长江镇江段水体重金属的时空动态变化特征及健康风险评价研究

王晨希，黄晶，杨紫薇，李双双，何媛媛

（江苏省镇江环境监测中心，江苏镇江 212000）

重金属毒性强，能通过食物链、饮水、皮肤接触等途径进入人体[1-2]，随着食物链富集放大，其毒性具有持久性[3]。值得关注的是，大部分重金属都具有致癌性，当其含量超过一定浓度时会严重危害人体健康[4-5]。长江既是长江沿岸重要的饮用水源，也是沿岸城市和社会经济发展的强大动力。其水质直接影响到当地居民的生活和经济社会的发展。本研究全面分析了2015—2020年长江镇江段水体8种重金属（Mn、Zn、As、Cu、Pb、Cd、Hg和Fe）的浓度水平、分布特征，并首次将江苏镇江地区人群暴露参数应用于USEPA健康风险评价模型[6]，研究重金属在长江镇江段水体产生的健康风险，识别区域优先防控的重金属，以期为该区域水体重金属的污染防控和水环境生态的进一步改善提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

29种多元素混合质量控制标准溶液（100 mg/L），上海安谱实验科技有限公司；8种元素ICP-MS内标校准溶液（Li、Sc、Ge、Y、Rh、In、Re、Bi，10 mg/L）上海安谱实验科技有限公司；HNO3，优级纯，国药集团化学试剂有限公司；HCl，优级纯，国药集团化学试剂有限公司；高纯氩气，纯度＞99.999%，镇江市氧气厂；高纯氦气，纯度为99.999%，镇江市氧气厂；实验用水为超纯水（0.056 μS/cm）。

1.2 仪器与设备

iCAP RQ电感耦合等离子体发射质谱仪，美国Thermo Fisher公司；PF6型原子荧光光谱仪，北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 采样和试验方法

采集2015年1月至2020年12月长江水样。静置混匀，加酸保存待测。参照《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》（HJ 694—2014）和《水质65种元素的测定 电感耦合等离子体质谱法》（HJ 700—2014）方法测定水样。

1.4 评价方法

1.4.1 金属综合污染指数法（HPI）

运用重金属综合污染指数法（HPI）评价多个重金属对水体产生的综合污染状况，当HPI＞100时，该水体的重金属污染程度已超过其最高可接受水平[7]。

1.4.2 健康风险评价模型

采用USEPA健康风险评价模型进行人体健康风险评价[8]，人体暴露参数取自《中国人群暴露参数手册（成人卷）》中江苏地区调查结果[9]。根据IARC的致癌性分类标准，As、Pb、Cd共3种重金属为化学致癌性物质，同时参与致癌性健康风险评价和非致癌性健康风险评价；其余5种重金属为化学非致癌性物质，仅参与非致癌性健康风险评价[10]。

2 结果与分析

2.1 长江镇江段水体8种重金属的浓度水平分析

长江镇江段各研究断面水体中8种重金属实测浓度统计结果见表1。长江镇江段水体中8种重金属按所有研究断面平均浓度大小排序依次为Zn＞Fe＞Cu＞As＞Mn＞Pb＞Cd＞Hg。依据我国现行标准《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），8种重金属在各研究断面水体浓度均达标。

表1 长江镇江段水体各研究断面8种重金属的实测浓度统计（n=72）

2.2 长江镇江段水体重金属的综合污染空间变化特征分析

长江镇江段水体中As、Hg、Cu、Zn、Fe、Mn、Pb和Cd 重金属综合污染状况变化特征见图1。结果显示，长江镇江段8种重金属综合污染状况沿程变化具有空间差异性，呈现出明显的区域性特征，6年来焦山尾、江心洲、青龙山、引航道、二墩港HPI保持稳定，HPI基本呈逐年降低趋势。

图1 8种重金属的综合污染状况空间变化特征

2.3 长江镇江段水体重金属对不同年龄段居民的健康风险分析

长江镇江段流域不同年龄段人群健康风险值见表2。水体中致癌物产生的个人健康风险值依次为As＞Cd＞Pb，非致癌物产生的个人健康风险值依次为Fe＞Zn＞Mn＞Hg＞Cu；不同年龄段居民的致癌健康风险和非致癌健康风险依次为幼儿＞青少年＞老年人＞成年人。As的个人健康风险等级为10-6，虽低于国际推荐值标准（1×10-4～ 5×10-5）[11]，但与其他7种重金属相比，As对人体的健康危害风险值最高，因此应将其作为风险管理的重点对象。

表2 长江镇江段水体重金属不同年龄段健康风险值（单位：a-1）

2.4 长江镇江段水体重金属总健康风险评价

重金属总健康风险评价结果见表3。从健康风险的空间分布特征来看，总健康风险较高的断面是征润州和二墩港，这与重金属的浓度分布相一致。按断面总健康风险顺序依次为征润州＞二墩港＞世业洲＞龙门口＞焦山尾＞青龙山＞江心洲＞引航道。总健康风险值最高为4.39×10-6a-1，低于USEPA推荐的最大可接受水平1×10-4a-1[12]。水体重金属通过皮肤接触途径所产生的致癌健康风险和非致癌健康风险均远小于通过饮水途径所造成的危害，其健康风险可以忽略[13]。

表3 长江镇江段水体重金属健康风险值（单位：a-1）

3 结论

长江镇江段水体中As、Cd、Cu、Fe、Mn、Pb、Zn和Hg 8种重金属的平均质量浓度较低，均低于《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅰ类水标准，8种重金属HPI指数逐年递减，污染趋势明显下降。水体中8种重金属产生的个人健康风险值依次为As＞Cd＞Pb＞Fe＞Zn＞Mn＞Hg＞Cu；不同年龄段居民的致癌健康风险和非致癌健康风险依次为幼儿＞青少年＞老年人＞成年人。As对人体的健康危害风险值相对最高，应将其作为风险管理的重点对象。长江镇江段水体重金属总健康低于USEPA推荐的最大可接受水平，说明长江水质总体达标情况良好，重金属污染风险处于可接受范围内，对沿岸居民的健康风险影响水平低，是理想的生产生活居住区域。