南陽市某畜禽養(yǎng)殖場地下水污染因子識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

摘要：以南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣某畜禽養(yǎng)殖場為研究對(duì)象，在其周邊地區(qū)共采集地下水樣品11個(gè)，測試指標(biāo)包括常規(guī)指標(biāo)35項(xiàng)及抗生素指標(biāo)24項(xiàng)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、Piper圖、相關(guān)性分析、污染指數(shù)法、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等方法，系統(tǒng)開展了水化學(xué)分析、地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)、污染評(píng)價(jià)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，養(yǎng)殖場周邊地下水特征污染因子為總硬度、硝酸鹽、鉛、鐵和錳等，濃度相對(duì)較高的抗生素組分有交沙霉素、林可霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹等，其中林可霉素風(fēng)險(xiǎn)性最高。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，非致癌風(fēng)險(xiǎn)主要由硝酸鹽氮和鉛以口攝入造成，非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大值分別達(dá)0.908和0.875，已經(jīng)接近風(fēng)險(xiǎn)閾值。最后結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件和人為因素剖析了污染成因。

關(guān)鍵詞：畜禽養(yǎng)殖場；地下水；污染因子；識(shí)別與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；抗生素；南陽市

中圖分類號(hào)：X523" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2023）03-0157-08

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2023.03.025 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Pollution factors identification and risk assessment of groundwater around a livestock and poultry farm in Nanyang City

SHI Guo-wei1，2，3， LI Ya-song1，2， LIU Ya-ci1，2， CAO Sheng-wei1，2， DUN Yu1，2

（1.Institute of Hydrogeology and Environmental Geology， Chinese Academy of Geological Sciences， Shijiazhuang" 050061， China；

2.Fujian Provincial Key Laboratory of Water Cycling and Eco-Geological Processes， Xiamen" 361021，F(xiàn)ujian，China；

3.China University of Geosciences（Beijing）， Beijing" 100083，China）

Abstract： A livestock and poultry farm in Neixiang County， Nanyang City was chosen as the research object and a total of 11 groundwater samples were collected in its surrounding areas. The test indicators included 35 conventional indicators and 24 antibiotic indicators. Water chemical analysis， groundwater quality assessment， pollution assessment and health risk assessment were carried out by using mathematical statistics， Piper diagram， correlation analysis， pollution index method and health risk assessment model. The results showed that the characteristic pollution factors of groundwater around the farm included total hardness， nitrate， lead， iron and manganese. The antibiotic components with relatively high concentrations were josamycin， lincomycin， norfloxacin， danofloxacin and flumequine， among which lincomycin had the highest pollution risk. The health risk assessment showed that the non-carcinogenic risk was mainly caused by oral intake of nitrate nitrogen and lead， and the maximum non-carcinogenic health risk index reached 0.908 and 0.875， respectively， which was close to the risk threshold. Finally， the causes of pollution were analyzed based on the geological conditions and human factors of the study area.

Key words： livestock and poultry farm； groundwater； pollution factor； identification and risk assessment； antibiotics； Nanyang City

隨著人們對(duì)肉、蛋、奶等畜牧產(chǎn)品的需求量不斷增大，畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到了迅猛發(fā)展，據(jù)報(bào)道，中國有1億多頭大型家畜，每年生產(chǎn)38億t牲畜糞便，其中約50%為豬糞［1］。規(guī)模化、集約化養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展除了滿足日常生活需要外，會(huì)對(duì)其周邊地下水環(huán)境狀況產(chǎn)生一定的威脅［2-4］。畜禽養(yǎng)殖場所排放的廢水中含有大量化學(xué)污染物，未經(jīng)處理直接或間接排入江河湖庫會(huì)造成水體富營養(yǎng)化；在降雨的淋溶作用下，隨意堆放的糞便中的磷、氮元素進(jìn)入土壤后會(huì)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和磷酸鹽，進(jìn)而可能引起地下水污染［5，6］；同時(shí)畜禽糞便中的重金屬不易降解，在堆肥過程中持續(xù)存在，也是土壤及地下水污染的重要來源［7-10］。Kim等［5］基于韓國100個(gè)農(nóng)牧業(yè)養(yǎng)殖區(qū)的" 4 000個(gè)淺層地下水樣本，發(fā)現(xiàn)淺層地下水硝酸鹽含量較高且顯著酸化，大約87%的水樣超過了韓國地下水中硝酸鹽濃度的閾值（5.5 mg/L）。Cao等［11］基于同位素定量分析南陽盆地硝酸鹽污染的來源，發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖污水和糞便對(duì)其污染的貢獻(xiàn)率占45.41%。此外，抗生素已被發(fā)現(xiàn)以痕量濃度廣泛分布于地表水、地下水、沉積物、土壤等介質(zhì)中，可能會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境以及人體健康造成潛在危害［12-14］。為了治療動(dòng)物疾病和促進(jìn)牲畜生長，抗生素已被廣泛用于畜牧業(yè)，例如中國每年生產(chǎn)約21萬t抗生素，其中48%用于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)［15］。經(jīng)過處理的養(yǎng)殖廢水有的用于農(nóng)田灌溉，可能將抗生素引入土壤和地下水中［16］，因此畜禽養(yǎng)殖場周邊地下水中抗生素污染問題不可忽視［17］。

強(qiáng)烈的人類活動(dòng)會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成不同程度的污染，對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生一定的威脅［18］，因此查明養(yǎng)殖場周邊地下水化學(xué)特征及其污染狀況對(duì)水資源利用及保護(hù)具有重要意義。此外，地下水水質(zhì)的好壞直接影響該地區(qū)居民的飲水安全，健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是將水環(huán)境污染與人體健康聯(lián)系起來的評(píng)價(jià)方法，可以定量描述人們在污染環(huán)境中暴露時(shí)受到的健康風(fēng)險(xiǎn)［19］。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)多見于垃圾填埋場［20］、礦區(qū)［21，22］、流域［23，24］、飲用水源地［25，26］，然而畜禽養(yǎng)殖場周邊地下水健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相對(duì)較少，因此有必要開展對(duì)此類場地健康風(fēng)險(xiǎn)方面的研究。南陽市畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較為迅速，但是已有養(yǎng)殖業(yè)對(duì)地下水質(zhì)量和污染狀況的影響尚不清楚。因此，本研究擬選擇南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣某畜禽養(yǎng)殖場為對(duì)象，查明其周邊地下水水化學(xué)特征，客觀評(píng)估地下水質(zhì)量現(xiàn)狀，分析地下水污染程度，識(shí)別特征污染因子并對(duì)其進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)檢出率較高的抗生素進(jìn)行污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為地下水污染防控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

南陽市內(nèi)鄉(xiāng)縣地處河南省西南部，為伏牛山東南部低山丘陵區(qū)，總體地勢北高南低，自西北向東南傾斜，為亞熱帶季風(fēng)型大陸性氣候，多年平均氣溫15.1 ℃，年均日照時(shí)數(shù)1 973.6 h。畜禽養(yǎng)殖場區(qū)位于丘陵地帶，西高東低，北高南低，地面高程為196～206 m，西側(cè)為自然沖溝，主要為山區(qū)排洪和農(nóng)村生活污水排放區(qū)；東部地勢較平緩，主要為耕地。場區(qū)巖性以棕紅色、棕黃色亞黏土、泥質(zhì)沙、沙礫石互層，含鈣質(zhì)結(jié)核，總厚度小于40 m，主要地層年代為第四系中更新統(tǒng)，場區(qū)主要地下水類型為松散巖類孔隙水，單位涌水量小于100 m3/d，屬于弱富水區(qū)。場區(qū)四周農(nóng)田圍繞，地形起伏較大，地下水主要流向?yàn)橛晌鞅毕驏|南流，場區(qū)西側(cè)沖溝中流水在局部對(duì)兩岸地下水有補(bǔ)給作用。

1.2 樣品采集與測試

根據(jù)淺層地下水流向，在場區(qū)上游300 m處、場區(qū)左右翼、場區(qū)下游5個(gè)監(jiān)測孔中各取一組水樣，并在場區(qū)周邊選取了6口民井取樣，共計(jì)11組淺層地下水樣品，具體取樣點(diǎn)位置見圖1。地下水分析項(xiàng)目包括常規(guī)指標(biāo)35項(xiàng)及抗生素24項(xiàng)，具體指標(biāo)見表1。地下水水質(zhì)監(jiān)測樣品采集、保存與測試均嚴(yán)格參照《地下水質(zhì)檢驗(yàn)方法》（DZ/T0064.1～0064.80—1993）、《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》（GB/T5750.1～5750.13—2006）等規(guī)定完成。

抗生素水樣品萃取前經(jīng)玻璃纖維濾膜過濾去除懸浮顆粒物，用 3 mol/L H2SO4調(diào)節(jié)pH至3。水樣萃取柱為Waters公司的HLB（Hydrophile lipophilic balance）親水親酯平衡的固相萃取柱，容積6 mL，填料為500 mg N-乙烯基砒咯烷酮和二乙烯苯共聚物。采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法（HPLC-MS/MS）分析抗生素濃度，安捷倫ZORBAX C18（150 mm×2.1 mm；3 μm）被用作分析柱，柱溫為25 ℃，進(jìn)樣體積為10 μL。

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 水化學(xué)分析 運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析畜禽養(yǎng)殖場周邊淺層地下水中主要陰陽離子濃度、TDS（溶解性總固體）以及pH等指標(biāo)的變化范圍、平均值和變異系數(shù)，對(duì)地下水主要組分采用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，利用Piper三線圖了解水體的主要離子組成并且識(shí)別出研究區(qū)主要水化學(xué)類型［27］。

1.3.2 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià) 首先按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848—17）對(duì)常規(guī)組分進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，劃分組分所屬地下水質(zhì)量類別，然后依據(jù)表2，分別確定單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)分值（Fi）；按照式（1）和式（2）計(jì)算綜合評(píng)價(jià)分值（F），最后依據(jù)表3劃分評(píng)價(jià)對(duì)象的地下水質(zhì)量級(jí)別［28］，分為優(yōu)良、良好、較好、較差、極差5個(gè)級(jí)別。

式中，[F]為各單項(xiàng)組分評(píng)分值的平均值；Fmax為單指標(biāo)評(píng)價(jià)分值的最大值；n為項(xiàng)數(shù)。

1.3.3 地下水污染評(píng)價(jià) 對(duì)畜禽養(yǎng)殖場周邊地下水進(jìn)行污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，可以查明在養(yǎng)殖活動(dòng)或人類生產(chǎn)生活的影響下地下水水質(zhì)發(fā)生劣變的情況，為合理開發(fā)和管理地下水資源提供依據(jù)［29］。評(píng)價(jià)過程中，采用污染指數(shù)法對(duì)研究區(qū)淺層地下水進(jìn)行污染評(píng)價(jià)［30］。

地下水環(huán)境背景值是地下水污染評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。根據(jù)背景值監(jiān)測井結(jié)果、地區(qū)早期的分析資料以及區(qū)域中無明顯污染源部分補(bǔ)充調(diào)查資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本研究地下水污染評(píng)價(jià)采用水樣點(diǎn)SY02作為背景值，SY02位于場區(qū)上游（圖1），由地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知，其水質(zhì)相對(duì)較好。選擇分布范圍廣、對(duì)人體健康或地下水功能影響較大的指標(biāo)，地下水中接近或超過地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的有害組分，以及受人類活動(dòng)影響較為敏感的指標(biāo)作為污染評(píng)價(jià)因子，可以據(jù)此判斷地下水受外界活動(dòng)發(fā)生劣變的程度。因此選取硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、汞、砷、鎘、六價(jià)鉻、鉛、總大腸菌群（CFU/100 mL）、細(xì)菌總數(shù)（CFU/mL）共10項(xiàng)指標(biāo)作為污染評(píng)價(jià)指標(biāo)。

式中，Pki為第k個(gè)地下水水樣中第i項(xiàng)水化學(xué)指標(biāo)的污染指數(shù)；Cki為第k個(gè)地下水水樣中第i項(xiàng)水化學(xué)指標(biāo)的濃度（mg/L）；C0為第k個(gè)地下水水樣中第i項(xiàng)水化學(xué)指標(biāo)的背景值濃度（mg/L）；CⅢ為《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848—17）中第i項(xiàng)水化學(xué)指標(biāo)的Ⅲ類水標(biāo)限值濃度（mg/L）。具體污染指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示，分為未污染、輕污染、中污染、較重污染、嚴(yán)重污染、極重污染6個(gè)級(jí)別。

1.3.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1）常規(guī)污染因子健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。將地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和健康評(píng)價(jià)相結(jié)合，更能全面了解地下水基礎(chǔ)環(huán)境質(zhì)量，有利于加強(qiáng)地下水的風(fēng)險(xiǎn)管理［31］。研究區(qū)內(nèi)Cr6+、Cd、As等致癌類物質(zhì)濃度均低于檢出限，因此不考慮致癌類物質(zhì)對(duì)人體健康的影響。根據(jù)地下水質(zhì)量和污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的結(jié)果可知，研究區(qū)主要污染因子為Fe、Mn、Pb、硝酸鹽、總硬度等，其余指標(biāo)均符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)或未污染，總硬度對(duì)人體健康產(chǎn)生的影響可忽略不計(jì)，因此選擇其余4項(xiàng)指標(biāo)作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要因子，同時(shí)地下水污染物以口攝入為主，其他途徑可忽略不計(jì)，依據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署（USEPA）提出的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)主要污染因子對(duì)成人和兒童健康可能產(chǎn)生的影響，具體計(jì)算方法如下［32，33］。

式中，Htotal為非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)之和［mg/（kg·d）］；Hi為單項(xiàng)非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)［mg/（kg·d）］；Wi為經(jīng)飲用水污染物暴露劑量［mg/（kg·d）］；Ci為地下水中污染物的平均濃度（mg/L）；D為日均飲水?dāng)z入量（L/d）；EF為暴露頻率（d/年），ED為暴露時(shí)間（年）；B為人群體重（kg）；A為非致癌物質(zhì)平均暴露時(shí)間（d）；Rf為污染物的參考劑量［mg/（kg·d）］。

參數(shù)選擇：成人D為2.54 L/d，兒童D為1.10 L/d，EF為365 d/年，ED為30年，成人平均體重B取63.5 kg，兒童平均體重取28.5 kg，成人A為30年，兒童A為" " 6年，F(xiàn)e、Mn、Pb、硝酸鹽氮的Rf分別為0.70、0.14、3.50×10-3、1.60［34-36］。

2）典型抗生素污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。對(duì)于檢出率較高的抗生素，引入風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（RI）作為風(fēng)險(xiǎn)判斷的標(biāo)準(zhǔn)，定義為地下水中抗生素的濃度與最大安全濃度之比［37］，計(jì)算公式如下。

式中，CS為抗生素的最大安全濃度（μg/L），CW為地下水中抗生素濃度（μg/L）。當(dāng)RIlt;0.1時(shí)，表示抗生素對(duì)地下水污染為低風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)0.1≤RIlt;1.0時(shí)，表示抗生素對(duì)地下水污染為中風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)RI≥1.0時(shí)，表示抗生素對(duì)地下水污染為高風(fēng)險(xiǎn)，即RI越大表明抗生素對(duì)地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)越高。

美國食品和藥物管理局（FDA）將水中藥物濃度是否超過1 μg/L作為開展進(jìn)一步生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與安全評(píng)價(jià)的閾值，其也被普遍視為可以接受的濃度標(biāo)準(zhǔn)，因此采用1 μg/L作為地下水中抗生素的最大安全濃度［38］。

2 結(jié)果與分析

2.1 基本水化學(xué)特征分析

11組淺層地下水樣品呈弱堿性，pH為7.11～7.72，平均值為7.44，變異系數(shù)小，說明該養(yǎng)殖場附近地下水pH較穩(wěn)定，TDS為332.19～870.57 mg/L，變化較大，平均值為460.15 mg/L，該值小于1 000 mg/L，符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。由離子統(tǒng)計(jì)分析（表5）和Piper三線圖（圖2）可知，養(yǎng)殖場周邊地下水水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型水，地下水陽離子以Ca2+、Na+為主，陰離子以HCO3- 為主，Na+、K+、Cl-、NO3- 濃度的變異系數(shù)較大，說明其在地下水中不穩(wěn)定且受周圍環(huán)境影響較為敏感。

由相關(guān)性分析結(jié)果（表6）可知，研究區(qū)水體中Na+與Cl- 呈顯著正相關(guān)，與Mg2+、HCO3-、SO42-濃度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.917、0.750、0.822，表明Na+可能與這些離子存在一定的共生關(guān)系；Cl- 與Ca2+、Mg2+正相關(guān)性較高，表明溶濾作用對(duì)水化學(xué)成因起到一定的貢獻(xiàn)；HCO3-與Mg2+、K+、Na+ 等陽離子呈顯著或極顯著正相關(guān)；TDS與Mg2+、Na+、SO42-、NO3-的相關(guān)性系數(shù)均在0.800以上，呈極顯著正相關(guān)，說明TDS大小主要受這些離子的控制，且地下水中TDS的變化在一定程度上受人類活動(dòng)的影響；NO3-與Mg2+、Cl-、SO42- 存在較高的正相關(guān)性，表明地下水常規(guī)離子的濃度變化受人類活動(dòng)的影響。

2.2 地下水質(zhì)量評(píng)價(jià)

除了未列入標(biāo)準(zhǔn)的6項(xiàng)指標(biāo)（鉀、鈣、鈉、鎂、碳酸根、碳酸氫根）外，根據(jù)“從劣不從優(yōu)”的原則對(duì)總硬度等29項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，把實(shí)測的水質(zhì)各參數(shù)值與《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848—2017）相比較，判定水質(zhì)類別，選擇最低的水質(zhì)類別作為最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。結(jié)果表明，養(yǎng)殖廠周邊地下水以Ⅳ和Ⅴ類水為主，11組地下水樣品中均存在不同程度的超標(biāo)，有4項(xiàng)指標(biāo)超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值，分別為鐵、錳、總硬度、硝酸鹽（圖3），其中總硬度和硝酸鹽超Ⅲ類水樣品數(shù)所占比例分別為9.09%和18.18%，鐵和錳超標(biāo)率較高，分別高達(dá)81.82%和45.45%，檢出濃度最大值分別為4.73 mg/L和0.85 mg/L，為地下水質(zhì)量Ⅲ類水限值（Fe、Mn分別為0.3、0.1 mg/L）的15.77、8.50倍，是導(dǎo)致單因子水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果較差的主要因素。此外，單因子評(píng)價(jià)法受最大濃度因子的影響，可能造成結(jié)果不夠合理，因此進(jìn)行地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分析：11個(gè)地下水樣品F為4.27～7.12，經(jīng)過與表3《地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)級(jí)別對(duì)照表》對(duì)照可知，研究區(qū)淺層地下水質(zhì)量屬較差類。

2.3 地下水污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

2.3.1 常規(guī)指標(biāo)污染現(xiàn)狀評(píng)價(jià) 根據(jù)式（3）計(jì)算各個(gè)樣品中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的P（表7），經(jīng)過與表4對(duì)照確定污染級(jí)別，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，養(yǎng)殖場周邊淺層地下水目前受到不同程度的污染，主要污染指標(biāo)為硝酸鹽和鉛，其中，SY07取樣點(diǎn)硝酸鹽氮污染程度達(dá)到Ⅱ級(jí)（輕污染），SY01、SY10、SY11取樣點(diǎn)硝酸鹽氮污染程度達(dá)到Ⅲ級(jí)（中污染），SY09取樣點(diǎn)硝酸鹽氮污染程度達(dá)到Ⅳ級(jí)（較重污染），SY08取樣點(diǎn)硝酸鹽氮污染程度達(dá)到Ⅴ級(jí)（嚴(yán)重污染）；SY01、SY05、SY06取樣點(diǎn)鉛污染程度達(dá)到Ⅲ級(jí)（中污染），SY03取樣點(diǎn)鉛污染程度達(dá)到Ⅴ級(jí)（嚴(yán)重污染），SY04取樣點(diǎn)鉛污染程度達(dá)到Ⅵ級(jí)（極重污染）。

2.3.2 抗生素污染現(xiàn)狀分析 獸用抗生素廣泛用于畜禽養(yǎng)殖中，但是被動(dòng)物服用的藥物只有少部分被吸收，大部分抗生素會(huì)以尿液或糞便的形式排出體外［39，40］。本研究對(duì)調(diào)查區(qū)24種抗生素的檢出率有所差異，多數(shù)抗生素均在檢出限以下，檢出率相對(duì)較高的有交沙霉素、林可霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹，其中交沙霉素、氟甲喹2種抗生素的檢出率為100%，這可能與調(diào)查區(qū)內(nèi)這些抗生素的廣泛使用和排放有關(guān)，推測淺層地下水中的藥物可能來源于養(yǎng)殖場中含有藥物的動(dòng)物糞便，在降雨淋溶的作用下由污染土壤向地下水遷移。5種抗生素的平均檢出濃度為1～9 ng/L，其中林可霉素的濃度最高，為1.30～894 ng/L，此外，SY04、SY07取樣點(diǎn)檢出濃度較大，可能與點(diǎn)位附近存在動(dòng)物糞便堆積現(xiàn)象有關(guān)。這些抗生素多數(shù)用于治療發(fā)炎感染、殺滅細(xì)菌等，在豬飼料中的添加量也比較大，可能被優(yōu)先用于治療動(dòng)物疾病。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.4.1 常規(guī)污染因子健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 由表8可知，在飲水暴露途徑下，對(duì)于成人和兒童而言，4種主要污染因子的非致癌風(fēng)險(xiǎn)單項(xiàng)指數(shù)均小于1，同時(shí)4種污染因子非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)之和（Htotal）也小于1，處于可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，非致癌風(fēng)險(xiǎn)從大到小依次為硝酸鹽氮、鉛、鐵、錳，可見硝酸鹽氮和鉛對(duì)Htotal的貢獻(xiàn)率最大，表明非致癌風(fēng)險(xiǎn)主要由硝酸鹽氮和鉛以口攝入造成，成人和兒童非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大值分別為0.908、0.875，已經(jīng)接近風(fēng)險(xiǎn)閾值，除此之外，鐵和錳對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)的影響也不可忽略，也應(yīng)該引起足夠重視。

表8 地下水非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

[評(píng)價(jià)指標(biāo) 成人 兒童 范圍 平均值 范圍 平均值 鐵 0.007～0.270 0.102 0.007～0.261 0.099 錳 0.003～0.243 0.051 0.003～0.234 0.049 鉛 0.029～0.563 0.107 0.028～0.544 0.104 硝酸鹽氮 0.054～0.763 0.307 0.052～0.736 0.296 合計(jì)（Htotal） 0.329～0.908 0.567 0.317～0.875 0.547 ]

2.4.2 抗生素污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 將研究區(qū)內(nèi)檢出率較高的抗生素（交沙霉素、林可霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹）作為主要評(píng)價(jià)因子，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果（圖4）可知，交沙霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹等抗生素對(duì)地下水污染處于低風(fēng)險(xiǎn)水平，RI均小于0.010，說明其不會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生明顯的污染風(fēng)險(xiǎn)，處于一定的安全水平；而林可霉素對(duì)地下水污染為中風(fēng)險(xiǎn)，RI為0.001 3～0.894 0，最大值非常接近高風(fēng)險(xiǎn)閾值，存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，因此今后需加強(qiáng)對(duì)林可霉素的監(jiān)測和控制。

3 污染成因分析

本次污染成因分析主要從地質(zhì)條件和人為因素兩方面進(jìn)行分析。

1）地質(zhì)條件。本研究區(qū)位于山前丘陵和沖積低緩平原交界處，地形較為復(fù)雜，北高南低，西高東低，地形起伏不定，在東南部逐漸平緩。地層巖性比較復(fù)雜，以第四紀(jì)下更新統(tǒng)湖相為主，巖性以黏土、粉質(zhì)黏土、中細(xì)沙與含礫中沙交互沉積，出露地層主要為中更新統(tǒng)的棕紅色、棕黃色粉質(zhì)黏土、粉細(xì)沙和沙礫石互層，并夾雜有含鐵錳的鈣質(zhì)結(jié)核，在淺層地下水長期流動(dòng)侵蝕和強(qiáng)烈的水巖作用下導(dǎo)致淺層地下水中鐵錳元素含量升高。受地形起伏和含鐵錳鈣質(zhì)結(jié)核分布不均及淺層地下水流向錯(cuò)綜復(fù)雜的影響，導(dǎo)致淺層地下水在不同地方各種礦物因子含量不同。

因此，本調(diào)查區(qū)周邊普遍存在的地下水中鐵、錳以及總硬度含量超標(biāo)主要受地層巖性、地下水流向等水文地質(zhì)環(huán)境的影響，屬于原生水文地質(zhì)條件影響造成，并非人為因素導(dǎo)致。

2）人為因素。目前調(diào)查區(qū)主要污染因子為鐵、錳、硝酸鹽氮、鉛和總硬度，除去地質(zhì)環(huán)境影響外，目前只有場區(qū)北側(cè)的地下水中硝酸鹽氮含量超標(biāo)（硝酸鹽氮的地下水Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)為20 mg/L，場區(qū)北側(cè)2個(gè)取樣點(diǎn)的硝酸鹽氮濃度分別為21.46、30.50 mg/L），且超標(biāo)倍數(shù)較小，為1.07～1.53倍，其他監(jiān)測井均沒有發(fā)現(xiàn)硝酸鹽氮超標(biāo)，因此可能是由于該處監(jiān)測井受到人為因素的影響，監(jiān)測點(diǎn)位處于農(nóng)村，周邊有農(nóng)田，長期施肥引起硝酸鹽超標(biāo)，此外，由于人類生活所排放的廢水可能會(huì)造成鉛濃度的升高。抗生素中濃度相對(duì)較高的有交沙霉素、林可霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹，說明這幾種抗生素優(yōu)先用于畜禽養(yǎng)殖，大多作用是治療發(fā)炎感染、殺滅細(xì)菌等，作為動(dòng)物飼料添加劑，與養(yǎng)殖活動(dòng)的關(guān)系較為密切。

4 小結(jié)

1）養(yǎng)殖場周邊11組地下水樣品pH較穩(wěn)定，呈弱堿性，TDS變化較大，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型水，地下水中陽離子以Ca2+、Na+ 為主，陰離子以HCO3- 離子為主，Na+、K+、Cl-、NO3- 濃度變化較大且對(duì)周圍環(huán)境較為敏感。

2）根據(jù)地下水質(zhì)量及污染評(píng)價(jià)結(jié)果可知，11組地下水樣品中均存在不同程度的超標(biāo)，地下水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果均為較差，地下水中主要污染因子為總硬度、硝酸鹽、鉛、鐵和錳，其中鐵、錳和總硬度為水文地質(zhì)環(huán)境因素造成，硝酸鹽為人為因素所造成。24種抗生素的檢出率有所差異，其中濃度相對(duì)較高的有交沙霉素、林可霉素、諾氟沙星、達(dá)氟沙星、氟甲喹。

3）在飲水暴露途徑下，養(yǎng)殖場周邊淺層地下水中典型污染因子對(duì)成人和兒童沒有產(chǎn)生明顯的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，處于可接受水平，但是總非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最大值快要接近閾值，地下水中硝酸鹽和鉛濃度的升高需要引起重視；此外，林可霉素對(duì)地下水污染為中風(fēng)險(xiǎn)，存在一定的污染風(fēng)險(xiǎn)，因此今后需加強(qiáng)對(duì)林可霉素的監(jiān)測和控制。

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