地表水(SW)和地下水(GW)是新疆准噶尔盆地南缘居民的重要供水水源。自然因素(如水岩相互作用、水文地质条件)和人为活动(如城市污水排放、矿产资源开采)是影响地表水和地下水质量的两个重要因素,饮用水安全是紧迫的环境和社会问题。
近日,大宝88娱乐网平台mn水利与土木学院周金龙教授团队在国际环境管理学领域的权威期刊《Journal of Environmental Management》发表“Spatial distribution, source apportionment and health risk assessment of inorganic pollutants of surface water and groundwater in the southern margin of Junggar Basin, Xinjiang, China”。
本研究集40组地表水和596组地下水样品,分析地表水和地下水无机污染物的分布特征、来源和健康风险。结果表明:(1)Hg和SO42-分别是地表水和地下水中超标率最高的指标,超标率分别为30.0%和24.7%。高Hg地表水主要分布在玛纳斯县和乌鲁木齐市附近,高SO42-地下水主要分布在准噶尔盆地南缘西北部和中部(图1);(2)无机污染物源解析确定地质背景、城市污水排放、水岩相互作用、地质环境、地质构造和工业排放是地表水中无机污染物的潜在来源,贡献率分别为1.2%、10.0%、43.6%、35.1%、6.3%和3.8%。地质背景、城市污水处理、水岩相互作用、地质环境和含水层埋藏深度是地下水的潜在污染源,贡献率分别为0.7%、9.6%、77.6%、11.1%和1.0%(图2、图3)。(3)概率健康风险评估表明,地表水和地下水中的无机污染物Cl-和As是造成健康风险的主要因素(图4、图5)。成人和儿童的非致癌风险可以忽略不计,而致癌风险不可忽略。进一步量化潜在污染源对健康风险的贡献,得到居民健康风险主要来源于自然因素。本研究成果为提高区域水质和健康风险管控水平提供科学支撑,建议污染分布区的水质改善工程应与污染监测系统相结合实施。
图1 地表水和地下水pH (a), Cl- (b), SO42- (c), TDS (d), F- (e), I- (f), Fe (g), Mn (h), As (i), Hg (j), Al (k), NO3--N (l) 水平分布
图2 地表水中无机成分来源解析,模型中各因素的贡献率(a)、各指标对因素的贡献率(b)、因素贡献率和皮尔逊相关分析(c)
图3 地下水中无机成分来源解析,模型中各因素的贡献率(a)、各指标对因素的贡献率(b)、因素贡献率和皮尔逊相关分析(c)
图4地表水中危险商(HQ)的概率分布,包括Cl- (a)、SO42- (b)、F- (c)、I- (d)、Fe (e)、Mn (f)、As (g)、Hg (h)、Al (i)、NO3--N (j)的:χ甘 (HI) 和致癌风险 (CR)
图5 地下水中:ι(HQ)的概率分布,包括Cl- (a)、SO42- (b)、F- (c)、I- (d)、Fe (e)、Mn (f)、As (g)、Hg (h)、Al (i)、NO3--N (j)的:χ甘(HI)和致癌风险(CR)
大宝88娱乐网平台mn水利与土木工程学院2020级博士研究生雷米、大宝88娱乐网平台mn地质调查局水文地质环境地质调查中心周殷竹高级工程师为共同第一作者,大宝88娱乐网平台mn水利与土木工程学周金龙教授、曾妍妍副教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金项目(42007161)的资助。