基于GIS的涇惠渠灌區(qū)地下水污染人體健康風(fēng)險評價

徐 斌 ，張 艷

（1.長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710054；2.長安大學(xué)旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點實驗室，西安 710054；3.長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，西安 710054）

地下水是地球上最豐富且分布最廣泛的淡水資源，對于人類的生產(chǎn)生活、社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。在我國北方地區(qū)，地下水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的主要水源，在一些干旱地區(qū)甚至是唯一的可利用水源。隨著人類活動的增強，地下水水質(zhì)已遭受不同程度的污染，評價地下水中污染物的人體健康風(fēng)險，對于地下水污染防治、保障飲水安全至關(guān)重要。關(guān)于人體健康風(fēng)險評價，國內(nèi)外眾多學(xué)者從原理、方法等角度開展了一系列的研究，為地下水污染的人體健康風(fēng)險評價奠定了基礎(chǔ)[1-9]。傳統(tǒng)的人體健康風(fēng)險評價方法中，研究對象通常為點源污染，或抽象為均質(zhì)同性的面源污染，對于污染物在隨地下水流動彌散而導(dǎo)致的空間異質(zhì)性缺乏考慮，評價結(jié)果缺乏預(yù)測性，且無法獲得區(qū)域范圍內(nèi)健康風(fēng)險的空間分布特征，不利于地下水污染的防治研究。GIS技術(shù)在人體健康風(fēng)險評價領(lǐng)域的應(yīng)用實現(xiàn)了從點狀數(shù)據(jù)向面狀信息的表達(dá)，在傳統(tǒng)評價方法的基礎(chǔ)上增強了風(fēng)險空間變異性和空間分布特征提取的研究能力[10-12]。

涇惠渠灌區(qū)是陜西省重要的糧食、蔬菜生產(chǎn)基地，地下水在灌區(qū)的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及居民生活中占有重要地位。截至2016年，灌區(qū)農(nóng)村自來水普及率為82.5%，農(nóng)村集中供水率為86.2%，部分居民仍以未經(jīng)處理的淺層地下水作為主要生活用水。近年來灌區(qū)在高效發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時，以化肥、農(nóng)藥的殘留物為主的污染物對灌區(qū)土壤及淺層地下水造成了不同程度的污染，這對當(dāng)?shù)氐木用窠】翟斐梢欢ǖ娘L(fēng)險[13]。針對上述問題，本文在調(diào)查涇惠渠灌區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境狀況的基礎(chǔ)上，通過采集地下水樣品進行分析測定，利用GIS和美國環(huán)境保護署（The United States Environmental Protection Agency，U.S.EPA）的人體健康風(fēng)險評價模型對灌區(qū)地下水污染物的人體健康風(fēng)險做出評價，分析污染物的人體健康風(fēng)險空間分布特征和對不同人群的健康影響情況，以期為灌區(qū)地下水污染防治、保障居民健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

涇惠渠灌區(qū)位于關(guān)中平原中部，西有涇河，南有渭河，東有石川河，北接渭北黃土臺塬。灌區(qū)總面積約為1300 km2，灌溉設(shè)計面積903.3 km2，有效灌溉面積839.3 km2，包括涇陽、三原、高陵、臨潼、閻良、富平等縣（區(qū)）。灌區(qū)總體地勢由西北向東南傾斜，海拔350~450 m之間，全區(qū)大部地勢平坦（圖1）。灌區(qū)屬于大陸性半干旱氣候區(qū)，夏季氣溫高，雨量多而集中；冬季寒冷干燥，雨量稀少，蒸發(fā)作用較強烈。灌區(qū)屬于大型井渠雙灌灌區(qū)，是陜西省糧食主要產(chǎn)區(qū)之一，地下水利用超過區(qū)域水資源利用總量的50%[14-15]。

圖1 研究區(qū)與采樣點位置示意圖Figure 1 Map of the study area and the sampling sites

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 樣品采集

樣品采集共選取47個采樣點（圖1），采樣點用GPS精準(zhǔn)定位，有效覆蓋整個灌區(qū)。采樣過程按照《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》（GB 12999—1991）和《環(huán)境水質(zhì)質(zhì)量保證手冊》進行。采樣時間為11月冬季停灌期，所取水樣為灌溉井、居民水井抽取的淺層地下水，每個采樣點采集3瓶樣品，共141個樣品。

1.2.2 樣品處理與分析

對水質(zhì)樣品進行的分析項目主要有常規(guī)離子、pH、CO2、總固體、Mn2+、Pb2+、Zn2+、As、Cr（Ⅵ）、Cd2+、Cu2+、Hg、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、色度、濁度。樣品的分析測定由陜西省飲用水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測站完成。檢測分析方法為原子吸收分光光度法、離子色譜法、氧化鎂浸提擴散法、滴定法等。

1.3 污染評價

為明確具體污染物類型，以《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5479—2006）中規(guī)定的各項指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)值，利用單因子指數(shù)法進行污染評價，水質(zhì)指數(shù)Ii的計算公式如下：

式中：Ci為第 i項污染物實測值，mg·L-1；C0為第 i項污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)，mg·L-1。

當(dāng)Ii≤1時，表示水體未污染；當(dāng)Ii>1時，表示水體污染。

1.4 人體健康風(fēng)險評價

環(huán)境污染物可以通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑進入體內(nèi)，地下水污染物則主要以經(jīng)口暴露途徑（飲水、食物）和經(jīng)皮暴露途徑（洗澡、游泳）進入人體[16]。

1.4.1 經(jīng)口暴露途徑健康風(fēng)險評價

對于經(jīng)口暴露途徑主要考慮飲水方式攝入污染物，致癌風(fēng)險計算公式如下[16]：

式中：RiskOral為經(jīng)口暴露個體發(fā)生癌癥的健康風(fēng)險；exp為指數(shù)函數(shù)；CDI為單位體重日均暴露劑量，mg·kg-1·d-1；SF 為致癌強度系數(shù)，mg·kg-1·d-1。

非致癌物質(zhì)的風(fēng)險量化使用非致癌危害商數(shù)（Noncancer Hazard Quotient，NCHQ）表示，其計算公式如下[16]：

式中：NCHQOral為經(jīng)口暴露非致癌危害商數(shù)；CDI為單位體重日均暴露劑量，mg·kg-1·d-1；RfD 為非致癌物質(zhì)參考劑量，mg·kg-1·d-1。

式中：CDI為目標(biāo)個體通過飲水?dāng)z取特定化學(xué)物質(zhì)的單位體重日均暴露劑量，mg·kg-1·d-1；Cw為水中特定化學(xué)物質(zhì)的濃度，mg·L-1；IR為攝食率，目標(biāo)個體每日飲水的總量，L·d-1；EF為暴露頻率，目標(biāo)個體一年中飲水的天數(shù)，d·a-1；ED為暴露時長，表示目標(biāo)個體一生中攝取包含特定化學(xué)物質(zhì)飲用水的年數(shù)，a；BW為目標(biāo)個體的體重，kg；AT為平均暴露劑量時間參數(shù)，d，用于計算平均暴露劑量，對于非致癌效應(yīng)AT=ED×365，對于致癌效應(yīng)AT=74.68×365，74.68為第六次人口普查給出的陜西省人均期望壽命。

1.4.2 經(jīng)皮暴露途徑健康風(fēng)險評價

皮膚接觸暴露主要是通過游泳、沐浴途徑發(fā)生，致癌風(fēng)險計算公式如下[16]：

式中：RiskDermal為經(jīng)皮暴露個體發(fā)生癌癥的健康風(fēng)險；DAD為經(jīng)皮暴露單位體重日均暴露劑量，mg·kg-1·d-1。

非致癌危害商數(shù)計算公式如下[16]：

式中：NCHQDermal為經(jīng)皮暴露非致癌危害商數(shù)。

式中：DAevent為單次接觸的單位面積皮膚上的化學(xué)物質(zhì)吸收劑量，mg·cm-2；EV為單日內(nèi)接觸事件的發(fā)生次數(shù)；ED為暴露時長，表示目標(biāo)個體一生中皮膚接觸特定化學(xué)物質(zhì)的年數(shù)，a；EF為平均每年發(fā)生的暴露頻率，d·a-1；SA 為發(fā)生接觸的皮膚表面積，cm2。

對于無機化學(xué)物質(zhì)的DAevent使用如下公式進行計算[17-18]：

式中：Kp為水中特定化學(xué)物質(zhì)的皮膚滲透系數(shù)，cm·h-1；Cw為水中特定化學(xué)物質(zhì)的濃度，mg·cm-3；tevent為單次接觸事件的時間，h。

暴露劑量計算參數(shù)見表1，取值根據(jù)中國實際情況和研究區(qū)居民生活習(xí)慣進行了相應(yīng)的調(diào)整[18-24]。其中IR對應(yīng)的平均飲水量根據(jù)左嬌蕾[22]研究成果進行調(diào)整，均低于U.S.EPA默認(rèn)值；經(jīng)皮暴露途徑中，EF按照中國北方人洗澡、游泳和日常洗漱的生活習(xí)慣，結(jié)合不同部位皮膚表面積，計算取值為200 d·a-1；對于致癌效應(yīng)AT，采用2010年第六次人口普查給出的陜西省人均期望壽命值計算；SA值根據(jù)王喆等[24]研究成果計算；對暴露階段，按照0~17歲劃分為兒童，18歲及以上劃分為成人。

U.S.EPA在綜合危險信息系統(tǒng)（Integrated Risk Information System，IRIS）中公布了不同暴露途徑下各類物質(zhì)的毒理學(xué)特性參數(shù)。其中，經(jīng)口暴露途徑中，As為典型致癌物，NO-3-N的致癌性則無明確的實驗數(shù)據(jù)[18-20]。對于Cr（Ⅵ），國際癌癥研究機構(gòu)IARC和U.S.EPA確定其為經(jīng)呼吸途徑的一級致癌物，但Cr（Ⅵ）經(jīng)口途徑致癌性尚不明確[25]。在經(jīng)皮暴露途徑中，以上各物質(zhì)對人體健康均有一定的危害。各污染物的毒理學(xué)特性參數(shù)見表2[18-20]。

表1 暴露劑量計算參數(shù)Table 1 Parameters of daily dose calculation models

表2 污染物毒理學(xué)特性參數(shù)Table 2 Toxicological characteristics parameters of contaminants

當(dāng)風(fēng)險被具體量化后，即可以對潛在風(fēng)險進行分析，主要是對風(fēng)險程度和類型進行定性的描述。對于致癌物風(fēng)險程度，通常按照指定的人體健康可接受的最大風(fēng)險標(biāo)準(zhǔn)進行衡量，但目前國際上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值，不同機構(gòu)均制定了可接受風(fēng)險水平，范圍在1×10-6~1×10-4之間[26]。結(jié)合研究區(qū)污染情況，本研究選擇1×10-4作為最大可接受風(fēng)險水平來評價風(fēng)險程度，即當(dāng)致癌風(fēng)險Risk大于1×10-4時，受體承受的致癌風(fēng)險在不可接受范圍內(nèi)；反之，受體所承受的風(fēng)險在可接受范圍內(nèi)。

對于非致癌風(fēng)險，U.S.EPA給出的限值為1，當(dāng)非致癌危害商數(shù)NCHQ大于1時認(rèn)為存在一定的健康風(fēng)險。

1.4.3 人體健康總風(fēng)險

假設(shè)每種化學(xué)物質(zhì)對人體健康的危害毒性作用不存在協(xié)同或拮抗關(guān)系，而是呈現(xiàn)為簡單的相加關(guān)系，則致癌總風(fēng)險可表示為[16]：

式中：RiskT為致癌總風(fēng)險；Riski為化學(xué)物質(zhì)i的致癌風(fēng)險。

非致癌總風(fēng)險可表示為：

式中：HI為危害指數(shù)（Hazard Index，HI），即非致癌總風(fēng)險；NCHQi為化學(xué)物質(zhì)i的非致癌危害商數(shù)。

1.5 GIS空間分析與制圖

1.5.1 水質(zhì)數(shù)據(jù)處理

首先，利用ArcGIS9.3 ArcCatalog建立研究區(qū)空間數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)的要素集合；然后，在ArcMap中導(dǎo)入采樣點坐標(biāo)數(shù)據(jù)并將水質(zhì)分析結(jié)果作為屬性數(shù)據(jù)加入到圖層；再次，采用ArcGIS的地統(tǒng)計分析（Geostatistical Analyst）模塊Kriging方法插值，形成覆蓋研究區(qū)的水質(zhì)數(shù)據(jù)，采用柵格數(shù)據(jù)格式存儲，分辨率為100 m×100 m。

1.5.2 污染特征分析

在空間插值的基礎(chǔ)上，以水質(zhì)分析插值數(shù)據(jù)為輸入項，根據(jù)式（1）利用ArcToolbox地圖代數(shù)工具計算水質(zhì)指數(shù)Ii，獲得水質(zhì)指數(shù)空間分布特征數(shù)據(jù)，然后利用重分類工具按照Ii>1確定污染范圍，根據(jù)Ii>1對應(yīng)的像元個數(shù)計算超標(biāo)面積百分比，并利用柵格統(tǒng)計工具計算Ii的最小值、最大值和平均值，以便獲得污染情況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

1.5.3 人體健康風(fēng)險計算

將主要污染物的空間分布數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)源，根據(jù)式（2）~式（10），利用 ArcToolbox地圖代數(shù)工具分別計算經(jīng)皮暴露途徑和經(jīng)口暴露途徑的人體健康風(fēng)險，計算結(jié)果以柵格數(shù)據(jù)格式存儲。利用ArcMap在人體健康風(fēng)險圖層上進行等值線分析，標(biāo)示致癌物的1×10-4致癌風(fēng)險指示線，而對非致癌物則按照1.0為間距繪制NCHQ等值線，從而繪制健康風(fēng)險分布特征圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染評價

水質(zhì)分析結(jié)果顯示，研究區(qū)地下水中對人體健康構(gòu)成危害的 As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N 均有檢出，通過單因子污染評價與GIS分析可知，依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5479—2006），As、Cr（Ⅵ）和NO-3-N存在不同程度超標(biāo)現(xiàn)象，三者的污染評價結(jié)果見表3。

As高值區(qū)主要出現(xiàn)在高陵區(qū)的榆楚以北、閻良區(qū)的武屯鎮(zhèn)以南，其他地區(qū)也均有檢出，含量超過標(biāo)準(zhǔn)值0.01 mg·L-1的面積比例為2.58%。Cr（Ⅵ）高值區(qū)出現(xiàn)在三原縣的大程鎮(zhèn)，含量超過標(biāo)準(zhǔn)值0.05 mg·L-1的面積比例為38.99%。NO-3-N含量超過標(biāo)準(zhǔn)值10 mg·L-1的面積比例達(dá)99.40%，全區(qū)淺層地下水硝酸鹽污染嚴(yán)重。根據(jù)污染評價結(jié)果，重點對As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N存在的人體健康風(fēng)險進行評價。

2.2 人體健康風(fēng)險評價

2.2.1 單因子健康風(fēng)險評價

結(jié)合人體健康風(fēng)險評價模型與ArcGIS空間分析，使用IRIS數(shù)據(jù)庫提供的As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N的毒性數(shù)據(jù)進行分析計算，得到地下水污染物引起的平均健康風(fēng)險數(shù)據(jù)（表4）。

As的人體健康風(fēng)險空間分布特征如圖2所示，其人體健康風(fēng)險高值區(qū)主要集中于閻良、高陵和三原局部區(qū)域。綜合表4的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)內(nèi)成人罹患癌癥的風(fēng)險水平平均值明顯高于兒童，成年男性承擔(dān)風(fēng)險高于成年女性，最高達(dá)3.73×10-4，超出可接受風(fēng)險水平。從風(fēng)險分布特征角度分析，對于致癌風(fēng)險大于1×10-4的區(qū)域界定為暴露人群患癌潛在區(qū)域，據(jù)此對研究區(qū)進行分類統(tǒng)計，結(jié)果顯示成年男性和成年女性患癌的潛在區(qū)域面積比例為45.82%和39.82%，兒童患癌的潛在區(qū)域面積比例為0.99%。

表3 污染物的污染評價結(jié)果Table3 Result of contamination assessment

表4 地下水污染物經(jīng)口和皮膚接觸途徑引起的平均健康風(fēng)險Table 4 Average health risk caused by groundwater contaminants via oral and dermal pathways

對于As所造成的非致癌性危害，成年男性面臨的風(fēng)險略高于成年女性，最高值分別為1.887 1和1.737 4，兒童面臨的風(fēng)險明顯高于成人，其NCHQ平均值為1.209 3，最高值則達(dá)到4.220 0。從分布特征角度分析，對于非致癌危害商數(shù)大于1的區(qū)域界定為暴露人群患病潛在區(qū)域，統(tǒng)計結(jié)果顯示兒童患病潛在區(qū)域面積比例為69.19%，成年男性和成年女性患病潛在區(qū)域面積分別為2.05%和1.88%。

在暴露途徑方面，As的致癌風(fēng)險主要集中在經(jīng)口暴露途徑，平均高出經(jīng)皮暴露途徑2個數(shù)量級，非致癌風(fēng)險主要集中在經(jīng)口暴露途徑，其數(shù)值約為經(jīng)皮暴露途徑的200倍。

Cr（Ⅵ）的人體健康風(fēng)險空間分布特征如圖3所示，其人體健康風(fēng)險高值區(qū)主要集中于三原縣的大程鎮(zhèn)附近。綜合表4的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，與As的健康風(fēng)險類似，對于Cr（Ⅵ）所造成的非致癌性危害，成年男性面臨的風(fēng)險略高于成年女性，最高值分別為3.540 2和3.375 9，兒童面臨的風(fēng)險明顯高于成人，其NCHQ平均值為1.576 0，最高值則達(dá)到8.693 7。在暴露途徑方面，Cr（Ⅵ）經(jīng)皮暴露途徑與經(jīng)口暴露途徑帶來的非致癌風(fēng)險比例約為1/2.5，該數(shù)值遠(yuǎn)高于As和NO-3-N，這說明與其他污染物相比，Cr（Ⅵ）通過皮膚被人體吸收的劑量更高，其經(jīng)皮暴露風(fēng)險以及帶來的健康問題應(yīng)引起關(guān)注。從分布特征角度分析，兒童患病的潛在區(qū)域面積比例為69.06%，而成年男性和成年女性患病的潛在區(qū)域面積分別為12.74%和12.14%。

圖2 As的人體健康風(fēng)險空間分布特征Figure 2 Spatial distribution of human health risks from As

圖3 Cr（Ⅵ）的人體健康風(fēng)險空間分布特征Figure3 Spatial distribution of human health risks from Cr（Ⅵ）

NO-3-N的人體健康風(fēng)險空間分布特征如圖4所示，其人體健康風(fēng)險高值區(qū)主要集中于三原縣的渠岸、高陵區(qū)與臨潼區(qū)交界處，呈西北至東南的條帶狀分布。通過表4的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，對于NO-3-N所造成的非致癌性危害，成年男性面臨的風(fēng)險略高于成年女性，最高值分別為1.541 6和1.419 4，兒童面臨的風(fēng)險高于成人，其NCHQ平均值為1.245 8。在暴露途徑方面，NO-3-N經(jīng)皮暴露途徑與經(jīng)口暴露途徑帶來的非致癌風(fēng)險比例約為1/200，經(jīng)口暴露途徑是造成健康風(fēng)險的主要途徑。從分布特征角度分析，兒童患病的潛在區(qū)域面積比例為66.55%，而成年男性和成年女性患病的潛在區(qū)域面積分別為1.21%和1.12%。

2.2.2 健康總風(fēng)險評價

由于本次評價的致癌物只有As，無需對致癌總風(fēng)險進行分析，故健康總風(fēng)險評價僅對非致癌總風(fēng)險進行討論。經(jīng)過ArcGIS疊加分析后的非致癌總風(fēng)險空間分布特征如圖5所示。統(tǒng)計分析顯示，成年男性所承擔(dān)的非致癌總風(fēng)險最小值為0.346 8，最大值為5.193 0，平均值為1.736 1，超過限值1的區(qū)域面積比例達(dá)98.60%；成年女性所承擔(dān)的非致癌總風(fēng)險最小值為0.323 8，最大值為4.897 6，平均值為1.619 5，超過限值1的區(qū)域面積比例達(dá)90.79%；兒童承擔(dān)的非致癌總風(fēng)險最小值為0.806 9，最大值為12.405 1，平均值為4.031 1，超過限值1的區(qū)域面積比例達(dá)99.99%。研究區(qū)地下水污染的非致癌總風(fēng)險值較大，各類污染物對當(dāng)?shù)鼐用窠】诞a(chǎn)生了一定的威脅。

綜上所述，三種污染物的致癌風(fēng)險方面，As具有較為明顯的危害性，三種污染物的非致癌風(fēng)險NCHQ平均值大小排序為Cr（Ⅵ）>NO-3-N>As，危害面積排序為As>Cr（Ⅵ）>NO-3-N，綜合而言Cr（Ⅵ）的非致癌危害性最大。在兩種暴露途徑中，經(jīng)口暴露是污染物帶來健康風(fēng)險的最主要途徑，但Cr（Ⅵ）通過皮膚被人體吸收的劑量比例要明顯高于As和NO-3-N，其對人體皮膚帶來的健康危害應(yīng)引起注意。

圖4 NO-3-N的人體健康風(fēng)險空間分布特征Figure 4 Spatial distribution of human health risksfrom NO-3-N

圖5 非致癌總風(fēng)險空間分布特征Figure 5 Spatial distribution of total non-carcinogenics risk

為了進一步制定合理的污染治理措施，達(dá)到改善環(huán)境質(zhì)量、保障人體健康的目標(biāo)，對三種污染物來源進行了簡要分析：灌區(qū)地下水中的As主要來源于土壤，灌區(qū)土壤中As含量與土壤母質(zhì)有關(guān)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中含As農(nóng)藥的施用在一定程度上增加了土壤中As的含量，長期灌溉導(dǎo)致土壤中As通過淋濾向地下水遷移，局部高含量區(qū)域可能是工業(yè)廢水或含As農(nóng)藥原液隨降水入滲進入地下水含水層形成的點源污染。工業(yè)廢水的排放是造成地下水中Cr（Ⅵ）含量較高的一個重要原因，灌區(qū)北部的清峪河流經(jīng)Cr（Ⅵ）含量較高的區(qū)域，跨越三原、閻良兩區(qū)縣，灌溉過程中引用污染較嚴(yán)重的清峪河水，使含有Cr（Ⅵ）的污水經(jīng)地表入滲到地下水含水層，最終滯留在含水層中，致使該區(qū)域Cr（Ⅵ）含量過高?；屎娃r(nóng)家肥施用形成的農(nóng)業(yè)面源污染是造成灌區(qū)淺層地下水NO-3-N污染的主要原因。此外，灌區(qū)工業(yè)發(fā)展迅速，食品業(yè)、飼料加工業(yè)占有很大比例，生產(chǎn)中形成的含氮工業(yè)污水和工業(yè)垃圾都會造成地下水NO-3-N含量的增加，其中三原縣部分地區(qū)受工業(yè)污染較為嚴(yán)重，地下水中NO-3-N含量較高。

從污染物來源分析，As、Cr（Ⅵ）以點源污染為主，比較易于從根源上進行治理；而NO-3-N則主要來源于化肥殘留物、有機物分解，對于以農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)為主要產(chǎn)業(yè)的涇惠渠灌區(qū)而言，NO-3-N污染無論從時間延續(xù)上和空間分布上都更具有普遍性，其長期健康風(fēng)險高于As、Cr（Ⅵ），治理難度也較大。因此，應(yīng)首先加強As、Cr（Ⅵ）的污染源治理，盡快降低As、Cr（Ⅵ）污染帶來的超額健康風(fēng)險，對NO-3-N污染需要從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、灌溉施肥技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面綜合治理，逐步降低NO-3-N污染帶來的健康風(fēng)險。

評價結(jié)果顯示，As、Cr（Ⅵ）均存在污染評價水質(zhì)指數(shù)較低但超額風(fēng)險面積大、局部風(fēng)險較高的情況，對此從地下水污染情況與健康風(fēng)險之間的相關(guān)性分析。以As為例，依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5479—1985）閾值 0.05 mg·L-1，則 As超標(biāo)面積為0%，依據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5479—2006） 閾值 0.01 mg·L-1，As的超標(biāo)面積為 2.58%，其致癌最大超額風(fēng)險面積為45.82%，以1×10-4臨界風(fēng)險值統(tǒng)計評價結(jié)果中風(fēng)險區(qū)域?qū)?yīng)的水As含量約為≥0.005 mg·L-1，該值均低于早期和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)閾值。而相關(guān)研究表明長期飲用含As量為0.005~0.010 mg·L-1的飲用水也會造成健康危害[27]。人體健康風(fēng)險基于不同人群的暴露參數(shù)和污染物毒理學(xué)特性參數(shù)進行分析，污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該分區(qū)域分目標(biāo)制定。因此，隨著評價標(biāo)準(zhǔn)的改變，其污染評價結(jié)果也發(fā)生變化，單純從污染情況來判斷健康風(fēng)險存在一定的不確定性，對此相關(guān)文獻(xiàn)也進行過論述[28]。此外，由表4可知，As、Cr（Ⅵ）的平均健康風(fēng)險值均接近或低于給定的風(fēng)險閾值，從污染物來源分析來看其局部極高風(fēng)險均來源于點源污染。

需要指出，評價結(jié)果具有不確定性，GIS空間插值對數(shù)據(jù)的精確性有一定影響，評價是基于最大暴露場景而設(shè)定的參數(shù)，因此實際風(fēng)險與分析結(jié)果之間可能存在一定的偏差，但仍應(yīng)對其引起足夠重視并制定相應(yīng)措施予以治理。針對以上不確定性問題，可通過縮短采樣時間間隔、增加采樣點密度提高GIS空間插值精確性，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦纳盍?xí)慣和個體特征劃分評價人群進行精準(zhǔn)評價，以降低分析結(jié)果與實際風(fēng)險之間的偏差，提高健康風(fēng)險評價的科學(xué)性與實用性。

3 結(jié)論

（1）涇惠渠灌區(qū)地下水的污染物主要為As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N。As高值區(qū)主要出現(xiàn)在高陵區(qū)的榆楚以北、閻良區(qū)的武屯鎮(zhèn)以南，其他地區(qū)也均有檢出；Cr（Ⅵ）高值區(qū)出現(xiàn)在三原縣的大程鎮(zhèn)；NO-3-N高值區(qū)主要集中于三原縣的渠岸、高陵區(qū)與臨潼區(qū)交界處，全區(qū)淺層地下水硝酸鹽污染嚴(yán)重。

（2）人體健康風(fēng)險評價結(jié)果表明，研究區(qū)地下水中As對成人的致癌風(fēng)險最高達(dá)3.73×10-4，明顯超出限值1.00×10-4，長期暴露對當(dāng)?shù)鼐用駧淼念净及┌Y的超額風(fēng)險較高。As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N的長期暴露會對當(dāng)?shù)鼐用窠】翟斐煞侵掳﹤?，三種污染物的非致癌風(fēng)險值按大小排序為Cr（Ⅵ）>NO-3-N>As，其中Cr（Ⅵ）對兒童的非致癌風(fēng)險最高達(dá)8.693 7，遠(yuǎn)超限值1，危害性最大。

（3）空間分布特征方面，As的超額致癌風(fēng)險區(qū)域面積比例最高為45.82%，As、Cr（Ⅵ）、NO-3-N的超額非致癌風(fēng)險區(qū)域面積比例達(dá)69.19%、69.06%和66.55%，超額非致癌總風(fēng)險區(qū)域幾乎覆蓋整個研究區(qū)，對居民用水安全有一定影響，應(yīng)加強對As、Cr（Ⅵ）和NO-3-N的污染防治。

（4）GIS能較好地應(yīng)用于人體健康風(fēng)險評價的風(fēng)險空間分布特征獲取、信息可視化和暴露風(fēng)險統(tǒng)計分析。

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