滹沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险

第29卷第6期2016年6月环境科学研究ResearchofEnvironmentalSciences昌盛，赵兴茹，刘若是，等.涛沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险[JJ.环境科学研究，2016，29(6):854-862.Vol.29,No.6Jun.,2016CHANGSheng,ZHAOXingru,LIUYan,etal.DistributioncharacteristicsandhealthriskassessmentofvolatileorganiccompoundsingroundwaterofHutuoRiverPluvialFan[1].ResearchofEnvironmentalSciences,2016,29(6):854-862漳沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康凤险昌盛1，2，赵兴茹1，2，刘攻13\耿梦娇1，2，王山军1，21.中国环境科学研究院，环境基准与风险评估国家重点实验室，北京1000122.中国环境科学研究院，国家环境保护饮用水水源地保护重点实验室，北京100012摘要:为研究海沱河冲洪积扇地下水中VOCs(volatileorganiccompounds，挥发性有机物)的污染现状，于2014年9月在撑沱河冲洪积扇地区采集44个地下水样品，采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析了25种VOCs的质量浓度，并对其分布特征和健康风险进行了讨论.结果表明，研究区44个采样点均有VOCs检出，其中氯仿、二氯甲炕检出率为100%.检出的VOCs中，p(氯仿)平均值最高，范围为15.4-52195.9ng/L;其次为p(四氯化碳)(nd-17145.8ng/L).VOCs的分布与工业布局密切相关，受制药企业排污影响，p(氯仿)、p(苯乙烯)、ρ(苯)、p(甲苯)、p(乙苯)、p(二甲苯)等均在G2-1采样点最高;而在石家庄石化炼制产业密集区域，地下水中检出的VOCs种类、检出频次及含量均较高.研究显示，研究区地下水VOCs的非致癌风险指数介于1.8x10-5-4.7X10-2之间，均远小于1;G2-22采样点地下水VOCs的致癌风险指数最高，为1.1xlO-5，处于可接受水平，但四氯化碳的污染现状值得关注.关键词:挥发性有机物;地下水;涛沱河;分布特征;风险评估中图分类号:X821文献标志码:A文章编号:1001-6929(2016)06-0854-09DOI:10.13198/j.issn.1001-6929.2016.06.09DistributionCharacteristicsandHealthRiskAssessment01VolatileOrganicCompoundsinGroundwater01HutuoRiverPluvialFanCHANGSheng1,2,ZHAOXingru1,2,LIUYan1,2*,GENGMengjiao1,2,WANGShanjun1,21.StateKeyLaboratoryofEnvironmentalCriteriaandRiskAssessment,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,China2.StateEnvironmentalProtectionKeyLaboratoηofDrinkingWaterSourceProtection,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012,ChinaAbstract:Inordertosurveythepresentpollutionstatusofvolatileorganiccompounds(VOCs)inthegroundwateroftheHutuoRiverPluvialFan,44groundwatersampleswerecoHectedinSeptember2014,and25VOCswereanalyzedbypurgeandtrapgaschromatography-massspectrometry,Thedistributioncharacteristicsandhealthriskassessmentwereinvestigated.TheresultsshowedthattheVOCscouldbedetectedinallthesamplesitesinthestudyarea,andthedetectionratesofchloroformanddichloromethanewereboth100%.Theconcentrationofchloroformrangedbetween15.4and52,195.9ng/L,thehighestmeanvalueamongthedetectedVOCs.Theconcentrationofcarbontetrachloridefollowed(nd-17,145.8ng/L),Thisindicatedthatthedis挝tributallocationoftheregionali町industr口zα1ent阳elψprise臼s，Becauseoftheinfluenceofsewagedischargedfrompharmaceuticalcompanies,thegreatestconcentrationofchloroform,styrene,benzene,toluene,ethylbenzene,xyleneallexistedintheG2-1site,andthenumber,frequency收稿日期:2016-01-09修订日期:2016-03-14基金项目:国家环境保护公益性行业科研专项(201409029);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2014ZX07405..()01)作者简介:昌盛(1983-)，男，湖北仙桃人，助理研究员，博士，主要从事水污染控制与饮用水安全保障技术研究，[e-mail]*责任作者，刘竣(1978-)，女，河南南阳人，研究员，博士，主要从事流域水环境质量评估研究，[e-mail]etectedVOCsinthepetrochemicaIrefiningindustryintensivefieldswereallhigherthanotherdistricts,Theresultsshowedthatthesamplingsites'non­cancerousrisksindexrangedbetween1.8x10-5and4.7x10-2,andnoneexceededtheUSEPA'sacceptedstandard(1).Themaximumcancerousriskwas1.1x10-5fortheG2-22site,whichdidnotexceedtheUSEPA'srecommendedriskindex(1.0x10-勺，butmoreattentionshouldbepaidtopreventionand第6期昌盛等:涛沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险855controlofgroundwaterpollutionbecauseofthepresenthighpollutionlevelofcarbontetrachloride.Keywords:volatileorganiccompounds;groundwater;HutuoRiver;pollutioncharacteristic;healthriskassessmentVOCs(volatileorganiccompounds，挥发性有机物)挥发性强，种类繁多，大多数在水中含量极低，但可对人体健康造成极大的危害[1.2J研究表明，人体摄入VOCs后造成的危害主要有致畸、致突变、致癌，还可导致肝脏和肾脏损害，以及免疫系统、神经系统、生殖系统等一系列潜在的慢性疾病等[叫.为保障人体健康，许多国家将VOCs列为优先控制的污染物，并将其列入了饮用水水质标准中[町，GB5749�2006《生活饮用水卫生标准》也将VOCs的限值指标扩展到了30项问.目前，有关水环境中VOCs的研究主要集中在城市饮用水进出厂水、管网水等口，7-10]，关于地下水中VOCs的研究报道主要集中在检测方法和基础情况调查上[10.14]然而，由于各类厂矿企业、加油站等的污染物泄漏易对地下水造成污染[15]，加之地下水流动缓慢，自净能力低，一旦受到污染难以有效恢复，若直接饮用此地下水，安全隐患很大[16.18J因此，对地下水中VOCs开展监测分析、研究其污染特征和健康风险，对于地下水的污染防治和保护人体健康至关重要川.石家庄撑沱闭平原地区近80%的公共用水来自地下水，地下水质量对当地居民健康十分重要[皿J因石家庄是华北地区典型的石油化工行业(包括勘探开发、加工、储运和销售)集聚区，排放VOCs的污染源多，加之部分区域地下水受生活垃圾填埋场、工业固体废物堆存场和填埋场等重点污染源影响，地下水已经受到了污染.2013年4月，经国务院批准，环境保护部印发的《华北平原地下水污染防治工作方案》明确指出，苯、四氯化碳、三氯乙烯是石家庄地下水有机物主要污染指标[川.另外，根据成国庆等[叫的调查，河北省13个地市中，石家庄VOCs年排放量最大，约8.39x10勺，占河北总排放量的24.2%.因此，摸清石家庄市蹲沱河平原地区地下水中VOCs的污染现状与风险，显得尤为迫切.为此，该研究采用吹扫捕集·气相色谱-质谱法对该区域地下水中的p(VOCs)进行了定量分析，辨析了VOCs的污染特征，采用USEPA(美国国家环境保护局)推荐的人体健康风险评价模型对其进行了评价，并结合研究区相关工业企业、土地利用类型的分布情况对该VOCs的空间分布特征进行解析，以便明确污染区域、污染源及是否存在高风险的区域，以期为该区域地下水的污染防治、修复以及饮水安全保障提供有力依据，为制订区域地下水污染防治对策提供数据支撑.1材料与方法1.1水样采集选择撑沱河冲洪积平原地区已有的灌溉井和工业、居民用水井为采样点，于2014年9月采集44个地下水水样.根据研究区域内地质条件、地下水埋深及含水介质状况，将研究区划分为Gl单元(山间沟谷冲洪积裂隙孔隙水单元)、G2单元(捧沱河冲洪积扇扇顶部孔隙水单元)、G3单元(捧沱河冲洪积扇扇中部孔隙水单元)3个地下水单元，分别包括2，22和20个采样点，编号分别为Gl-l、Gl-2，G2-1-G2-22,G3-1-G3-20，采样点分布见图1.使用40mL棕色VOCs专用采样瓶(带聚四氟乙烯瓶盖)采样，水样在到达实验室前采用冰块降温、冷藏.水样运回实验室后，置于不含有机试剂的4C冰箱中冷藏，待上机分析检测.1.2试剂采用USEPA524.2方法[23J系列标准物质S-17408a-R2(美国AccuStandard公司)，包括三氯甲烧、四氯化碳、三澳甲皖、二氯甲皖、1，2-二氧乙皖、环氧氯丙皖、氯乙烯、1,1-二氯乙烯、反式-1，2-二氯乙烯、顺式-1，2-二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、2-氯-1,L丁二烯、六氯丁二烯、苯乙烯、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯、异丙苯、氯苯、1，2-二氯苯、1，4-二氯苯等25种化合物，除p(环氧氯丙烧)为500附ImL外，其余化合物质量浓度均为100f..Lg/mL.分析时，采用农残级甲醇逐级稀释配置标准系列榕液.选用氟苯和1，2-二氧苯-D4(美国Accustandard公司)为内标.1.3仪器与控制条件仪器:PT9800&Aquatekl00吹扫捕集装置(美国Tekmar公司)，25.0mL吹扫管.AgilentGC78901MS5975气相色谱·质谱联用仪，DB-624石英毛细管柱