长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价.pdf

第36 卷第3期2023年6 月长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价污染防治技术POLLUTION CONTROL TECHNOLOGYVol.36,No.3Jun.,2 0 2 3第36 卷第3期韦雨婷 2,黄娟 2,鲍琨l2（1.江苏省环境工程技术有限公司，江苏南京2 10 0 36；2.江苏省环保集团有限公司，江苏南京2 10 0 36)摘要：为了解长江流域最末端南通段的水源地水质状况以及潜在的健康风险水平，根据2 0 17 一2 0 2 1年南通段沿线4个集中式饮用水源地的例行监测结果,采用单因子评价法、改进的内梅罗评价法对其进行水质评价及变化趋势分析,并结合美国国家环境保护署（USEPA）推荐的健康风险评价模型，开展水质健康风险评价。结果显示：近年来长江南通段沿线水源地水质整体趋于逐年改善，且下游水环境质量相对上游提升较明显，其中氨氮指标降幅较为显著。水质健康风险评价表明，各水源地总健康风险水平呈逐年下降趋势，水质健康风险均在可接受范围内。各水源地化学致癌风险水平相同，但非致癌物质健康风险水平呈现逐年增加趋势，今后需要加强对非致癌性污染物尤其是高锰酸盐指数污染物的控制。关键词：长江南通段；地表水；饮用水源地；水质评价；健康风险评价中图分类号：X832Analysis of Water Quality and Health Risk Assessment of DrinkingWater Sources in Nantong section of Yangtze RiverWEI Yuting,HUANG Juan,BAO Kun.，(1.Jiangsu Environmental Engineering Technology Co.,Nanjing,210036,China;2.Jiangsu Provincial Environmental Protection Group Co.Ltd.,Nanjing,210036,China)Abstract:In order to understand the water quality statusand potential health risk level of the drinking water sources in Nantongsection of Yangtze River,health risk assessment of water quality was carried out based on the routine detection data of the drinkingwater sources were collected from 2017 to 2021.The water quality was evaluated and analyzed by single factor evaluation method andimproved Nemerow pollution index assessment method,combined with the US EPA health risk assessment model recommended byUS Environmental Protection Agency(USEPA).The results showed that the water quality of Nantong section of Yangtze River hasimproved year by year and the water quality of downstream improved more compared with the upstream,among which the ammonianitrogen index changed significantly.Water quality health risk assessment showed that the total health risk level of Nantong sectionof Yangtze River was decreasing year by year,which were all within acceptable limits.The level of chemical carcinogenic risk wasthe same in all drinking water sources,while the non-carcinogenic health risk level showed an upward trend,which was necessary tostrengthen the control of the non-carcinogenic pollutants especially the permanganate index pollutants in the future.Key words:Nantong section of Yangtze River;surface water;drinking water sources;water quality assessment;healthrisk assessment1研究背景饮用水安全问题与广大人民群众的身体健康和经济社会的可持续发展息息相关，是关系到国家长治久安以及全面建设小康社会的重要支撑 。近年来，我国对水源地的保护工作日益重视，水源地污染防治工作不断加强，虽然取得了显著成效，但水源地水质状况问题依旧突出 2 。以江苏省水源地水质状况为例，“十三五”期间（2 0 16 年一2 0 2 0文献标识码：A年）,江苏省县级及以上城市集中式饮用水水源地水质波动频繁，其中2 0 18 年和2 0 19 年水源地水质达标率连续两年下滑，并且水源地水质超标指标呈收稿日期：2 0 2 3.5.5作者简介：韦雨婷（19 9 1一），女，江苏镇江人，河海大学硕士研究生，中级职称，主要从事水资源规划与保护研究课题项目：江苏省环境工程技术有限公司自主立项科研项目(JSEPGJ20220020REZL)2023年6月长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价49 现多样化，常规项目和特征项目均有超标(3。饮用水水源地保护和污染防治工作仍面临诸多挑战。南通市地处中国东部海岸线与长江交汇处、长江入海口北翼，是长江干流的“最末端。目前全市供水系统主要依靠长江南通段沿线的饮用水源地，水源单一，环境风险较大。长江的水环境质量直接影响着南通市居民的饮用水安全，关系公众健康。开展长江南通段水源地水质综合评价不仅可为综合规划和管理区域水资源提供依据，而且是切实提升水源地安全保障水平、有效控制饮用水健康风险的重要抓手4。本文以长江南通段沿线 4个水源地2017年2021年逐月水质监测结果为基础，采用单因子评价法和改进的内梅罗污染指数评价法开展水源地水质评价，同时参照美国国家环境保护署(USEPA)推荐的健康风险模型评价饮用水源地水质健康风险，以期为后续进一步加强长江南通段水源地保护、着力解决水源地安全突出问题提供依据。2 长江南通段水源地概况目前长江南通段沿线共有 4处集中式饮用水水源地，自上游至下游分别为如皋长江长青沙七匡水源地、长江狼山水源地、长江洪港水源地以及海门长江扜角河河口水源地，均为河流型水源地，取水水源均为长江。4个水源地主要为南通全市供水，总供水规模达250万立方米天，供水人口达786万人。.,.二南妇，I:广-.贮-.-尸产扒；二一二：一二产、三-/5气一一一：啊最事长江洪淹水蠲绘仇充攫，痔复区忙东、谝拊.乐如1供不艇力，的万矿d无锡市（r)苏州市图1长江南通段集中式饮用水源地分布图3 评价方法3.1 水环境质量评价方法长江南通段20172021年沿线4个集中式饮用水源地逐月水质监测数据由当地生态环境主管部门提供。本次研究选取溶解氧(DO)、氨氮(NH3N)、总磷(TP)生化需氧量(BOD5)高猛酸盐指数(CODMn)5项反应水质状况的水质指标5，对照地表水环境质量标准(GB 38382002)，分别采用单因子评价法和改进的内梅罗污染指数评价法对长江南通段水源地水质进行综合评价。3.1.1 单因子评价法单因子指数评价方法是对每个水质指标单独进行评价，将各水质因子的实际监测值与相应的标准限值利用统计及模式计算得出各污染物的标准指数、超标率、超标倍数等，并以水质最差的单项指标所属类别作为水体综合水质类别，单因子评价法的具体计算方法见水质基准与水质标准6。3.1.2 改进的内梅罗污染指数评价法内梅罗污染指数评价法相较千单因子评价法，其对污染负荷较大的因子进行重点突出的同时也对其他水质污染影响因素进行了综合考虑7。改进的内梅罗污染指数法是同时将最大污染因子及权重最高污染因子的污染指数引入公式的一种较为常用的综合污染指数法8,9。P=max(/J 2+ave(IJ 22 max(/，)+/Illmax(/J=2(1)(2)式中：max()为第i种污染因子污染指数的最大值；ave(Ii)为第i种污染因子污染指数的算术平均值；L为权重最大的某项水质指标的污染指数。各项污染因子的权重计算10s max r/,r.=lS:、wi=i.,itiri式中：ri为第i种污染因子的相关性比值；Smax为n个污染因子的最大标准值；s/，为各类污染因子的标准值；wi为水体中i类污染因子的权重值；n为评价污染因子的类别数；根据改进的内梅罗污染指数法计算结果，将水质划分为五个级别8，具体见表1所示。表1水质级别1级II级改进的内梅罗指数划分的水质级别改进的内梅罗指数PPO.431 0.431 PO.625污染程度水质清洁、未受到污染水质较清洁.50水质级别改进的内梅罗指数P级0.625 P1.000IV级1.000P1.500V级P1.5003.2健康风险评价方法目前，国内水环境健康风险评价主要采用美国国家环境保护署（USEPA）推荐的健康风险评价模型，主要包括致癌物健康风险评价模型和非致癌物健康风险评价模型 3.2.1致癌物健康风险评价模型R.=ZRR,=1-exp(-D,Q)/YD;=Mp;/m式中:R一为第i种致癌物产生的年均健康风险(a);Rc一为所有致癌物健康风险的总和(a）;D;一为第i种致癌物对人体的单位体重日均暴露剂量(mg/(kg d);Q;一为第i种致癌物的致癌强度（kgd/mg);Y一人均平均寿命（a），根据南通地区2 0 2 1年统计数据，区域人均寿命为7 9.58 岁；M一不同人群平均每日饮水量，成人取值1.478(Ld-）,儿童取值1.0 53（按6 9 岁计p;一第i种致癌物的质量浓度,mg/L;m一人体的平均质量，成人取59.2 kg，儿童取 2 6.5 11,12 3.2.2非致癌物健康风险评价模型mR.=ZR1D;10/RfD;R=Y式中:R,一为非致癌健康风险的总和(a）;R一为第i种非致癌物的年均健康风险(a)；长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价续表污染程度水体受到轻微污染水体受到中度污染水体受到严重污染(3)(4)(5)(6)(7)第36 卷第3期RfD;一为第i种非致癌物的参考剂量,mg/(kg d);Y一为人均寿命;Di一为第i种非致癌物对人体的单位体重日均暴露剂量(mg/(kgd)。3.2.3总健康风险评价一般当各污染物在水体中浓度很低时，可假定各污染物对人体的健康风险近似为致癌风险和非致癌风险相加之和 12.3,即R总风险=Rc+Rn 14 3.2.4暴露途径分析通常人体通过直接接触、饮水摄入以及呼吸摄人这3种暴露途径摄入饮用水中的污染物质，其中饮水摄人被认为是污染物质进入人体最重要的暴露途径 15。本次研究主要考虑饮水摄人途径对不同人群造成的健康风险。3.2.5模型参数的确定根据长江南通段4个集中式饮用水源地逐月例行监测结果，由于硒、汞、镉、六价铬、铅、氰化物等致癌性指标历年均未检出，本次研究选取致癌性污染物（砷)和非致癌性污染物（高锰酸盐指数、氨氮、总磷）作为健康风险评价因子。根据国际癌症研究机构（IARC）和世界卫生组织（WHO）的分类体系,评价因子的致癌强度系数和非致癌物质参考剂量见表 2 16-19 表2 健康风险模型评价参数Q:/污染物(k g d)/mg m g/(k g d)砷15高锰酸盐指数/氨氮/总磷/4评价结果与讨论4.1水环境质量评价结果4.1.1单因子指数法评价结果根据4个饮用水源地逐月例行监测结果，对照类水质目标计算溶解氧（DO）、氨氮（NH，-N）、总磷（TP）、生化需氧量（BOD，）、高锰酸盐指数（CODm）5项污染物的相对污染指数,具体见表3。RfD:/0.680.970.502023年6 月表32 0 17 2 0 2 1年各水源地污染物相对污染指数水源地年份DOBOD,CODMn NH,-N20170.5680.4020.3100.1320.51520180.5900.327 0.3130.1680.491如皋长青沙七匡水 2 0 190.5990.4560.3310.0610.516源地20200.5410.519 0.3580.0480.50020210.6210.3420.4310.0700.39220170.5640.2560.3010.1680.49220180.6080.3500.3350.1480.500狼山20190.5960.4520.3310.0420.417水源地20200.637 0.5040.3580.0560.47520210.596 0.3880.4060.0560.43120170.5620.3420.3010.0990.50420180.6000.398 0.3460.1500.508洪港20190.0080.4690.3380.0370.550水源地20200.570 0.519 0.3860.0510.50820210.642 0.4160.4100.0970.46920170.1740.7020.4240.2580.61320180.0210.7790.4810.1130.442海门圩角河河口水源地20190.3460.5980.3960.0320.40420200.0560.5400.4530.1060.29020210.5910.6380.5220.0570.417由表3可知，2 0 17 2 0 2 1年期间，长江南通段沿线各水源地DO、NH,-N、T P、BO D s、C O D M n 5项污染因子均能达到类水质标准,空间分布上各水源地污染指数整体呈现从上游至下游逐步增加的趋势。从各污染因子变化趋势来看，各水源地DO污染指数近五年来总体变化不大，CODMm污染指数呈现一定幅度增加（增幅为2 3.3%39.0%），NH,-N、T P的污染指数降幅明显。从单个水源地来看,如皋长青沙七匡水源地BOD、NH，-N、T P污染指数分别由0.40 2、0.132 和0.515降至0.342、0.0 7 0 和0.39 2，降幅分别为15.0%、46.8%和2 4.0%，CODmm污染指数有一定增加；狼山水源地NH，-N污染指数由0.16 8 下降为0.056,降幅达6 6.6%,TP污染指数由0.49 2 下降为0.431；洪港水源地近年来各污染物污染指数变化不明显，水质较稳定；海门圩角河河口水源地BODs、NH，-N、T P污染指数分别由0.7 0 2、长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价TP地污染指数下降幅度。4.1.2改进的内梅罗污染指数法评价结果以类水体标准限值作为本次改进内梅罗污染指数法评价标准，计算得出长江南通段沿线水源地2 0 17 一2 0 2 1年每年的内梅罗综合污染指数P，并根据水质级别划分标准得出各水源地相应的污染等级，具体结果见图2。长青沙水源地狼山水源地0.6洪港水源地月0.49日+.$智数0.50.46130.10.0图2 2 0 17 2 0 2 1年长江南通段各饮用水源地内梅罗污染指数由图2 可知，近年来长江南通段各水源地水质均属于较清洁（0.431P0.625），2 0 17 2020年各水源地P值呈下降趋势，整体水质趋于改善,2 0 2 1年P值略有增加。其中，如皋长青沙七压水源地P值由0.47 0 降至0.444，降幅5.6%；狼山水源地和洪港水源地P值变化不大，水质较稳定；海门圩角河河口水源地P值由0.583降至0.48 8，降幅16.4%，水质改善较明显。结果表明，2 0 17 一2 0 2 1年期间，长江南通段下游水环境质量相对上游提升较明显，污染指数下降幅度较大。综上所述，两种评价方法均表明2 0 17 一2 0 2 1年期间长江南通段各水源地水质整体趋于逐年改善趋势，且下游水源地改善幅度高于上游水源地。但单因子评价法的结果显示近年来长江南通段CODmm污染指数呈现一定的增加趋势，改进的内梅罗污染指数评价法的结果显示TP对河道水质评价体系的影响最大，今后应进一步探索长510.258和0.6 13降至0.6 38、0.0 57 和0.417,降幅分别为9.2%、7 7.7%和32.0%。综上分析，2017一2 0 2 1年期间，在大力推进长江保护修复攻坚任务的背景下，长江南通段水源地水质整体趋于逐年改善，NH，-N指标尤为明显，同时下游水源地水质整体污染指数下降幅度高于上游水源20172018年份圩角河水源地0.4550.46720192020202152效管理机制，尤其是加大对CODMn、T P污染物的治理，以便进一步改善长江南通段水环境质量。4.2水质健康风险评价水源地人群如皋长青沙成人七压水源地儿童成人狼山水源地儿童成人洪港水源地儿童海门角河成人河口水源地儿童长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价表4长江南通段饮用水源地致癌健康风险水平201720181.1761.1291.8711.7961.2111.1761.9271.8711.3481.2932.1452.0581.3481.1292.1451.796第36 卷第3期根据健康风险评价模型计算得出长江南通段各水源地的水质指标致癌和非致癌风险值,，具体见表4、表5。致癌健康风险水平Rc/(10-5/a)20191.1011.7511.1601.8461.2421.9761.3122.08820201.1761.8711.0821.7211.1761.8711.1761.87120210.5880.9360.7351.1700.8761.3940.6671.061均值1.0341.6451.0731.7071.1871.8891.1261.792表5长江南通段饮用水源地非致癌健康风险水平非致癌健康风险水平Rn/(10-/a)水源地如皋长青沙七水源地狼山水源地洪港水源地海门圩角河河口水源地4.2.1致癌风险评价结果由表4可知，2 0 17 2 0 2 1年期间长江南通段饮用水源地化学致癌物质健康风险水平为5.8 8 110-%/a2.14510-5/a,且随着时间的推移呈现逐年降低趋势。对于成人和儿童不同年龄段的影响也存在差异，儿童受化学致癌物质影响风险均高于成人,约是成人的1.6 倍。同时,结果显示2 0 17 一2021年期间长江南通段4个饮用水源地致癌风险评价值均低于5.0 10 5/a（国际辐射防护委员会ICRP推荐的最大可接受风险值），表明长江南通段4个饮用水源地水体中致癌重金属对居民造成的致癌风险在可接受范围内。以单个饮用水源地为评价对象，长江南通段4个饮用水源地化学致癌物质健康风险评价值差异人群成人儿童成人儿童成人儿童成人儿童20170.9651.5350.9501.5120.9291.4791.3332.12120180.9811.5611.0371.6511.0701.7021.4222.263较小，如皋长青沙七匡水源地化学致癌物质健康风险评价最低，均值为2.6 7 9 10-5/a;洪港水源地的化学致癌物质健康风险评价最高，均值为3.0 7 6 10-5/a,化学致癌风险评价从低到高依次为：如皋长青沙七匡水源地 狼山水源地 海门圩角河河口水源地 洪港水源地，整体上4个饮用水源地化学致癌风险相同。4.2.2非致癌风险评价结果由表5可知，2 0 17 2 0 2 1年期间长江南通段饮用水源地非致癌物质健康风险水平为9.2 9 410-10/a2.41310-/a,且随着时间的推移呈现逐年增加趋势。主要原因是由于在非致癌风险指标中，高锰酸盐指数指标占比最大（超过9 0%），近年来长江南通段各水源地CODMn污染指数均有一定20190.9991.5910.9811.5611.0151.6161.1571.84120201.0701.7031.0701.7021.1491.8291.3252.11020211.2642.0111.1971.9051.2261.9521.5162.413均值1.0561.6801.0471.6661.0781.7161.3512.150【6 夏青，陈艳卿,刘宪兵.水质基准与水质标准M.北京：中国2023年6 月程度的增加,致使非致癌物质健康风险水平逐年增加。但4个饮用水源地非致癌风险评价值远小于ICRP推荐的可接受风险水平值,表明非致癌风险引起的健康风险较小，不会对南通当地居民构成明显的危害。以单个饮用水源地为评价对象，长江南通段4个饮用水源地中，狼山水源地非致癌物质健康风险评价最低，均值为2.7 1310-/a；海门圩角河河口水源地的非致癌物质健康风险评价最高，均值为3.50010-/a,非致癌物质健康风险评价从低到高依次为：狼山水源地 如皋长青沙七匡水源地 洪港水源地 海门圩角河河口水源地。4.2.3总健康风险评价结果20172021年期间长江南通段4个水源地水质的总健康风险为1.52 410-/a3.49410-/a，平均值为2.8 6 410 5/a，总健康风险水平由低到高依次为如皋长青沙七压水源地 狼山水源地 海门圩角河河口水源地 洪港水源地，总健康风险评价值均低于ICRP推荐的最大可接受风险值5.0 10-5/a,水质健康风险在可接受范围内。整体而言，长江南通段水源地总健康风险呈现逐年降低趋势，且以致癌风险为主（占比为9 9.8%），非致癌健康风险中高锰酸盐指数为主要影响因子。长青沙水源地狼山水源地4.0E-05洪港永源地珍角河水源地均值3.0E-052.0E-051.0E-050.0E+00图32 0 17 2 0 2 1年长江南通段各饮用水源地总健康风险值5结论通过对2 0 17 一2 0 2 1年长江南通段沿线4个集中式饮用水源地水质进行分析评价，单因子评价结果显示,长江南通段沿线各水源地DO、NH，-N、TP、BO D s、C O D M n 5项污染因子均能达到类水质标准,空间分布上各水源地污染指数整体呈现从上游至下游逐步增加的趋势。近五年来各水源地DO污染指数总体变化不大，CODmn污染指数呈现一定幅度增加,NH一N、T P的污染指数降幅明显，长江南通段水源地水质整体趋于逐年改善。改进长江南通段集中式饮用水源地水质及其健康风险评价2018年份2017201953的内梅罗污染指数评价结果显示，近年来长江南通段各水源地水质均属于较清洁（0.431P0.625）,且P值呈现逐年下降趋势。单因子评价结果和改进的内梅罗污染指数评价结果均表明，2017一2 0 2 1年期间，长江南通段下游水环境质量相对上游提升较明显，污染指数下降幅度较大。水质健康风险评价结果表明，长江南通段水源地总健康风险呈现逐年降低趋势，总健康风险水平由低到高依次为如皋长青沙七压水源地 狼山水源地 海门圩角河河口水源地 洪港水源地，水质健康风险均在可接受范围内。总健康风险中,以致癌风险为主（占比为9 9.8%），4个饮用水源地化学致癌风险水平相同,并且均呈现逐年下降趋势。由于近年来长江南通段各水源地CODmm污染指数均有一定程度的增加,致使非致癌物质健康风险水平呈现逐年增加趋势，该情况须引起相关水环境管理及卫生健康部门的重视，今后应继续深化流域水环境综合治理，以期进一步降低饮用水源地健康风险。参考文献1纪海婷，王晓杰，马玲.常州市水源地水质评价及保护对策研究 J.水资源开发与管理，2 0 2 2（6）：37-40.【2 刘健利.水源型水库水质研究进展与我国代表性水库现状J.净水技术,2 0 19,38（12：1-5,45.【3王姗姗，董圆媛，尤佳艺，等.江苏省城市水源地水质指数评价 J.净水技术,2 0 2 2,41(9)：35-41.【4郭晶，王丑明，黄代中，等.洞庭湖水污染特征及水质评价J.环境化学,2 0 19,38(1)：152-16 0.5范雪毅，季耀波，彭孔曙，等.“十三五”期间海宁盐官下河水源地水质监测及其健康风险评价J.杭州师范大学学报（自然科学版）,2 0 2 2,2 1（5）：49 0-49 6.20202021标准出版社,2 0 0 4.【7】冯林娜.基于内梅罗污染综合指数方法的克兰河水质评价研究 J.地下水,2 0 2 2,44(1):116-118.8 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