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宁波地表水重金属污染现状及健康风险评价-一体化污水净化装置
浏览: 发布日期:2018-02-04

  工业经济迅猛发展, 城市人口不断增长, 城市化进程快速推进, 是当今社会的普遍现象.然而, 在社会快速发展的同时, 高负荷的城市内河也遭到了严重污染.宁波是典型的沿海港口城市, 华东地区重要的工业经济中心, 也是重要的水产养殖基地, 近几十年, 在经济快速发展的同时地表水也遭到了严重污染, 市内各河流汇入东海, 对东海近岸水质和水产养殖影响严重, 水中污染物通过直接接触或食物链富集到人体, 危害人体健康, 制约城市的可持续发展.有研究表明, 宁波市内地表水总体属劣Ⅴ类, 多处水体富营养化严重、绿藻暴发、发黑发臭, 严重影响到居民的正常生活和工作; 然而现有的研究仅对TN、NH4+-N、TP和高锰酸盐指数污染进行调查和分析, 并未对重金属进行检测和评价.

  重金属因不降解、持续性和生物积累性, 对人体健康存在潜在危害, 可通过直接接触或食物链富集到人体, 严重损害肝、肾、消化系统和神经系统, Cd和Cr等一些重金属还有致癌性, 是一类危害重大的水污染物.本文以宁波为例, 对我国华东沿海城市地表水中6种重金属(Cd、Cr、Pb、Zn、Cu和Ni)的污染现状开展了广谱性调研和分析, 评价了6种重金属的健康风险和Cd、Cr的致癌风险, 以期为华东沿海城市地表水和东海近岸海域重金属污染的治理提供依据.

  1 材料与方法 1.1 城市特征和采样断面布置

  宁波地处长江三角洲南翼, 交通便捷、经济发达, 是典型的华东沿海城市.市内设有镇海(ZH)、北仑(BL)、江北(JB)、江东(JD)、海曙(HS)和鄞州(YZ)这6个行政区(如图 1), 每个区功能各异, 特征明显.镇海区是重工业区, 区内有大型炼油厂和与其配套的化工园区、金属加工厂等; 北仑区是港口工业区, 区内有世界第一大港口(北仑港), 还有大型的热电厂、电镀厂等; 江北和江东区是工业和商业混合区, 也是老城区, 工业类型混杂, 人口较多; 海曙区是中心城区, 商业盛行、工业极少, 交通繁忙、人口密集, 三大主干河流也在此区汇合; 鄞州区是新兴工业和人文混合区, 区内产业类型较多, 人口密度较小.

宁波地表水重金属污染现状及健康风险评价-一体化污水净化装置

  宁波也是典型的江南水乡, 市内有大小河道173条, 总长约187 km, 水域面积约400万m2, 其中以县(市)区命名的三大主干河流:姚江、奉化江和甬江横穿整个城市, 各大小河流均汇入这三大河流, 姚江和奉化江在海曙汇合后流入甬江, 最后流入东海.

  姚江、奉化江均起源于大山, 源头水库均为饮用水源, 水质良好, 也是宁波市各大小河流的母亲河.宁波市各城区的功能和工业类型有着显著的区别, 河流在流经不同城区时会受到不同工业的污染, 水质类型差异较大, 地表水污染区域特征显著.本文结合河流、工业分布情况和区域大小, 在6个城区分别设置52、33、31、41、33和65个采样断面, 进行广谱式采样.

  1.2 样品采集、分析和质量控制

  为了调查宁波市不同功能区地表水的重金属污染特征, 所有样品均在2015年12月~2016年1月枯水期完成采样.为确保不同城区所采集样品的可比性, 课题组调动12名采样人员, 分成6组, 对6个城区同时进行连续采样, 以保证在最短的时间内完成所有样品采集.如果采样期间遇下雨, 在雨停一周后继续进行.

  对于宽小于5 m的小河, 在采样断面的主流线上设一条采样垂线; 对于宽5 m以上的大河, 在河岸线两侧1/3水面宽处和主流线上设3条采样垂线; 采样点设在距水面以下0.5 m, 且距河底不小于0.3 m处, 每个断面取一个混合水样.装水样的聚乙烯塑料瓶使用前用30%浓度的硝酸浸泡48 h, 并用去离子水洗净、烘干后使用.水样采集后, 立即用硝酸酸化至pH值小于2, 装满一整瓶, 带回实验室, 用0.45 μm的醋酸纤维滤膜过滤后, 存放在4℃的冰箱内, 在1周内完成重金属的测定.

  水样中的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn 6种重金属采用北京普析通用仪器有限责任公司生产的TAS-990原子吸收分光光度计进行测定, 每天在样品分析前采用国家标准物质研究中心生产的标准试剂进行标准曲线的制定, 并用去离子水做空白消除系统误差. 6种重金属标准试剂的浓度均为1 mg·mL-1, 编号分别为:GSB 04-1721-2004、GSB 04-1723-2004(a)、GSB 04-1725-2004、GSB 04-1740-2004、GSB 04-1742-2004和GSB 04-1761-2004, 3次重复检测得到的检出限分别为:Cd 0.004 μg·L-1, Cr 0.030 μg·L-1, Pb 0.004 μg·L-1, Ni 0.435 μg·L-1, Cu 0.143 μg·L-1, Zn 0.042 μg·L-1.

  1.3 健康风险评价

  健康风险评价是以风险度作为指标, 定量描述环境污染对人体健康存在的潜在风险.美国是较早研究并应用环境风险评价的国家, 美国环境保护署(USEPA)在健康风险评价方面的研究成果丰硕, 建立了不同类型污染物的风险评价模型, 笔者选择USEPA推荐、应用较为广泛的危害商数指数(hazard quotient indices, HQ)和致癌风险指数(carcinogenic risk indices, Riski)这2个模型进行评估.其中, HQ的计算公式如下:

宁波地表水重金属污染现状及健康风险评价-一体化污水净化装置

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