、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg）、总碳总氮浓度特征及可能的来源。结果表明：该区降水pH值在5.1~6.88之间，雨量加权平均值为6.25，其中pH>5.6的样品占94%。降水中各离子雨量加权浓度的大小顺序为Ca²⁺> NH₄⁺> SO₄^2-> NO₃^-> Cl^-> Mg²⁺> Na⁺>K⁺>F^-，表现出了内陆性大气降水的特征，其中Ca²⁺是最主要的阳离子，年均值为182.09 μeq·L^-1，SO₄²是最主要的阴离子，年均值为87.28 μeq·L^-1，表明硫酸盐是该地区降水中的主要致酸物质。降水中总离子浓度秋季最高，春夏次之，冬季最低，其中SO₄²、NO₃^-、NH₄⁺、Ca²⁺、Na⁺浓度变化明显。相对酸度（FA）和中和因子（NF）计算结果表明99.5%的降水酸度被碱性成分中和，其中Ca²⁺的中和能力最强，其次是NH₄⁺。降水中重金属元素Zn的均值最大，其次是Fe，最小的是Pb，与国内外城市比较，克拉玛依大气降水中大部分重金属含量都不高，其降水中有毒重金属污染较轻。可溶性总碳（DTC）、可溶性有机碳（DOC）和可溶性无机碳（DIC）浓度变化范围大，分别为1.62~9.97 mg·L^-1、1.62~7.19 mg·L^-1和0~3.75 mg·L^-1，平均浓度分别为4.37 mg·L^-1、3.60 mg·L^-1和0.78 mg·L^-1，可溶性总氮（DTN）的浓度变化范围为0.64~8.01 mg·L^-1，年均含量为2.69 mg·L^-1，都与降水量呈负相关关系，而DOC和DTN的湿沉降通量与降水量呈明显的正相关关系。基于相关性分析表明，SO₄^2-和NO3^-主要来自燃煤和化石燃料燃烧，Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺主要来自风沙、扬尘，大气中铵类化合物主要以铵的硝酸盐形式存在。各重金属元素之间相关性差异较大，重金属主要污染源为金属冶炼、燃煤及人为活动。克拉玛依大气降水的化学组成特征主要受人为活动、化工生产、燃煤以及沙尘活动等影响。     

塔里木盆地西部地下水水质评价及氟化物富集特征 ——以阿克陶县为例

为研究塔里木盆地西部地下水水质状况及氟化物富集特征,以阿克陶县为例,采集并分析该地区3个含水层的地下水水样。运用改进后内梅罗评价和健康风险评价模型对该地区地下水进行评估,接着研究氟化物的富集机制。结果表明:通过改进后内梅罗水质评价,可知研究区较多地下水含水层采样点水质分布在Ⅱ类水和Ⅲ类水之间,但也存在个别含水层水样为Ⅳ类水;经健康风险评价模型分析,氟化物和氯化物在浅层水、中层水和深层水中所引起的总体健康风险(成人:1.28×10~(-6)a~(-1)、1.02×10~(-6)a~(-1)和9.36×10~(-7)a~(-1),儿童:1.63×10~(-6)a~(-1)、1.30×10~(-6)a~(-1)和1.19×10~(-6)a~(-1))低于美国环境保护署(US EPA)推荐最大可接受风险值。浅层、中层和深层地下水水样氟化物超标率分别为57.14%、40.00%和60.00%,均值都超过限值(1.0 mg·L~(-1))。研究区地下水氟化物富集具有偏向碱性、富含Na~+、缺乏Ca~(2+)的特点,岩石风化、硅酸盐矿物溶解和离子交换对氟富集起促进作用。     

巴丹吉林沙漠地下水流场的宏观特征

黑河流域下游盆地与周边地区的水力联系是当地生态建设的关键问题。巴丹吉林沙漠与黑河流域下游盆地存在长达180 km的交界线,由于水文地质调查程度低,其地下水的流场不清楚,黑河流域下游天然水均衡账本中存在不确定因素。针对这个问题,在已有水文地质调查基础上,开展了巴丹吉林沙漠区域尺度的水位调查和钻孔勘探,获得461个已知水位点和63个水位约束点,绘制出巴丹吉林沙漠浅层地下水一级近似等水位线图。结果表明:研究区地下水位具有东南高、西北低的特点,水力梯度0.6‰~4.0‰,沙漠东南部地区的湖泊对地下水流场具有扰动作用,但没有改变宏观的地下水流向;第四系松散砂层是巴丹吉林沙漠浅层地下水的主要含水层,根据现有钻孔和物探资料,第四系沉积物在沙漠腹地较厚、边缘较薄,覆盖厚度普遍超过100 m,联通了沙漠和黑河流域下游地区的地下水;巴丹吉林沙漠的地下水补给黑河下游的古日乃湖、额济纳旗平原和拐子湖地区,地下水侧向出境流量为(0.61~1.97)×10⁸ m³·a^-1,其中进入古日乃湖平原的流量达到(0.33~1.06)×10⁸ m³·a^-1。计算结果仍然受到一些不确定因素的影响。     

蔬菜重金属暴露接触对大宝山矿区及周边居民的健康风险

通过36个土壤样品,32个灌溉水及120个蔬菜样品的调查研究,结果表明,广东韶关翁源县大宝山及周边的四个地区土壤、灌溉水及蔬菜中重金属含量都表现为:上坝>下坝>蓑衣坑>何屋。下坝、蓑衣坑及何屋通过食用蔬菜日均Pb、Zn、Cd、Cu摄入量均未超过FAO/WHO人均日摄入可允许限量标准。但上坝居民通过蔬菜摄入Pb和Cd的DI分别为PTDI的1.40和1.35倍。靶标危害系数(Target hazard quotients)THQ研究结果表明,何屋和蓑衣坑的蔬菜中几种重金属的THQ值均小于1,说明蔬菜途径摄入重金属对其居民健康风险很低。上坝居民通过蔬菜摄入的Pb和Cd的THQ均大于1,蔬菜途径重金属暴露接触对上坝居民健康具有潜在风险。居住在污染河流横石河下游的上坝居民面临严重的重金属接触暴露风险,显著高于对太平河上游及下游居民的健康风险。     

Risk of Fluoride-Rich Groundwater on Human Health: Remediation Through Managed Aquifer Recharge in a Hard Rock Terrain,South India

The main objective of the present research was to examine the risk of fluoride-rich groundwater in the Shanmuganadhi River basin, south India on human health. The non-carcinogenic risks were estimated into two classes: (1) risks associated with oral intake of water and (2) risks associated with dermal contact. Hazard Quotient for oral intake and dermal contact was separately calculated for adult men, adult women and children from the geochemical results of 61 representative samples collected from the wells constructed in hard rock aquifers during the post- (January-2018) and pre-monsoon (May-2018) seasons. The collected samples were analyzed immediately after the field work for all the major ions and fluoride. Finally, total hazard index was calculated for adults (men and women) and children to evaluate the risk. It directed that 41%, 49% and 74% of post-monsoon samples and 30%, 43% and 62% of pre-monsoon samples possessed a non-carcinogenic risk for men, women and children, respectively. Because the basin falls in the drought-prone region, the water supply for drinking and cultivation are commonly based on groundwater resources. The study revealed that the minerals such as apatite, fluorite, biotite and pyroxene in the hornblende–biotite gneiss formation contribute fluoride ions to the groundwater system due to water–rock interaction mechanism. The Durov diagram depicted that dissolution of silicate minerals and cation exchange are the foremost hydrogeochemical activities, which decide the overall chemical composition of groundwater in this region. The ionic concentrations including fluoride increased with respect to depth of occurrence of groundwater. Escalation of the water table due to monsoon recharge and artificial recharge through a check dam decreased the total dissolved solids and fluoride ion concentration. The investigation conducted around the existing check dam at Kaldurai village highlighted that the fluoride concentration is below the allowable limit of 1.5 mg/l (WHO in World health statistics 2017: monitoring health for the SDGs, Sustainable Development Goals. World Health Organization, Geneva, 2017) in the wells closer to the check dam toward the downstream side. The concentration increased with distance, which lead the groundwater unsuitable for consumption. Therefore, it is recommended to implement the managed aquifer recharge using check dams in the other parts of the basin to enrich the quantity and applicability of groundwater.

     

Dynamic evaluation of groundwater resources in Zhangye Basin

Groundwater resource is vital to the sustainable development of socio-economics in arid and semi-arid regions of Northwest China. An estimation of the groundwater resources variation in Zhangye Basin was made during 1985–2013 based on long-term groundwater observation data and geostatistical method. The results show that from 1985 to 2013, groundwater storage exhibited tremendous dissimilarity on temporal and spatial scale for the whole Zhangye Basin, especially before and after implementation of the water diversion policy. Trend of groundwater storage varied from quick to slow decline or increase. The accumulative groundwater storage decreased nearly 47.52×10~8 m~3, and annual average depletion rate reached 1.64×10~8 m~3/a. Among which, the accumulative groundwater storage of the river and well water mixed irrigation district decreased by 37.48×10~8 m~3, accounting for about 78.87% of the total groundwater depletion of the Zhangye Basin. Accumulative depletion of groundwater storage varied in respective irrigation districts. Though groundwater resources depletion rate slowed down from 2005, the overall storage in the whole basin and respective districts during 1985–2013 was still in a severe deficit such that, the groundwater resource was in a rather negative balance, which could threaten the local aquifer. This is the joint effect of climate change and human activities, however human activities, such as water diversion policy and groundwater exploitation, became increasingly intense. Our research results could provide a reasonable estimation for the groundwater balance in Zhangye Basin, providing a scientific basis for water resources unified planning and, this method can provide a relatively reliable way of estimation for large scale groundwater resources.     

新疆和田地区地下水资源及其可持续开发利用

和田地区地下水具有一定的开发潜力,但地下水的可开采资源量依地表水的开发程度不同而变化。如果地表水引水率维持现状,则地下水最大可开采量为地下水天然补给量的55.8%,截取的蒸发蒸腾量为604%,同时泉水的消减率为35.56%。若地表水的引水率达80%,渠系利用系数提高到0.55时,地下水最大可采量为天然补给量的59.7%,截取的蒸发蒸腾量为70%,而泉水的消减率为49.4%。地下水的开发必须与保护并重,首先应加强昆仑山区的冰雪资源和水源涵养林的保护,合理开发平原区地下水与地表水;其次应积极预防地下水的污染及可能产生的生态环境负效应;同时必须加强基础建设和能力建设,提高全民节水意识。     

柯鲁克湖水化学特征分析

柯鲁克湖目前是柴达木盆地内唯一的淡水湖。2012年10月采集了柯鲁克湖不同方向的表层湖水,分析了其总溶解固体（TDS）、pH、硬度及化学成分,与入湖河流性质进行对比,探讨了湖水的物质来源及影响因素。柯鲁克湖湖水整体呈弱碱性,属于硬度较高的淡水,湖水类型为Cl^-·SO₄^2--Na⁺·Ca²⁺型或以O.A.阿列金分类为Cl NaⅢ型水。pH值的整体变化较小,TDS及硬度在东西采样方向上变化显著。因降雨量小,湖水成分主要来源于地表河流及地下水输入的岩石风化产物。巴音河为主要入湖河流,河水性质不同于柯鲁克湖,属于HCO₃^--Ca²⁺型,造成两者差异的原因在于湖水发生强烈的蒸发-浓缩,湖水中的Ca²⁺和HCO₃^-以碳酸盐矿物的形式析出。     

Distribution of fluoride in surface water and a health risk assessment in the upper reaches of the Yongding River

The excessive exposure to high concentrations of fluoride in drinking water can lead to a serious disease called fluorosis. The upstream region of the Yongding River is an ecological protection area for Beijing. Some studies have reported that there is a high concentration of fluoride in the groundwater in this area. However, there are few data on the distribution of fluoride in surface water and health risk assessments in this area. In this study, the fluoride concentrations were determined by using the spectrophotometric method using data from 2013 to 2017 from 9 surface water quality monitoring stations in the upper reaches of the Yongding River. The health risks of fluoride were assessed using the approach developed by the United States Environmental Protection Agency(US EPA). The results indicated that the fluoride content in the drinking water ranged from 0.30 to 1.50 mg L~(-1), with an average of 0.86 mg L~(-1). In total, 22.7% of the analyzed samples exceeded the Chinese limit of 1.0 mg L~(-1) for fluoride, and 5.5% of samples had less than the permissible limit of 0.5 mg L~(-1). Higher fluoride concentrations and fluorosis hotspots were found to be predominately located downstream of the Yanghe River close to the Guanting Reservoir, where 71.4% of samples exceeded the limit of 1.0 mg/L~(-1). The spatial distribution of high fluoride concentrations was found to be primarily determined by industry. The hazard quotient(HQ) index for children, teenagers and adults indicated that 19.6%, 15.6%, and 5.1% of the samples in the upper reaches of the Yongding River, respectively, posed health hazards to the associated groups. Furthermore, the HQ index more than 1 for children, teenagers and adults had values of 64.3%, 56.1%, and 19.4%, respectively, in samples from the downstream region of the Yanghe River. Therefore, there are potential risks of dental and skeletal fluorosis in the upper river reaches of the Yongding River. It is imperative to take measures to reduce the fluoride pollution in surface water and control fluorosis. Action should be taken to improve the disposal of industrial waste.     

天山哈密榆树沟流域地下水化学特征及其来源

根据天山哈密榆树沟流域地下水的pH 值、总可溶性固体（TDS）、电导率（EC）和主要化学离子的测定,运用综合特征描述法、三角图示法、相关性分析和主要离子比值法,探讨了流域地下水的水化学特征及其形成原因。分析结果表明：地下水的pH 值为中性略偏碱性;阳离子中Ca²⁺ 质量浓度含量最高,阴离子中HCO₃^-浓度最高,阳离子质量浓度序列为Ca²⁺ >Na⁺ >Mg²⁺ >K⁺,阴离子质量浓度序列为HCO₃^->SO₄^2- >Cl^- >NO₃^-;该流域地下水主要离子类型为HCO₃^--Ca²⁺ ;TDS 含量分别为104.33 mg·L^-1和99 mg·L^-1,属于弱矿化度水;地下水中离子组成主要受碳酸盐风化作用的影响。     

党河流域敦煌盆地地下水补给与演化研究

综合应用水文地球化学指标和稳定同位素技术研究了党河流域敦煌盆地地下水补给和演化规律。岩盐、石膏及芒硝等矿物的溶解对Na⁺、Ca²⁺、Cl^-及SO₄^2-离子浓度影响较大。阳离子交换作用明显,地下水中Mg²⁺和Ca²⁺浓度增加,并与碳酸盐发生沉淀,导致HCO₃^-减少。地下水的δ¹⁸O值介于-12.1‰~-7.5‰,δ²H值变化范围为-84.3‰~-61.5‰,指示了盆地不同地带地下水补给来源不同。潜水δ¹⁸O和δ²H数值随着地下水径流路径方自西南到东北越来越富集,反映了蒸发浓缩效应,南湖、盆地南部潜水同位素与河水相近,体现了现代补给。相比之下,承压水稳定同位素相对贫乏,指示过去寒冷时期的补给。该研究可以为敦煌区域地下水资源规划和管理提供一定的借鉴意义。     

基于水化学和同位素评价马莲河下游地下水补给河水的时空变化

准确评价地下水对河水的补给量是流域水资源量管理和合理利用的基础。在马莲河流域下游采集不同季节地表水和地下水样品75组，利用Cl^-、电导率（EC）和D、¹⁸O同位素多方法联合评价，识别了地下水补给河水的位置、补给量及其季节变化。结果表明：马莲河水EC和Cl^-质量浓度沿着流向均呈降低趋势，δD和δ¹⁸O值沿流向减小。雨季EC和Cl^-质量浓度最低，δD和δ¹⁸O值最高。地下水各组分浓度均低于河水，时空变化不明显。地下水单宽排泄量存在时空变异，上段和下段为地下水强排泄区，中段地下水排泄较弱，不同季节地下水排泄量占总排泄量的72.20%～95.07%。雨季地下水单宽排泄量显著降低，河水中基流比例由雨季前期的68.89%降至29.43%。整体上，地下水补给河水季节变化明显，而空间变化规律较为稳定。研究成果有利于深入认识河水和地下水的相互作用机制，并为当地水资源利用提供基础依据。