烏梁素海水體汞的分布特征及污染風(fēng)險(xiǎn)評估*

趙勝男，史小紅＊＊，李暢游，張漢蒙，付緒金，吳 用，石艷秋

(1:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018)

(2:內(nèi)蒙古水利與水電勘測設(shè)計(jì)院，呼和浩特 010020)

(3:扎蘭屯市水資源管理站，呼倫貝爾 162650)

汞(Hg)是一種毒性極強(qiáng)的元素，其污染具有持久性、易遷移性、高度生物富集性、強(qiáng)毒性等特性，并且環(huán)境中任何形式的Hg 均可在一定條件下轉(zhuǎn)化為劇毒的甲基汞，對人體健康造成極大的危害[1-4].同時(shí)，Hg 具有長程跨界污染的屬性，已被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署列為全球性污染物，是除了溫室氣體外唯一對全球范圍產(chǎn)生影響的化學(xué)物質(zhì)，已成為全球廣泛關(guān)注的環(huán)境污染物之一，因此環(huán)境中Hg 污染研究一直是世界關(guān)注的熱點(diǎn)之一[5].目前我國在湖泊Hg 污染研究方面已經(jīng)開展了一些工作，集中于南方湖泊，主要分析湖泊水體中Hg 的形態(tài)、沉積物中Hg 污染狀態(tài)、空間分布特征、形態(tài)特征、大氣沉降對湖泊Hg 的貢獻(xiàn)以及湖泊環(huán)境對Hg 形態(tài)分布特征的影響等方面[6-10].需要注意的是，這些研究均是關(guān)于非寒旱區(qū)的南方湖泊，針對一般外界環(huán)境條件下的Hg 污染問題，而目前針對寒旱區(qū)湖泊Hg 污染研究開展的工作十分有限[11].水體非點(diǎn)源汞的輸入可以由人為活動如農(nóng)田耕作等引起，且對于汞的輸入貢獻(xiàn)較大[6].烏梁素海流域地處中國北方寒旱區(qū)，屬于典型灌區(qū)湖泊，主要污染源來自于流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染，化肥流失所攜帶著Hg 的流入占湖泊Hg 來源的較大部分.流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，主要包括銅、鉛、鋅、鎘等，每年大約有2×108m3[12]的工業(yè)廢水、生活污水排入也會造成烏梁素海水環(huán)境Hg 的富集與污染.目前，烏梁素海的研究主要集中于湖泊富營養(yǎng)化、有機(jī)化污染、沼澤化以及生態(tài)健康[13-16].關(guān)于重金屬Hg 的研究集中于湖泊沉積物方面，烏梁素海沉積物中Hg 的含量在大部分采樣點(diǎn)超標(biāo)，均值為0.151 mg/kg，遠(yuǎn)大于背景值0.028 mg/kg[17]，其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它金屬[18].表層沉積物中Hg 在烏梁素海最南端形成了局部高值區(qū)，在入湖口區(qū)域濃度也較高，具有南北高、中間低的變異特征[19-20];沉積物中Hg 的主要存在形態(tài)為有機(jī)物和硫化物的結(jié)合態(tài)[17].Hg 可通過水-沉積物界面間的交換作用進(jìn)入水相而造成二次污染.基于對烏梁素海沉積物Hg 的研究可知，烏梁素海面臨潛在Hg污染風(fēng)險(xiǎn)，因此，對水環(huán)境中的Hg 進(jìn)行研究勢在必行.此外，烏梁素海是內(nèi)蒙古自治區(qū)的主要漁業(yè)基地，每年產(chǎn)魚量約700 多萬噸[21]，其湖水終將退水黃河，每年在枯水期向黃河補(bǔ)水近2×108m3[12]，Hg 的特殊物理化學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)毒性會影響湖區(qū)漁業(yè)與黃河水體安全[21].基于烏梁素海的生態(tài)功能定位、地區(qū)特殊性及Hg污染的危險(xiǎn)性，研究烏梁素海水環(huán)境中Hg 的含量、分布特征、健康風(fēng)險(xiǎn)評估具有重大意義.

本文以烏梁素海為主要研究對象，研究了湖泊表層水體基本理化特征以及水中Hg 含量及分布特征，利用單因子指數(shù)法對湖區(qū)內(nèi)Hg 進(jìn)行污染評估，并運(yùn)用水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型對整個(gè)湖區(qū)水體中Hg 進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評估.

圖1 烏梁素海水體重金屬采樣點(diǎn)分布Fig.1 Location of different sampling sites of Lake Ulansuhai

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

烏梁素海(40°36' ～ 41°03'N，108°43' ～108°57'E)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特前旗境內(nèi)，現(xiàn)有水域面積293 km2，其中蘆葦區(qū)面積為118.97 km2，明水區(qū)面積為111.13 km2，明水區(qū)中85.7 km2為沉水植物密集區(qū).湖水于每年11月初結(jié)冰，翌年3月末到4月初開始融化，冰封期約為5 個(gè)月.氣溫變化較大，湖區(qū)年平均溫度7.3℃，全年日照時(shí)數(shù)為3185.5 h，多年平均降雨量為224 mm，蒸發(fā)量為1502 mm[22-23].由于河套灌區(qū)化肥和農(nóng)藥的用量在不斷加大，而化肥利用率僅為30%左右[24]，上游工業(yè)廢水、生活污水伴隨大量流失化肥的農(nóng)田排水經(jīng)不同的排水溝進(jìn)入烏梁素海，致使烏梁素海生態(tài)環(huán)境日益惡化.

1.2 樣品采集與測定

根據(jù)我國水環(huán)境及湖泊濕地調(diào)查規(guī)范，考慮烏梁素海排污入湖口的分布及水動力學(xué)特征，設(shè)置樣品采集點(diǎn)，本次實(shí)驗(yàn)共設(shè)置15 個(gè)水質(zhì)采樣點(diǎn)(圖1).采樣時(shí)間為2011年1月，采樣點(diǎn)使用GPS 定位，由于采樣時(shí)間為冬季，湖面已結(jié)冰，故需要先將上層覆蓋冰塊通過冰柱采集器取出，再利用自行研制的多功能采水器采集水樣(專利號:ZL201020680966.1).將水樣盛放于用硝酸溶液洗滌的容量為1 L 的聚乙烯塑料取樣瓶中.放至事先備好的冰盒中，使溫度保持在-4 ～4℃，將樣品送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行重金屬元素的分析測定.Hg、As 采用雙道-原子熒光光度計(jì)測定[25].Cu、Zn、Pb、Cd、Cr 采用石墨爐-原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行測定[26].為達(dá)到質(zhì)量控制要求，測試所用標(biāo)準(zhǔn)曲線相關(guān)性嚴(yán)格達(dá)標(biāo)(r ＞0.999)，同一樣品分成3 份作為平行樣測定，分析得到Cu、Zn、Pb 和Cr 平行樣的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為1.8%、2.2%、1.6%和0.7%.

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 單因子評價(jià) 現(xiàn)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 3838-2002)中明確規(guī)定:“地表水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)應(yīng)根據(jù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的水域功能類別，選取相應(yīng)類別標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行單因子評價(jià)”，即與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，進(jìn)行污染評估.

1.3.2 水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型 重金屬污染物通過飲用水進(jìn)入人體后，其引起的健康風(fēng)險(xiǎn)主要包括基因毒性物質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)和軀干毒性物質(zhì)(非致癌物)健康風(fēng)險(xiǎn)，其中基因毒性物質(zhì)可分為放射性污染物和化學(xué)致癌物，對于放射性污染物，在一般水體中，其污染程度很輕，一般檢測不出，因此，這里僅考慮化學(xué)致癌物質(zhì).計(jì)算公式分別為[27-28]:

式中，Rci為致癌物i(共k 種化學(xué)致癌物質(zhì))經(jīng)飲用水途徑的平均致癌年險(xiǎn)(a-1);Rni為非致癌物i(共k 種化學(xué)致癌物質(zhì))經(jīng)飲用水途徑的平均健康風(fēng)險(xiǎn)(a-1);Di為化學(xué)致癌物i 經(jīng)飲用水途徑的單位體重日均暴露劑量(mg/(kg·d));qi為化學(xué)致癌物i 的飲用水途徑致癌強(qiáng)度系數(shù)(mg/(kg·d));RfDi為非致癌物質(zhì)i 通過飲用水途徑攝入的參考劑量(mg/(kg·d));Dig為非致癌物質(zhì)i 通過飲用水途徑的單位質(zhì)量日均暴露劑量(mg/(kg·d));2.2 為成人每日平均飲水量(L);Ci為水體中各金屬的實(shí)測濃度(mg/L);W 為人均體重(kg);L 為人均壽命(a).公式(1)～(3)為水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的基本模式.對于不同研究區(qū)域的不同研究對象，需要根據(jù)該地區(qū)的成人每日平均飲水量、人均體重以及人均壽命等因素變化來改進(jìn)評價(jià)模型，使得模型適用于研究區(qū)域.

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 采用ArcGIS 9.3 的地統(tǒng)計(jì)模塊對分析結(jié)果進(jìn)行克里格空間插值.并利用Excel 和SPSS 15.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 烏梁素海水環(huán)境特征分析

烏梁素海位于中國北方寒旱區(qū)，屬于灌區(qū)草型湖泊，是寒旱區(qū)典型氣候條件和農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)典型下墊面條件下形成的湖泊，其湖泊水環(huán)境具有一定的特殊性.本次采樣季節(jié)是冬季，湖泊水體冬季水溫最低，平均值為0.32℃，最高值為0.50℃，最低值為0.10℃，過低的水溫直接影響到微生物對污染物的降解作用，致使水體的自凈能力大大下降;水體pH 值的均值為8.18，其變異性較小，最大值為8.57，最小值為7.67，說明烏梁素海的水體為弱堿性.烏梁素海湖泊水體氧化還原電位值隨著季節(jié)變化而發(fā)生較大波動，采樣點(diǎn)水體氧化還原電位平均值為83 mV，最低值為-147 mV，說明冬季湖泊水體處于強(qiáng)還原狀態(tài)，主要是由于烏梁素海冰封期約為5 ～7 個(gè)月，湖泊表面冰蓋的形成使得湖泊水體、沉積物與大氣隔絕，處于厭氧環(huán)境，造成氧化還原電位降低，從而形成了強(qiáng)還原條件.湖泊水體流速均值為0.018 m/s，最大值為0.035 m/s，最小值為0.004 m/s.水體電導(dǎo)率均值為4.12 mS/cm，最大值為12.32 mS/cm，最小值為0.07 mS/cm，說明湖泊水體的鹽化程度較高.

2.2 烏梁素海水體中重金屬Hg的含量評估

單因子指數(shù)評價(jià)法是將各指標(biāo)濃度代表值與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)逐項(xiàng)對比，以單項(xiàng)評價(jià)最差項(xiàng)目的類別作為水質(zhì)類別，是《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 3838-2002)規(guī)定的評價(jià)方法.

烏梁素海表層水體中Hg 含量范圍在0.50 ～1.44 μg/L 之間，平均含量為1.04 μg/L，其所有監(jiān)測點(diǎn)的含量都超出地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(0.1 μg/L)和國家漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)(0.5 μg/L)，50%的監(jiān)測點(diǎn)超出了地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(1 μg/L).以漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用單因子指數(shù)評價(jià)法對Hg 含量進(jìn)行評價(jià)，其值在0.995 ～2.871 之間，均值為2.080，均大于1，說明烏梁素海水體已受到Hg 污染，只能用于農(nóng)業(yè)用水與景觀用水.其水質(zhì)對魚類生存存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，在進(jìn)行漁業(yè)養(yǎng)殖過程中需注意.重金屬的毒性系數(shù)揭示了金屬對人體和水生生態(tài)系統(tǒng)的危害[29]，Hg 的毒性系數(shù)是40，在所研究金屬中屬于毒性最大的金屬，因此要對Hg 的危害與危險(xiǎn)程度予以重視.

圖2 烏梁素海表層水中重金屬汞分布Fig.2 Heavy metal mercury distribution in surface water of Lake Ulansuhai

2.3 烏梁素海重金屬Hg的空間分布特征

烏梁素海水體中 Hg 空間變異性較大，為34.11%，說明其存在外在人為污染源的可能性更大.由于烏梁素海水體中Hg 污染超標(biāo)，對其進(jìn)行空間分布特征分析，可以更好地研究其污染特征.

Hg 的分布特征主要表現(xiàn)為:高值區(qū)域分布在湖泊入水口集中的西北與東北部，湖泊南部與出口處的含量相對較低，處于中等水平.Hg 含量在0.50 ～1.44 μg/L 之間，平均濃度為 1.04 μg/L，高值點(diǎn)在 K12、M12 與 N13 監(jiān)測點(diǎn)，低值區(qū)在 L15 與R7 監(jiān)測點(diǎn)(圖2).

Hg 的空間分布特征是由一定的外界條件和湖泊自身水環(huán)境差異造成的，其受離排污口、湖水入口的距離，水動力條件，水生植物分布等因素影響.此外，由于取樣季節(jié)為冬季，湖泊水體重金屬的空間分布特征與沉積物中重金屬的含量及沉積物-水界面的環(huán)境因素有一定的關(guān)系，因而不同的重金屬表現(xiàn)出不同的平面分布特征.

1)Hg 在湖泊入水口處的西北部含量較高，一方面受徑流輸入與沿岸排污的影響.雖然烏梁素海冬季入湖水量相對較低，且此季節(jié)烏梁素海的補(bǔ)給水源主要為地下水、工業(yè)廢水和生活污水，但從圖1 可以看出，入水口的沿岸多為蘆葦區(qū)，Hg 易受有機(jī)物的吸附[30]，容易沉積于入口處，不易向下游傳輸與擴(kuò)散.此外，重金屬Hg 從入水口進(jìn)入湖泊，受到蘆葦與藻類的吸附與攔截，使得Hg 被截留，造成在湖泊入水口處的西北部出現(xiàn)高值區(qū)域.

2)另一方面，在一些沉積物遭受嚴(yán)重污染的水體中，沉積物的重新懸浮和釋放成為水體Hg 重要的輸入源[31].由于冬季湖泊水體受冰蓋的影響，湖泊沉積物的重金屬在外界環(huán)境發(fā)生變化后會發(fā)生重金屬釋放，造成水體重金屬濃度的差異.冬季湖泊水體流速相對偏低，湖泊水動力格局對淺水湖泊重金屬含量具有控制作用.水體流速大、風(fēng)速強(qiáng)的區(qū)域，水動力作用相對較強(qiáng)，表層沉積物與水體之間進(jìn)行較為頻繁的物質(zhì)與能量交換，使得水環(huán)境中懸浮物難以沉降.相反，水流速度低，水動力較弱，水體中的重金屬易于向沉積物中遷移[32].烏梁素海西北部的湖泊水體流速相對較高，在0.020 ～0.035 m/s 之間，而湖泊南部的流速在0.004 m/s 左右，利用湖泊水體流速表征湖泊水動力條件，通過SPSS 13.0 分析可知，湖泊水體流速與Hg 具有較好的相關(guān)性，達(dá)到了0.01 置信水平以上，相關(guān)系數(shù)分別為0.756.這可以較好地說明，湖泊水體流速對水體中Hg 含量具有一定的影響，因此，烏梁素海西北部湖泊沉積物中Hg 相對釋放量大于東南部，造成其在湖泊入水口處的西北部含量較高.

3)Hg 在天然水生生態(tài)系統(tǒng)中以多種形態(tài)存在，如 HgO、Hg2+、Hg(OH)n、HgCln等.游離 Hg2+只有在pH ＜3.5 時(shí)才會存在.一般在自然水體中，Hg2+會發(fā)生強(qiáng)水解反應(yīng)[33]，但當(dāng)含Hg 的水溶液中存在Cl-時(shí)，必須考慮Hg2+與Cl-的絡(luò)合平衡，Hg2+作為路易斯酸可與作為路易斯堿的Cl-形成一系列絡(luò)合物，其中n 為配位數(shù)(n=1 ～4)，由于有Cl-存在生成較大量的Hg-Cl 絡(luò)合物，使此溶液中Hg2+的溶解度增大[34].烏梁素海水體鹽化污染較為嚴(yán)重，水體中Cl-含量較高，易形成HgCl2和HgCl3-.湖泊入水口處的西北部鹽度較高，其Cl-含量在1263 ～1646 mg/L 之間，均值為1446 mg/L，而湖泊南部與出口處的Cl-含量相對較低，均值為81 mg/L，因此，湖泊西北與東北部的Hg 離子更易生成易溶于水的HgCln，使得水體中的Hg 含量較高.

2.4 烏梁素海水環(huán)境中Hg含量分析

2.4.1 冰封期冰體與冰下水體中Hg 含量分析 針對冬季水體進(jìn)行分析，冰封期水體受到太陽輻射和熱交換等諸多因素的影響后，Hg 污染特征將和非冰封期不同.分別對冰體、冰下水體Hg 含量進(jìn)行測定，分析兩者之間的關(guān)系.冰體中 Hg 含量在 0.010 ～0.668 μg/L 之間，平均值為 0.187 μg/L，除 P9、R7 部分冰層中濃度小于地表水環(huán)境質(zhì)量Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)(0.1 μg/L)外，其它采樣點(diǎn)Hg 含量都遠(yuǎn)大于0.1 μg/L，結(jié)合烏梁素海水體Hg 含量可知，其在冰體和冰下水體中差距較大，水體中Hg 含量是冰體中含量的1.97 ～7.65 倍.冬季重金屬Hg 含量相對較高，研究冬季水體更能體現(xiàn)出其污染的危險(xiǎn)性.

造成上述結(jié)果的原因主要是烏梁素海每年11月份隨著冷空氣過境、氣溫降低，水溫達(dá)到結(jié)冰點(diǎn)，開始產(chǎn)生結(jié)冰現(xiàn)象，進(jìn)入凍冰過程.由于湖水在凍結(jié)過程中是從表層向下進(jìn)行的，且冰的微觀結(jié)構(gòu)不同于水的微觀結(jié)構(gòu)，在結(jié)冰的過程中，污染物并不參與冰結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，即雜質(zhì)不可能進(jìn)入冰晶的內(nèi)部，因此在結(jié)冰過程中雜質(zhì)會自動排到冰層下面，在一定程度上起到凈化的作用.Hg 作為冰體中的雜質(zhì)，在其結(jié)冰的過程中會不斷地被排出.當(dāng)冰厚到一定程度，冰封期水體的濃度會高于非冰封期水體的濃度，而受到結(jié)冰速度、溫度、Hg 濃度等眾多因素的影響，一部分Hg 仍會殘留在冰晶空隙之間.

伴隨著溫度的升高和季節(jié)的變化，進(jìn)入非冰封期階段，外界水環(huán)境條件發(fā)生改變，氧化還原性、酸堿度等化學(xué)指標(biāo)以及濃度梯度的變化也會影響Hg 的遷移轉(zhuǎn)化，使得水體中Hg 又重新分配到整個(gè)水體，這樣凍融過程中的冰下水層相當(dāng)于除底泥層之外的又一新污染內(nèi)源.因此，有必要在今后的研究中開展非冰封期Hg 的環(huán)境化學(xué)特征研究.

2.4.2 冰封期冰下水體與沉積物中Hg 含量分析 水在結(jié)冰過程中具有排出雜質(zhì)的作用，凍結(jié)時(shí)冰層中污染物的濃度降低，冰下水體中污染物濃度隨之升高，促使冰下水體與沉積物發(fā)生進(jìn)一步的物質(zhì)交換.伴隨這一過程，冰-水-泥多介質(zhì)環(huán)境特征都會發(fā)生相應(yīng)的變化.為了摸清水體與沉積物中Hg 的相關(guān)關(guān)系，在相關(guān)研究中進(jìn)行了沉積物中Hg 含量測定，發(fā)現(xiàn)冬季沉積物中Hg 的最大值為0.34 mg/kg，最小值為0.06 mg/kg，均值為0.16 mg/kg，其變異系數(shù)較大，為57%.若變異系數(shù)大于50%，在一定程度上也表明其存在一定的人為污染，如人類活動等是其主要來源.Hg 在沉積物和水相中的循環(huán)和分布是物理、化學(xué)及生物作用，從而可能受諸如pH、溫度、氧化還原變化、養(yǎng)分可用性及配位體等因素的影響.冬季沉積物鹽度較高，其Cl-含量較高，從而與水體中Hg2+與Cl-配合機(jī)理類似，其沉積物中Hg2+易于與Cl-相結(jié)合，為了能夠更明確地探求沉積物中Hg 的含量與湖泊沉積物鹽度的關(guān)系，用SPSS 13.0 進(jìn)行了相關(guān)性分析，Cl-的含量與Hg 呈極顯著正相關(guān)，全部達(dá)到0.01 的置信水平，相關(guān)系數(shù)為-0.72.伴隨著沉積物鹽度的升高，沉積物中Hg 含量降低，從而使得水體中Hg 含量升高，這也說明冬季湖泊水體中Hg 濃度升高，一方面是由于水體結(jié)冰使得Hg 不斷地被排入冰下水體，另一方面是因?yàn)槎境练e物中的Hg 也會在一定條件下釋放到水體中.

2.5 水體健康風(fēng)險(xiǎn)評估

由于烏梁素海的水會匯入黃河，因此基于烏梁素海的生態(tài)功能定位與重金屬的危險(xiǎn)性，對其水體中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估.結(jié)合重金屬含量評估結(jié)果，得知重金屬Hg 存在一定的污染，為了便于比較重金屬Hg 對非致癌物質(zhì)所產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)，將銅、鋅、鉛也進(jìn)行了健康風(fēng)險(xiǎn)評估.

2.5.1 健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)參數(shù)的選擇 根據(jù)國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)和世界衛(wèi)生組織(WHO)通過全面評價(jià)化學(xué)物質(zhì)致癌性可靠程度而編制分類系統(tǒng)，軀體毒物質(zhì)(非致癌物質(zhì))主要是Hg、Pb、Cu、Zn、氰化物、氨和酚，本項(xiàng)目的研究中只涉及到Cu、Zn、Pb、Hg，對于非致癌物質(zhì)所致健康風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)，參考劑量是一個(gè)重要的參數(shù).根據(jù)有關(guān)資料，查得非致癌物質(zhì)Cu、Zn、Pb、Hg 的飲水途徑暴露的參考劑量分別為0.04、0.30、0.0035 和0.0003 mg/(kg·d)[35].環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的對象為特定人群，本次研究區(qū)域?yàn)閮?nèi)蒙古自治區(qū).根據(jù)中國衛(wèi)生統(tǒng)計(jì)資料，內(nèi)蒙古自治區(qū)人均預(yù)期壽命為73.8 a，成人人均體重為65.0 kg[36].

2.5.2 健康危害的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算 根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型和評價(jià)參數(shù)，可以計(jì)算出2011年通過飲水途徑，非致癌物質(zhì)造成的平均個(gè)人年風(fēng)險(xiǎn)，計(jì)算結(jié)果見表1.

由表1 可以看出，總非致癌性污染物(Rn)所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度介于1.01×10-9～2.49×10-9a-1之間，即每年每千萬人口中因飲用水中各類污染物而受到健康危害或死亡的人數(shù)不能超過3 人.從各非致癌物元素對Rn 的貢獻(xiàn)率分析可知，重金屬Hg 所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度要遠(yuǎn)高于Cu、Zn 和Pb，貢獻(xiàn)率在71.43%～92.44%之間，重金屬 Hg 的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度在0.75×10-9～2.15×10-9a-1之間，均值為1.56×10-9a-1.重金屬Pb 所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度相對Hg 較小，貢獻(xiàn)率在4.44%～18.10%之間，健康危害風(fēng)險(xiǎn)度均值為0.143×10-9a-1.重金屬Cu 所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度相對Hg、Pb 較小，貢獻(xiàn)率在1.11%～8.01%之間，健康危害風(fēng)險(xiǎn)度均值為0.086× 10-9a-1.重金屬 Zn 所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度最小，貢獻(xiàn)率在 1.53% ～5.42%之間，健康危害風(fēng)險(xiǎn)度均值為0.04×10-9a-1.因此，對非致癌性污染物所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度由大到小為Hg ＞Pb ＞Cu ＞Zn.因此，應(yīng)將重金屬Hg 作為首要的水環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)管理控制指標(biāo).

表1 烏梁素海非致癌性物質(zhì)通過飲水途徑產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)Tab.1 Health risk caused by noncarcinogens in water of Lake Ulansuhai

3 結(jié)論

烏梁素海表層水體已受到重金屬污染，與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)相比較，重金屬Hg 的污染較為嚴(yán)重，所有監(jiān)測點(diǎn)Hg 含量都超出地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)和國家漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，50%的監(jiān)測點(diǎn)超出了地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn).水體中重金屬的Hg 分布模式與離排污口距離、離湖水入口的距離和水動力條件有一定的關(guān)系，高值區(qū)域分布在湖泊入水口集中的西北與東北部，湖泊南部與出口處的含量相對較低，處于中等水平.重金屬Hg 所致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)度要遠(yuǎn)高于Cu、Zn 和Pb，貢獻(xiàn)率在71.43%～92.44%之間.因此，結(jié)合重金屬含量評估，應(yīng)將重金屬Hg 作為首要的環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)管理控制指標(biāo).

[1]侯亞敏，馮新斌，仇廣樂等.貴州百花湖表層水中不同形態(tài)汞的分布規(guī)律.湖泊科學(xué)，2004，16(2):125-134.

[2]Matida Y，Kumada H.Distribution of mercury in water，bottom mud and aquatic organisms of Mina Mata Bay，the River Agano and other water bodies in Japan.Bulletin of Freshwater Fisheries Research Laboratory，1969，19(2):73-93.

[3]李永華，王五一，楊林生等.汞的環(huán)境生物地球化學(xué)研究進(jìn)展.地理科學(xué)進(jìn)展，2004，23(6):33-40.

[4]丁振華，王文華，瞿麗雅等.貴州萬山汞礦區(qū)汞的環(huán)境污染及對生態(tài)系統(tǒng)的影響.環(huán)境科學(xué)，2004，25(2):111-114.

[5]許 妍，陳永青.我國環(huán)境汞污染現(xiàn)狀及其對健康的危害.職業(yè)與健康，2012，28(7):879-881.

[6]張軍方，馮新斌，閆海魚.夜郎湖水庫水體不同形態(tài)汞的時(shí)空分布.生態(tài)學(xué)雜志，2011，30(5):969-975.

[7]徐澤新，張 敏.太湖流域湖蕩濕地沉積物砷汞的空間分布及污染評價(jià).長江流域資源與環(huán)境，2013，22(5):627-634.

[8]薩茹莉，何 江，呂昌偉.南海湖沉積物中Hg 的形態(tài)分布特征.沉積學(xué)報(bào)，2009，27(6):1178-1183.

[9]劉 明，陳來國，范瑞芳等.鼎湖山大氣氣態(tài)總汞含量和變化特征的初步研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32(4):932-939.

[10]何天容，吳玉勇，馮新斌.富營養(yǎng)化對貴州紅楓湖水庫汞形態(tài)和分布特征的影響.湖泊科學(xué)，2010，22(2):208-214.

[11]王 康，康世昌，郭軍明等.青藏高原納木錯(cuò)流域水體總汞的時(shí)空分布特征.環(huán)境科學(xué)，2012，33(7):2289-2296.

[12]馬冬梅，馬 軍，李 興等.內(nèi)蒙古烏梁素海引排水量動態(tài)分析.內(nèi)蒙古水利，2012，(1):14-16.

[13]史小紅，李暢游，賈克力.烏梁素海污染現(xiàn)狀及驅(qū)動因子分析.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30(4):37-40.

[14]曹 楊，尚士友，楊 景等.烏梁素海濕地時(shí)空動態(tài)演化.地理科學(xué)進(jìn)展，2010，29(3):307-311.

[15]毛海芳，何 江，呂昌偉等.烏梁素海和岱海沉積物有機(jī)碳的形態(tài)特征.環(huán)境科學(xué)，2011，32(3):658-666.

[16]姜忠峰，李暢游，張 生等.改進(jìn)AHP 法在烏梁素海生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評價(jià)中的應(yīng)用.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25(1):135-139.

[17]王 爽，李暢游，史小紅等.烏梁素海沉積物中重金屬形態(tài)分布特征及污染狀況評價(jià).環(huán)境化學(xué)，2012，31(10):7-15.

[18]姜忠峰，張 生，李暢游等.烏梁素海表層沉積物重金屬分布特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2012，6(6):1810-1816.

[19]劉俊廷，潘紅捷，趙鎖志等.內(nèi)蒙古烏梁素海底泥重金屬元素污染評價(jià).地質(zhì)與資源，2010，19(4):325-330.

[20]烏 云，朝倫巴根，李暢游等.烏梁素海表層沉積物營養(yǎng)元素及重金屬空間分布特征.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25(4):143-148.

[21]付新峰，谷曉偉，劉曉巖等.烏梁素海生態(tài)功能定位初步分析.人民黃河，2008，30(10):61-62.

[22]Ren CT，Li CY，Jia CJ et al.Water quality assessment for Ulansuhai Lake using fuzzy clustering and pattern recognition.Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2008，26(3):339-344.

[23]Zhang Y，Li CY，Shi XH.The migration of total dissolved solids during natural freezing process in Ulansuhai Lake.Journal of Arid Land，2012，4(1):85-94.

[24]賈紅梅，李青豐，胡 楊等.河套灌區(qū)總排干溝沿程及烏梁素海污染特征.北方環(huán)境，2012，(4):72-79.

[25]中國林業(yè)科學(xué)研究院分析中心.現(xiàn)代實(shí)用儀器分析方法.北京:中國林業(yè)出版社，1993.

[26]國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法:第4 版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

[27]耿福明，薛聯(lián)青，陸桂華等.飲用水源水質(zhì)健康危害的風(fēng)險(xiǎn)度評價(jià).水利學(xué)報(bào)，2006，37(10):1242-1245.

[28]萬金保，閆偉偉，謝 婷等.鄱陽湖流域樂安河重金屬污染水平.湖泊科學(xué)，2007，19(4):421-427.

[29]樊文華，白中科，李慧峰等.復(fù)墾土壤重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27(1):348-354.

[30]Schluter K.Sorption of inorganic mercury and monomethyl mercury in an iron-humus podzol soil of southern Norway studied by batch experiments.Environmental Geology，1997，30(3/4):266-279.

[31]李宏偉，閻百興，徐治國等.松花江水中總汞的時(shí)空分布研究.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26(5):840-845.

[32]池俏俏，朱廣偉，張戰(zhàn)平等.風(fēng)浪擾動對太湖水體懸浮物重金屬含量的影響.湖泊科學(xué)，2006，18(5):495-498.

[33]孫嘉良.水體中汞的轉(zhuǎn)化與毒性.中小企業(yè)管理與科技，2009，(19):262.

[34]楊士林，趙 哲，楊 紅.水體中汞的轉(zhuǎn)化與毒性.北方環(huán)境，2002，(1):33-34.

[35]孫 超，陳振樓，張 翠等.上海市主要飲用水源地地水重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià).環(huán)境科學(xué)研究，2009，22(1):60-65.

[36]布仁巴圖，孫 麗，潘興強(qiáng)等.江蘇省與內(nèi)蒙古自治區(qū)人均期望壽命對比分析.中國初級衛(wèi)生保健，2009，23(4):72-74.