長江鎮江段水體重金屬的時空動態變化特征及健康風險評價研究

王晨希，黃晶，楊紫薇，李雙雙，何媛媛

（江蘇省鎮江環境監測中心，江蘇鎮江 212000）

重金屬毒性強，能通過食物鏈、飲水、皮膚接觸等途徑進入人體[1-2]，隨著食物鏈富集放大，其毒性具有持久性[3]。值得關注的是，大部分重金屬都具有致癌性，當其含量超過一定濃度時會嚴重危害人體健康[4-5]。長江既是長江沿岸重要的飲用水源，也是沿岸城市和社會經濟發展的強大動力。其水質直接影響到當地居民的生活和經濟社會的發展。本研究全面分析了2015—2020年長江鎮江段水體8種重金屬（Mn、Zn、As、Cu、Pb、Cd、Hg和Fe）的濃度水平、分布特征，并首次將江蘇鎮江地區人群暴露參數應用于USEPA健康風險評價模型[6]，研究重金屬在長江鎮江段水體產生的健康風險，識別區域優先防控的重金屬，以期為該區域水體重金屬的污染防控和水環境生態的進一步改善提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

29種多元素混合質量控制標準溶液（100 mg/L），上海安譜實驗科技有限公司；8種元素ICP-MS內標校準溶液（Li、Sc、Ge、Y、Rh、In、Re、Bi，10 mg/L）上海安譜實驗科技有限公司；HNO3，優級純，國藥集團化學試劑有限公司；HCl，優級純，國藥集團化學試劑有限公司；高純氬氣，純度＞99.999%，鎮江市氧氣廠；高純氦氣，純度為99.999%，鎮江市氧氣廠；實驗用水為超純水（0.056 μS/cm）。

1.2 儀器與設備

iCAP RQ電感耦合等離子體發射質譜儀，美國Thermo Fisher公司；PF6型原子熒光光譜儀，北京普析通用儀器有限責任公司。

1.3 采樣和試驗方法

采集2015年1月至2020年12月長江水樣。靜置混勻，加酸保存待測。參照《水質汞、砷、硒、鉍和銻的測定原子熒光法》（HJ 694—2014）和《水質65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法》（HJ 700—2014）方法測定水樣。

1.4 評價方法

1.4.1 金屬綜合污染指數法（HPI）

運用重金屬綜合污染指數法（HPI）評價多個重金屬對水體產生的綜合污染狀況，當HPI＞100時，該水體的重金屬污染程度已超過其最高可接受水平[7]。

1.4.2 健康風險評價模型

采用USEPA健康風險評價模型進行人體健康風險評價[8]，人體暴露參數取自《中國人群暴露參數手冊（成人卷）》中江蘇地區調查結果[9]。根據IARC的致癌性分類標準，As、Pb、Cd共3種重金屬為化學致癌性物質，同時參與致癌性健康風險評價和非致癌性健康風險評價；其余5種重金屬為化學非致癌性物質，僅參與非致癌性健康風險評價[10]。

2 結果與分析

2.1 長江鎮江段水體8種重金屬的濃度水平分析

長江鎮江段各研究斷面水體中8種重金屬實測濃度統計結果見表1。長江鎮江段水體中8種重金屬按所有研究斷面平均濃度大小排序依次為Zn＞Fe＞Cu＞As＞Mn＞Pb＞Cd＞Hg。依據我國現行標準《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002），8種重金屬在各研究斷面水體濃度均達標。

表1 長江鎮江段水體各研究斷面8種重金屬的實測濃度統計（n=72）

2.2 長江鎮江段水體重金屬的綜合污染空間變化特征分析

長江鎮江段水體中As、Hg、Cu、Zn、Fe、Mn、Pb和Cd 重金屬綜合污染狀況變化特征見圖1。結果顯示，長江鎮江段8種重金屬綜合污染狀況沿程變化具有空間差異性，呈現出明顯的區域性特征，6年來焦山尾、江心洲、青龍山、引航道、二墩港HPI保持穩定，HPI基本呈逐年降低趨勢。

圖1 8種重金屬的綜合污染狀況空間變化特征

2.3 長江鎮江段水體重金屬對不同年齡段居民的健康風險分析

長江鎮江段流域不同年齡段人群健康風險值見表2。水體中致癌物產生的個人健康風險值依次為As＞Cd＞Pb，非致癌物產生的個人健康風險值依次為Fe＞Zn＞Mn＞Hg＞Cu；不同年齡段居民的致癌健康風險和非致癌健康風險依次為幼兒＞青少年＞老年人＞成年人。As的個人健康風險等級為10-6，雖低于國際推薦值標準（1×10-4～ 5×10-5）[11]，但與其他7種重金屬相比，As對人體的健康危害風險值最高，因此應將其作為風險管理的重點對象。

表2 長江鎮江段水體重金屬不同年齡段健康風險值（單位：a-1）

2.4 長江鎮江段水體重金屬總健康風險評價

重金屬總健康風險評價結果見表3。從健康風險的空間分布特征來看，總健康風險較高的斷面是征潤州和二墩港，這與重金屬的濃度分布相一致。按斷面總健康風險順序依次為征潤州＞二墩港＞世業洲＞龍門口＞焦山尾＞青龍山＞江心洲＞引航道。總健康風險值最高為4.39×10-6a-1，低于USEPA推薦的最大可接受水平1×10-4a-1[12]。水體重金屬通過皮膚接觸途徑所產生的致癌健康風險和非致癌健康風險均遠小于通過飲水途徑所造成的危害，其健康風險可以忽略[13]。

表3 長江鎮江段水體重金屬健康風險值（單位：a-1）

3 結論

長江鎮江段水體中As、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn和Hg 8種重金屬的平均質量濃度較低，均低于《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）Ⅰ類水標準，8種重金屬HPI指數逐年遞減，污染趨勢明顯下降。水體中8種重金屬產生的個人健康風險值依次為As＞Cd＞Pb＞Fe＞Zn＞Mn＞Hg＞Cu；不同年齡段居民的致癌健康風險和非致癌健康風險依次為幼兒＞青少年＞老年人＞成年人。As對人體的健康危害風險值相對最高，應將其作為風險管理的重點對象。長江鎮江段水體重金屬總健康低于USEPA推薦的最大可接受水平，說明長江水質總體達標情況良好，重金屬污染風險處于可接受范圍內，對沿岸居民的健康風險影響水平低，是理想的生產生活居住區域。