某铀矿山及其周边地区地下水重金属健康风险

某铀矿山及其周边地区地下水重金属健康风险评估徐魁伟，高柏，刘媛媛，张春艳（东华理工大学水资源与环境工程学院，南昌330013）摘要：分别对某铀矿山及周边地区于丰水期、平水期和枯水期各采集了20个钻孔地下水样品进行测试，分析了5种重金属铅、锰、铬（六价）、镉、砷的含量，并采用风险评估模型对铀矿山及其周边地区进行健康风险的初步评估。结果表明，研究区地下水总健康风险值范围为8.74×10-7~1.06×10-4a-1，95%的地下水样品总健康风险值低于ICRP和USEPA推荐的可接受的健康风险值，地下水中的重金属含量不会对周边居民产生明显危害。关键词：铀矿山；地下水；重金属；健康风险评估中图分类号：X820.4文献标志码：A文章编号：1007-7545（2017）08-0000-00HealthRiskAssessmentofHeavyMetalsinGroundwaterofOneUraniumMineandItsSurroundingAreasXÜKui-wei,GAOBai,LIUYuan-yuan,ZHANGChun-yan(SchoolofWaterResourcesandEnvironmentalEngineering,EastChinaUniversityofTechnology,Nanchang330013,China)Abstract：Toassessheavymetalpollutioninoneuraniumminewithitssurroundingareasanditshealthrisk,20groundwatersampleswerecollectedinwet,normalanddryseason,andconcentrationsofMn,Pb,Cr6+,AsandCdinsamplesweremeasured.HealthriskassessmentwasconductedwithenvironmentalhealthriskassessmentmodelrecommendedbyUSEPA.Theresultsshowthattotalhealthriskvalueisintherangeof8.74×10-7~1.06×10-4a-1.Totalriskindexvalue(RI)of95%ofsamplesislowerthanthemaximumacceptablelevelssetbyICRPandUSEPA.Contentofheavymetalsingroundwaterhasnoobvioushazardstonearbyresidents.Keywords：Uraniummine;groundwater;heavymetals;healthriskassessment重金属污染已严重威胁人体健康及环境安全。有研究表明，铅、镉和汞等重金属短期过量摄入或者长期低剂量摄人会对人体造成急性或者慢性危害[1-4]。目前，传统健康风险评估始于美国环保局（USEPA）提出的可疑致癌物风险评估准则[5]，是以污染物总量为基准进行核算的[6-10]。矿山尾矿在长期堆放中将产生大量的酸，可以溶解重金属矿物，使得重金属污染逐步扩散至整个区域[11-17]。因此，矿山开采以及尾矿堆积带来的地下水重金属污染问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是不容忽视的，对铀矿山及其周边地区地下水中重金属进行健康风险评估是迫切且必要的，但是针对这类问题的研究却较少报道。本文以某铀矿山及其周边地区为研究对象，对该区域地下水中铅、锰、铬（六价）、镉、砷五种重金属的含量进行调查，并对铀矿山及其周边地区地下水健康风险进行评估。1 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与方法1.1水样采集与测试采样区域、布点情况及取样方法参见文献[18]。现场采集的地下水样置于10L塑料桶中保存，滴入浓硝酸进行酸化至水样pH低于2后密封送实验室，采用ICP-MS质谱仪对地下水样进行测定，硝酸为电子级，其他试剂为优级纯。1.2健康风险评估模型1.2.1风险计算方法本研究地下水中90%的污染物都是通过饮水途径进入人体的[19-24]，所以本文仅对饮水途径进行健康风险评估。健康风险总值RI通过各个指标化学物质的健康风险值的累积相加求得，即地下水健康风险总评估模型为非致癌化学物质与致癌化学物质的健康风险模型相加[25]。1.2.2模型参数确定CDI=W×Ci/A（1）式中，CDI为长期日摄入量（mg•kg-1•d-1）；W为日均饮水量，其中成人为2.2L/d；A为人均体重，成人取60kg[10]；Ci为污染物i通过饮水途径的质量浓度（mg/L）。收稿日期：2017-04-03基金项目：国家自然科学基金资助项目（41362011，41162007，41502235）作者简介：徐魁伟（1986-），男，吉林人，硕士研究生.致癌物：Ri=1-exp(-CDI×Qi)/L（2）非致癌物：Rj=CDI/L（3）R=Σ(Ri+Rj)（4）式中，Ri为化学致癌污染物i的健康危害风险值；Rj为化学非致癌物j的健康危害风险值；Qi为化学致癌污染物i通过饮水途径的致癌强度系数（mg•kg-1•d-1），砷取15[17]；L为人类平均寿命，取70年为风险评估标准。本研究中重金属锰、铅为化学非致癌物，镉、砷和铬为化学致癌物[17,26]。2结果与讨论2.1尾矿库及其周边地区地下水重金属含量分析地下水样品检测结果显示，地下水样中砷和锰的检出率是100%，铅仅在3号、10号、18号和19号采样点处有所检出，而铬和镉在所有样品中均未检出。地下水中重金属砷和锰在平水期、丰水期和枯水期的含量见图2和图3，地下水中重金属铅的含量见表1。图2地下水中砷含量Fig.2ConcentrationofAsingroundwatersamples图3地下水中锰含量Fig.3ConcentrationofMningroundwatersamples表1地下水中铅含量水平Table1ConcentrationofPbingroundwatersamples/(μg·L-1) 点号 平水期 丰水期 枯水期 3 5.05 - 3.235 10 0.215 - - 18 5.67 - - 19 - - 2.85由图2可知，尾矿库及其周边地区地下水重金属砷的浓度在0~15.9μg/L范围内，其中大部分地下水中砷的含量较低，浓度大致呈现枯水期＞平水期＞丰水期的规律。全年最大浓度出现在1号点水样，浓度超过地下水水质三类标准值（10μg/L）（DZ/T0290-2015），不适用人类饮用，但其浓度小于农田灌溉水质标准值（50μg/L）。1号点位于铀尾矿库内，且在流经尾矿库的河流附近，除受到地下铀矿床的影响外，还受到地表水的补给，当枯水期来临时，地表水水位降低，与地下水间的水力联系减弱，砷的浓度有所降低，在丰水期，地表水系水位上升，补给加强，地下水中砷的含量有所升高。由图3可知，尾矿库及其周边地区地下水重金属锰的浓度在0~0.935mg/L范围内，其中大部分地下水中锰的含量较低。全年最大浓度出现在13号点水样，浓度超过地下水水质三类标准值（0.1mg/L）。其中丰水期有3个（8号、13号、15号）、平水期有5个（4号、8号、10号、13号、15号）、枯水期有2个（13号、15号）取样点超过地下水质量Ⅲ类标准（10μg/L），超标率较砷更高。这是因为，铀尾矿中锰含量较高，另外，尾矿在长期堆放过程中，由于尾矿中的硫化物发生氧化产生的硫酸溶解含锰矿物，致使地下水中锰含量增高，这与张越男等[17,27-28]的研究结果具有一致性。根据表1，结合采样布点图可发现，地下水中检出重金属铅的点集中在傍河区域，距离流经铀矿山矿区的河流不足1km，由此可知，地下水与地表水之间具有水力联系，河流中的铅经过包气带补给地下水，从而导致这4个地下水点中铅有所检出，但检出浓度均未超过地下水水质标准。2.2铀矿山及其周边地区地下水健康风险评估由于重金属镉与铬在所有采样点均未检出，因此，只对重金属砷、铅和锰进行健康风险评估计算，根据健康风险评估模型，计算出化学致癌物砷、非化学致癌物铅和锰的健康危害风险值（RI值）列于表2。表2砷、铅和锰的健康危害风险值Table2Healthriskvalue(RI)ofAs,PbandMn 点号 化学致癌物 非化学致癌物 总RI值 As Pb Mn 1 1.06E-04 - 6.86E-10 1.06E-04 2 2.62E-05 - 5.61E-10 2.62E-05 3 1.77E-05 1.03E-11 1.62E-09 1.77E-05 4 3.95E-06 - 1.90E-08 3.97E-06 5 4.36E-06 - 9.10E-09 4.37E-06 6 2.49E-06 - 1.06E-09 2.49E-06 7 1.15E-06 - 5.43E-09 1.15E-06 8 1.79E-06 - 3.23E-08 1.83E-06 9 8.77E-07 - 8.11E-09 8.85E-07 10 1.14E-05 2.68E-13 1.65E-08 1.14E-05 11 1.05E-05 - 1.56E-09 1.05E-05 12 7.00E-06 - 1.52E-08 7.02E-06 13 6.02E-07 - 2.72E-07 8.74E-07 14 3.93E-06 - 1.32E-08 3.94E-06 15 6.11E-06 - 1.62E-07 6.28E-06 16 2.80E-06 - 5.05E-09 2.81E-06 17 4.48E-06 - 1.70E-08 4.49E-06 18 2.67E-05 7.07E-12 8.11E-10 2.67E-05 19 2.90E-05 3.55E-12 1.48E-08 2.90E-05 20 3.64E-05 - 5.61E-10 3.64E-05 最大值 1.06E-04 1.03E-11 2.72E-07 1.06E-04 最小值 6.02E-07 - 5.61E-10 8.74E-07 均值 1.52E-05 1.06E-12 2.98E-08 1.52E-05由表2可见，非致癌污染物锰的饮水途径健康危害平均个人年风险范围为0~1.03×10-11a-1；非致癌污染物铅的饮水途径健康危害平均个人年风险范围为5.61×10-10~2.72×10-7a-1；致癌污染物砷的饮水途径健康危害平均个人年风险范围为6.02×10-7~1.06×10-4a-1；通过饮水途径总的健康危害平均个人年风险范围为8.74×10-7~1.06×10-4a-1。国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受值[29]为5.0×10-5a-1，研究区范围内仅有1号采样点高于此值，其他点均低于最大可接受风险水平。按美国环保署（USEPA）规定[22]，社会人群和小型人群可接受的风险值分别为10-6~10-5a-1和10-5~10-4a-1。研究区范围内有8个地下水样的总健康风险值超过10-5a-1，1个地下水样的总健康风险值超过10-4a-1。3结论1）铀矿山及其周边地区地下水中铬和镉均未检出，检出的重金属平均浓度分别为As2.00μg/L；Mn0.09mg/L；Pb3.40μg/L。根据中国地下水水质标准，重金属砷和锰出现超标现象，超标率分别为5%和16.7%。2）砷、锰、铅通过饮水途径产生的健康风险平均值分别为1.52×10-5、1.06×10-12、2.98×10-8a-1，均低于ICRP和USEPA的最大可接受风险水平。3）化学致癌物砷的健康风险值远大于非化学致癌物锰和铅，说明该研究区内致癌物质对人体的危害远大于非致癌物。且研究区域内有一河流经尾矿库流至下游，所以，应该把致癌物砷作为优先控制污染物，重视其在饮水途径中对人类健康所可能产生的威胁。参考文献[1]YULIYAK，ANNMS，BRITTMSAdsorptionofCd，Cu，Ni，PbandZnonsphagnumpeatfromsolutionswithlowmetalconcentration[J].JournalofHazardousMaterials，2008，152：885-891.[2]唐荣莉，马克明，张育新，等.北京城市道路灰尘重金属污染的健康风险评价[J].环境科学学报，2012，32(8)：2006-2015.[3]唐秋萍，张毅，王伟.化工企业拆迁场地健康风险评价[J].环境监控与预警，2010，2(4)：7-10,.[4]陈星，马建华，李新宁，等.基于棕地的居民小区土壤重金属健康风险评价[J].环境科学，2014，35(3)：1069-1073.[5]USEPA.Riskassessmentguidanceforsuperfundvolume1：Humanhealthevaluationmanual（PartA）[M].InterimFinal，1989：1-34.[6]张慧，王佳敏，羊嘉文，等.土壤标准物质中Pb生物可给量的体外模拟试验[J].环境科学与技术，2013，36(4)：69-73.[7]于云江.环境污染的健康风险评估与管理技术[M].北京：中国环境科学出版社，2011：91-145.[8]陆雍森.环境评价[M].上海：同济大学出版社，1999：17-21.[9]王凡，王洋，马建华.虞城县惠楼山药种植区地下水重金属含量及健康风险评价[J].上海环境科学，2010，29(30)：111-115.[10]林曼利，桂和荣，彭位华，等.典型矿区深层地下水重金属含量特征及健康风险评价—以皖北矿区为例[J].地球学报，2014，35(5)：589-598.[11]付善明，周永章，赵宇鴳，等.广东大宝山铁多金属矿废水对河流沿岸土壤的重金属污染[J].环境科学，2007，28(4)：805-812.[12]黄颜珠，罗汉金，杨明，等.广东大宝山矿区锰污染的分布规律和季节影响[J].环境科学研究，2010，23(4)：473-479.[13]李祥平，齐剑英，陈永亨.广州市主要饮用水源中重金属健康风险的初步评价[J].环境科学学报，2011，31(3)：547-553.[14]张妍，李发东，欧阳竹，等.黄河下游引黄灌区地下水重金属分布及健康风险评估[J].环境科学，2013，24(1)：121-128.[15]张芳，常春平，李静，等.胶东半岛农村地区地下水重金属健康风险评价—以山东省莱阳市为例[J].环境科学与技术，2013，36(9)：180-186.[16]杨彦，于云江，魏伟伟，等.常州市浅层地下水重金属污染对城区、城郊居民健康风险评价[J].环境化学，2013，32(2)：202-211.[17]张越男，李忠武，陈志良，等.大宝山尾矿库区及其周边地区地下水重金属健康风险评价研究[J].农业环境科学学报，2013，32(3)：587-594.[18]徐魁伟，高柏，刘媛媛，等.某铀矿山及其周边地下水中放射性核素污染调查与评价[J].有色金属（冶炼部分），2017（7）：54-57.[19]LUOXS，DINGJ，XUB，etal.Incorporatingbioaccessibilityintohumanhealthriskassessmentsofheavymetalsinurbanparksoils[J].ScienceoftheTotalEnvironment，2012，424(4)：88-96.[20]REISAP，PATINHAC，WRAGGJ，etal.Urbangeochemistryofleadingardens，playgroundsandschoolyardsofLisbon，Portugal：Assessingexposureandrisktohumanhealth[J].AppliedGeochemistry，2014，44(3)：45-53.[21]KERGERBD，PAUSTENBACHDJ，CORBETTGE，etal.Absorptionandeliminationoftrivalentandhexavalentchromiuminhumansfollowingingestionofabolusdoseindrinkingwater[J].ToxicologyandAppliedPharmacology，1996，141：145-158.[22]韩国睿.成都某地区地下水环境健康风险评价研究[D].成都：成都理工大学，2014.[23]隋文斌.地下水环境健康风险评价方法研究与实例分析[D].长春：长春工业大学，2012.[24]WUB，ZHAODY，JIAHY，etal.PreliminaryriskassessmentoftracemetalpollutioninsurfacewaterfromYangtzeRiverinNanjingsection,China[J].BulletinofEnvironmentalContaminationandToxicology，2009，82(4)：400-409.[25]毛宽振.典型矿区地下水重金属关联特征及污染风险评价[D].石家庄：石家庄经济学院，2014.[26]段小丽，王宗爽，李琴，等.基于参数实测的水中重金属暴露的健康风险研究[J].环境科学，2011，32(5)：1330-1339.[27]黄奕龙，王仰麟，谭启宇，等.城市饮用水源地水环境健康风险评价及风险管理[J].地学前缘，2006，13(3)：163-167.[28]高翔，蒙海涛，易晓娟.天津市宝坻区农村地下水健康风险评价[J].环境科学与管理，2011，36(9)：156-158.[29]李志刚，周志华，李少艾，等.深圳市大气中多环芳烃的污染特征与来源识别[J].中国环境科学，2011，31（9）：1409-1415.doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.08.017PAGE_1553597342.bin_1554019354.bin