河北省地表水重金屬污染狀況分析

韓 雪，鄧靜秋，曹亞明

（1.河北省環(huán)境監(jiān)測中心站，河北 石家莊050037；2.河北省污染物排放權(quán)交易服務(wù)中心，河北 石家莊050051）

環(huán)境污染方面所指的重金屬主要指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷[1]。河北省境內(nèi)河流缺少生態(tài)水，全省河流僅灤河有自然徑流，其余河流受人工調(diào)控影響，成為城市污水和工業(yè)廢水的納污河，部分重金屬指標(biāo)濃度偏高，汞、鎘、鉛、鉻以及砷均有超過地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。河北省位于北京、天津的水源地上游，向京津提供飲用水源水，河流水質(zhì)異常敏感，因此，系統(tǒng)分析河北省地表水重金屬污染現(xiàn)狀，明確其污染的原因和污染程度，對(duì)于河北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及保障居民用水安全具有重要意義。

1 河北省地表水重金屬污染分析方法

1.1 地表水重金屬污染現(xiàn)狀與評(píng)價(jià)

以河北省主要地表水系多年連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，重點(diǎn)對(duì)重金屬元素汞、鎘、鉛、鉻以及砷等進(jìn)行了分析。重金屬砷采用二乙基二硫代氨基甲酸銀分光光度法，汞采用冷原子吸收分光光度法，鎘和鉛采用原子吸收分光光度法，鉻（六價(jià)）采用二苯碳酰二肼分光光度法進(jìn)行檢測[2]。

按照國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838-2002）中表1和表4的限值要求，對(duì)河北省地表水的重金屬檢出率、超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)和超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的比例等進(jìn)行了分析，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)限值見表1[2]。

表1 國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值 mg/L

1.2 環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，選取了河北省有代表性的5個(gè)地表水?dāng)嗝孢M(jìn)行了環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要是針對(duì)環(huán)境中對(duì)人體有害的物質(zhì),這種物質(zhì)一般可分為放射性污染物、化學(xué)致癌物和非致癌物。其中通過飲水途徑會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害作用的物質(zhì)主要包括: 化學(xué)致癌物砷、鎘和鉻（六價(jià)），非致癌物鉛、汞、氰化物和揮發(fā)酚[3]。這里僅對(duì)砷、鎘、鉻、汞和鉛5種重金屬進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。計(jì)算公式為[4]：

式中，Ric為致癌物質(zhì)i通過食入途徑產(chǎn)生的年平均致癌風(fēng)險(xiǎn)（a-1），Rin為非致癌物質(zhì)i通過食入途徑產(chǎn)生的年平均致癌風(fēng)險(xiǎn)（a-1），Di為致癌物質(zhì)（非致癌物質(zhì)）i的單位體重日均暴露劑量[mg/(kg·d)]；qi為致癌物質(zhì)i通過食入途徑產(chǎn)生的致癌強(qiáng)度系 數(shù)[mg/(kg·d)]；RfDi為非致癌物質(zhì)i通過食入途徑攝入的參考劑量[mg/(kg·d)]；73.5為2011年中國人均壽命。

重金屬通過飲用水途徑對(duì)人體的日均暴露劑量（Di）按公式（3）計(jì)算

式中，2.2為成人每日平均飲水量（L），Ci為水體中污染物濃度（mg/L），70為成年人平均體重（kg）。

環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型參數(shù)值如表2所示。

表2 模型參數(shù)qi 和RFDi值

在計(jì)算得出環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)值后，根據(jù)國際健康組織推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平（表3），對(duì)河北省5個(gè)地表水?dāng)嗝娴闹亟饘侪h(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

表3 國際健康組織推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平[5]

2 河北省地表水重金屬污染分析結(jié)論

2.1 近年來河北省地表水重金屬污染狀況

2.1.1 2006-2012年5種重金屬的檢出率比較

由圖1可以看出，鉻和汞的檢出率較高，鎘、鉛、砷的檢出率較低。鉻的檢出率常年較高，僅2012年降至10%以下；汞的檢出率2007年最高，2007年以后呈逐年下降的趨勢。重金屬超出檢出限的斷面主要集中在子牙河水系、黑龍港運(yùn)東水系、北三河水系和大清河水系。

圖1 2006-2012年5種重金屬檢出率

2.1.2 2006-2012年5種重金屬超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)率比較

由圖2可以看出，汞和鉻超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)率較大。汞的超標(biāo)率2008年最高，2008年以后呈逐年下降的趨勢；鉻的超標(biāo)率總體呈下降趨勢，個(gè)別年份出現(xiàn)回升；鉛、鎘、砷3種重金屬的超標(biāo)率較低。重金屬超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的斷面主要集中在子牙河水系、黑龍港運(yùn)東水系和大清河水系。部分外省來水有重金屬指標(biāo)超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象。

圖2 2006-2012年5種重金屬超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)率

2.1.3 2006-2012年5種重金屬超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)率比較

由圖3可以看出，5種重金屬中，除了鎘沒有超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的情況外，其余重金屬均有超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的情況，其中2007-2009年超標(biāo)情況最為突出，但是超標(biāo)率均未超過0.4%，2011-2012年5種重金屬均未出現(xiàn)超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的情況。有超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象的斷面主要集中在子牙河水系和黑龍港運(yùn)東水系。

圖3 2006-2012年5種重金屬超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)的超標(biāo)率變化

由上述分析可以看出，河北省主要的重金屬污染物是汞和六價(jià)鉻，二者檢出率均在10%～20%之間，近兩年有所降低，其他3種重金屬砷、鉛和鎘的污染較輕。出現(xiàn)汞超標(biāo)現(xiàn)象的河段主要是黑龍港運(yùn)東水系受客水影響的河段；出現(xiàn)鉻超標(biāo)現(xiàn)象的河段主要分布在子牙河水系。

2.2 河北省地表水重金屬污染環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

選取2012年有重金屬檢出或者超標(biāo)情況的5個(gè)斷面，根據(jù)2012年的年均值評(píng)估出年風(fēng)險(xiǎn)值（見表4）。

表4 5種重金屬的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)/a-1）

從表4可以看出，六價(jià)鉻和砷的風(fēng)險(xiǎn)值最大，按照國際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平評(píng)價(jià)，2012年A、B、D、E這4個(gè)斷面的六價(jià)鉻均超標(biāo)，其余指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，C斷面的5種污染物均達(dá)標(biāo)；如果按照瑞典環(huán)保局推薦的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)水平評(píng)價(jià)，則5個(gè)斷面的砷和六價(jià)鉻均超標(biāo)，C斷面和D斷面的鎘超標(biāo)，其他斷面的其他指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。5種污染物的風(fēng)險(xiǎn)值排序大致為六價(jià)鉻＞砷＞鎘＞鉛＞汞，可見化學(xué)致癌物對(duì)人體健康危害的總風(fēng)險(xiǎn)超過非致癌物的總風(fēng)險(xiǎn)。由上述分析可以得出結(jié)論，河北省地表水體的重金屬污染雖然總體呈好轉(zhuǎn)趨勢，但仍然存在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。

3 河北省地表水重金屬污染原因分析

3.1 地表徑流少，水資源長期短缺

近年來河北省各河流天然產(chǎn)水量多屬偏枯或枯水，“十一五”期間河流斷流比例在12.6%～17.2%之間，形成了自20世紀(jì)50年代以來持續(xù)時(shí)間最長的枯水年組[6]。由于上游庫壩攔截，下游河段徑流減少，多為人工調(diào)控河流，河流自凈能力較弱，環(huán)境容量幾乎為零，多數(shù)河流成為城市污水和工業(yè)廢水的納污河，造成地表水中重金屬的富集。

3.2 企業(yè)排污，加劇重金屬污染

以2009年為例，2009年工業(yè)污染源中的重金屬排放量分別是：鉛1.6 t，汞14 kg，鎘0.48 t，六價(jià)鉻1.3 t[6]。從對(duì)排放重金屬的鋼鐵工業(yè)、電力行業(yè)、皮革加工業(yè)等企業(yè)廢水的監(jiān)測結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，重金屬排放濃度大多能達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是遠(yuǎn)高于地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過處理進(jìn)入河道后，重金屬濃度仍可能高于地表水標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 對(duì)企業(yè)的監(jiān)管力度不到位

河流水質(zhì)是影響河北省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素之一，改善水質(zhì)是各級(jí)政府部門的重要工作內(nèi)容，河北省流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制的實(shí)施極大促進(jìn)了境內(nèi)水質(zhì)改善，但是由于氨氮、化學(xué)需氧量等主要污染物超標(biāo)嚴(yán)重，而重金屬污染相對(duì)不突出，管理部門的主要精力用于常規(guī)污染物的控制治理，在人員、資金有限的情況下，對(duì)排放量少、污染不嚴(yán)重的重金屬管理就相對(duì)較弱，造成重金屬污染的加重。

3.4 重金屬污染跨區(qū)域特征明顯

河北省部分周邊地區(qū)來水重金屬項(xiàng)目有超過Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，對(duì)河北省地表水重金屬污染有一定影響。

4 減少地表水重金屬污染的對(duì)策建議

各級(jí)政府管理部門應(yīng)該重視重金屬污染的防治，建立有效的監(jiān)管機(jī)制，多渠道、多方式、多層面減輕重金屬污染程度，防止重金屬污染的蔓延和加重。

4.1 加強(qiáng)部門合作，構(gòu)建符合自然規(guī)律的水生態(tài)系統(tǒng)

聯(lián)合水利、水務(wù)等部門，重新審視境內(nèi)水庫、堤壩和河渠，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，按照河流的自然形態(tài)，在保證防洪抗旱的基礎(chǔ)上，進(jìn)行河道的規(guī)整、修復(fù)，拆除已失去功能的壩、渠等，充分考慮上下游關(guān)系，恢復(fù)海河流域的生態(tài)功能，構(gòu)建符合自然規(guī)律的水生態(tài)系統(tǒng)，增強(qiáng)河流的自凈能力。

4.2 做好重金屬污染防治規(guī)劃，建立有效的預(yù)防機(jī)制

2011年10月20日，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見》（國發(fā)[2011]35號(hào)）強(qiáng)調(diào)：“要集中治理重金屬污染遺留問題，切實(shí)加強(qiáng)重金屬污染防治?！焙颖笔∫殉雠_(tái)了《河北省重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》，明確了重金屬污染防治工作要求，確定了4個(gè)國家重點(diǎn)防控區(qū)，2個(gè)河北省重點(diǎn)防控區(qū)，并確定了149家重金屬排放重點(diǎn)企業(yè)，從強(qiáng)化政府行政職責(zé)和優(yōu)化重金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)入手，從源頭控制重金屬污染物的排放強(qiáng)度。另外，對(duì)敏感區(qū)域應(yīng)制定嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，敦促企業(yè)改進(jìn)工藝，嚴(yán)格實(shí)行清潔生產(chǎn)審核和環(huán)評(píng)制度，逐步減少重金屬污染物的排放，減輕水體中重金屬污染程度。

4.3 加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管能力，提高應(yīng)急監(jiān)測能力

分別從人員素質(zhì)、分析技術(shù)方法、監(jiān)測手段、評(píng)價(jià)方法等方面全面提升對(duì)重金屬的監(jiān)管能力，及時(shí)掌握相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)狀況和重金屬的排放情況，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)企業(yè)的排查頻次，提高應(yīng)急監(jiān)測的能力。

4.4 開展區(qū)域間的合作，建立地區(qū)間的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制

通過建立地區(qū)間的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制，防止形成重金屬企業(yè)“三不管”區(qū)域，減少監(jiān)管盲區(qū)，減輕區(qū)域重金屬污染，改善區(qū)域、流域的水環(huán)境質(zhì)量。

4.5 普及重金屬污染知識(shí)，發(fā)揮公眾的監(jiān)督作用

加強(qiáng)宣傳重金屬污染的危害、預(yù)防、控制、治理等方面的知識(shí)，鼓勵(lì)全社會(huì)共同參與對(duì)涉重企業(yè)的監(jiān)督，從而推動(dòng)政府部門加大重金屬污染管理力度，督促相關(guān)企業(yè)加大治理力度，有效防治重金屬污染，保障人民群眾的環(huán)境權(quán)益，改善人民群眾的生活環(huán)境。

[1]李洪利，高曉田.水體常見幾種重金屬污染物及對(duì)水生生物的危害[J].河北漁業(yè)，2007（3）：1-4.

[2]河北省環(huán)境監(jiān)測中心站.環(huán)境監(jiān)測實(shí)用工作手冊[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2003：162-167.

[3]曾光明，卓利，鐘政林，等.水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型及其應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，1997，15（4）：28-33.

[4]陸鳳娟.以嘉定區(qū)為例對(duì)上海市郊區(qū)飲用水源水重金屬進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2013，29（2）：5-8.

[5]US EPA.Superfund public health evaluation manual[R].EPA/540/1-86.Washington DC: US EPA，1986.

[6]河北省環(huán)境監(jiān)測中心站.“十一五”河北環(huán)境質(zhì)量變化趨勢研究[M].石家莊：河北科學(xué)技術(shù)出版社，2012.