渭河干流淺層地下水與地表水中重金屬Cd污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

趙 玉

(1. 渭南師范學(xué)院 環(huán)境與生命科學(xué)學(xué)院，陜西 渭南 714099； 2. 陜西省河流濕地生態(tài)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 渭南 714099)

0 引 言

水資源作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是人類賴以生存和發(fā)展的主要自然資源之一。水體水質(zhì)是水生生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，同時(shí)也是分析水體污染特征的重要依據(jù)[1-2]。隨著工業(yè)化和城市化的迅速發(fā)展，各種各樣的人類活動(dòng)將大量有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物帶入到水體中，造成這些污染物在水體中積累，并通過(guò)食物鏈等途徑危害人體健康和生態(tài)安全[3-4]。重金屬因其較大的毒性、持久性、富集性、難降解性等特征，是水生環(huán)境的重要污染物[5]。重金屬對(duì)人體健康的危害表現(xiàn)為抑制人體內(nèi)酶的活性，使得細(xì)胞質(zhì)中毒，從而影響神經(jīng)組織，甚至損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官，例如腎和肝等[6]。比如,日本“骨痛病”就是環(huán)境Cd污染造成的人類健康危害事件。骨質(zhì)疏松是慢性Cd中毒的主要體現(xiàn)[7]。諸多研究表明，Cd進(jìn)入兒童體內(nèi)不僅影響兒童的體格發(fā)育，還會(huì)對(duì)智力發(fā)育和激素水平產(chǎn)生影響[8-9]。重金屬進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)后，滲透于系統(tǒng)的各個(gè)組分中，引起水生環(huán)境條件改變并對(duì)水生植物(改變細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制光合作用、酶的活性以及植物生長(zhǎng)等)[10]和動(dòng)物(影響生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝等)[11]產(chǎn)生影響。2015年1月15日，廣西河池地區(qū)龍江河發(fā)生Cd超標(biāo)事件，經(jīng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，柳江支流龍江河拉浪河段Cd污染超標(biāo)達(dá)80倍，對(duì)龍江河和柳江水生生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大破壞，對(duì)龍江河中下游以及柳州市生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重影響[12-13]。近年來(lái)，伴隨著全球水體重金屬污染引發(fā)的環(huán)境公眾危害事件頻發(fā)，關(guān)于水體重金屬污染特征和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的相關(guān)研究和實(shí)踐已成為水科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，其研究成果可為污染水體治理和修復(fù)以及水生生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)[14]。

渭河作為黃河流域最大的一級(jí)支流，是關(guān)中平原的“母親河”，在關(guān)中地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用。近年來(lái)，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大，其開發(fā)程度不斷加大，導(dǎo)致水資源衰竭、水質(zhì)惡化和生態(tài)環(huán)境退化等問(wèn)題。以缺水為核心的水體污染和水質(zhì)惡化等問(wèn)題，已成為區(qū)域生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素之一[15]。目前，關(guān)于渭河流域重金屬污染已有大量研究[16-22]，涉及到水體重金屬動(dòng)態(tài)特征及區(qū)域分布格局[23]、賦存形態(tài)[24]、污染來(lái)源解析[25]、污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[26]、污染修復(fù)技術(shù)[27]等方面。然而這些研究更多關(guān)注的是單一水體[28-29](如地表水或地下水)，或者渭河流域不同區(qū)域水體重金屬污染特征研究[30-31]，卻很少將全流域以及地表水和地下水統(tǒng)一起來(lái)分析其重金屬污染分布規(guī)律。本文借助野外調(diào)查和采樣數(shù)據(jù)，結(jié)合地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，探討渭河干流淺層地下水和地表水中重金屬Cd污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，為該區(qū)域水資源合理開發(fā)利用與防治提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

圖1 渭河干流采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Sketch Map of Sampling Sites in Main Stream of Weihe River

渭河，古稱渭水，是黃河流域的最大支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣鳥鼠山。渭河干流橫跨甘肅省東部和陜西省中部，全長(zhǎng)818 km，流域總面積約為1.35×105km2，地理經(jīng)度為103°30′E～110°30′E，地理緯度為33°30′N～37°30′N(圖1)。渭河干流兩岸水系眾多，且呈不對(duì)稱分布。其中涇河和北洛河是渭河的最大支流，來(lái)水來(lái)沙量大。渭河入陜西境內(nèi)至林家村為渭河上游，河長(zhǎng)430 km，落差為791 m，河道平均比降為1.81‰，主要為黃土高原溝壑區(qū)；林家村至咸陽(yáng)為渭河中游，河長(zhǎng)180 km，落差為224.4 m，河道平均比降為1.81‰；咸陽(yáng)至入黃河口為渭河下游，河長(zhǎng)208 km，河道寬闊，河道平均比降較小。渭河屬于典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為7.8 ℃～13.5 ℃，多年平均降水量為450～700 mm，年蒸發(fā)量為1 000～2 000 mm，降水量年內(nèi)分布極不均勻，多集中于夏季，且由南向北逐漸減少。研究區(qū)屬暖溫帶落葉闊葉林地帶，天然植被以天然次生林和荒草地為主。其中，天然次生林主要分布在秦嶺北坡和六盤山分水嶺一帶；而荒草地在全流域范圍內(nèi)廣泛分布。研究區(qū)主要土壤類型為黃綿土、棕壤褐土、灰褐土、黑壚土、山地草甸土、褐土等。

1.2 樣品采集與測(cè)定

2018年8月利用GPS儀導(dǎo)航定位，綜合考慮渭河流域地形地貌和水文特征，沿河流流向均勻布設(shè)水體采樣點(diǎn)，共采集47組淺層地下水水樣和72組地表水水樣，采樣點(diǎn)位置見圖1。其中，地下水主要采集于飲用水井和灌溉水井，而地表水采集于河流水面以下5～10 cm處。將所采集水樣用0.45 μm濾膜過(guò)濾后放置于聚乙烯瓶中密封，帶回實(shí)驗(yàn)室后置于0 ℃～4 ℃冷藏箱中保存，待測(cè)。水樣重金屬Cd采用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定Cd濃度時(shí)采用加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)(空白加標(biāo)和標(biāo)樣加標(biāo))，以確保測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.3 研究方法

1.3.1 地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析是地學(xué)變量空間變異特性研究的主要手段。地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的核心是通過(guò)分析采樣數(shù)據(jù)序列，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)地貌特征，以選擇合適的空間插值方法創(chuàng)建地理實(shí)體面上的分布特征圖。普通克里格(Kriging)插值方法是建立在結(jié)構(gòu)分異和變異函數(shù)理論基礎(chǔ)上的局部插值方法，已成功地應(yīng)用于水體重金屬空間分布格局研究。變異函數(shù)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所特有的基本工具，是研究變量非均質(zhì)性描述的重要手段。第i種區(qū)域化變量X(si)在某方向上相距h時(shí)增量的方差稱為區(qū)域化變量在該方向上的變異函數(shù)，記為γ(h)，表達(dá)式為

(1)

式中：h為分割兩個(gè)采樣點(diǎn)的矢量，稱為步長(zhǎng)；n(h)為被h分割的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)的數(shù)目；X(si)和X(si+h)分別為空間位置si和si+h處的水體中重金屬濃度。

1.3.2 重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

(1)單因子指數(shù)法。單因子指數(shù)法是最簡(jiǎn)單的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，無(wú)量綱。將各個(gè)污染因子單獨(dú)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可統(tǒng)計(jì)各污染因子的達(dá)標(biāo)率、超標(biāo)率、超標(biāo)倍數(shù)、統(tǒng)計(jì)代表值等結(jié)果，從而可直接揭示水質(zhì)狀況與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系[32]。本文采用單因子指數(shù)法對(duì)水體重金屬Cd的污染程度做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。計(jì)算公式為

P=C/S

(2)

式中：P為Cd污染物的污染指數(shù)；C為Cd污染物實(shí)測(cè)濃度；S為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 單因子污染指數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Evaluation Standards for Single Factor Pollution Index

(2)重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)興起于20世紀(jì)80年代，該方法將風(fēng)險(xiǎn)度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將環(huán)境污染和人體健康有機(jī)結(jié)合，定量揭示環(huán)境污染對(duì)人體產(chǎn)生的健康危害風(fēng)險(xiǎn)[33]。本文選取目前國(guó)際上廣泛采用的美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(USEPA)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)渭河干流水體重金屬Cd進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究?？紤]到研究區(qū)內(nèi)人群狀況，對(duì)成人和兒童健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合中國(guó)實(shí)際情況，對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。人體通過(guò)污染物接觸對(duì)重金屬吸收量的估計(jì)可依據(jù)長(zhǎng)期日均攝入量(CDI值，D)進(jìn)行評(píng)估，主要包括飲水消化吸收(Din)和皮膚接觸吸收(Dd)。其計(jì)算公式[34-35]為

Din=CDIRTEfE/(WBTA)

(3)

Dd=CSAFAATEfE/(WBTA)

(4)

式中：DIR為日均攝入水量；TE為持續(xù)暴露時(shí)間，取值77年(中國(guó)人均期望壽命)；fE為暴露頻率；WB為人體平均體重；TA為平均時(shí)間；SA為皮膚接觸面積；FA為粘附因子；A為吸收率；各參數(shù)取值見表2[36]。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型主要包括致癌物所導(dǎo)致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)模型和非致癌物所導(dǎo)致的健康危害風(fēng)險(xiǎn)模型[37-38]。在世界衛(wèi)生組織(WHO)和國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)編制的化學(xué)致癌物可靠程度分類系統(tǒng)中，Cd為化學(xué)致癌物。對(duì)于致癌性物質(zhì)而言，通常沒(méi)有計(jì)量閾值，只要有微量存在，便會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響[39]?；瘜W(xué)致癌物的致癌風(fēng)險(xiǎn)用致癌風(fēng)險(xiǎn)值(CR)來(lái)表示。通過(guò)計(jì)算可知，人體一生暴露于潛在致癌物質(zhì)下所引起的致癌可能性可以被接受或容許的風(fēng)險(xiǎn)值范圍為10-6級(jí)至10-4級(jí)。其計(jì)算公式為

表2 水體中重金屬Cd健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)Tab.2 Health Risk Assessment Parameters of Heavy Metal Cd in Water

CR=DFS

(5)

式中：CR代表化學(xué)致癌物Cd通過(guò)食入途徑產(chǎn)生的平均個(gè)人致癌風(fēng)險(xiǎn)；FS代表致癌斜率因子，即致癌強(qiáng)度系數(shù)，取值為6.10 mg·kg-1·d-1[40-41]。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 污染現(xiàn)狀

2.1.1 統(tǒng)計(jì)特征

根據(jù)野外實(shí)際采樣分析結(jié)果進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析(表3)。渭河干流地下水中Cd濃度為426.40～1 104.27 ng·L-1，平均值為757.31 ng·L-1；非參數(shù)K-S檢驗(yàn)的雙尾漸進(jìn)概率p<0.05，表明渭河干流地下水中Cd濃度數(shù)據(jù)序列服從正態(tài)分布。渭河干流地表水中Cd濃度為224.70～1 154.12 ng·L-1，平均值為780.03 ng·L-1；非參數(shù)K-S檢驗(yàn)的雙尾漸進(jìn)概率p<0.05，表明渭河干流地表水中Cd濃度數(shù)據(jù)序列服從正態(tài)分布。

變異系數(shù)(Cv)揭示了隨機(jī)變量的離散程度，可用于反映重金屬Cd濃度在水體中的均勻性和變異性。當(dāng)Cv<0.1時(shí)，Cd濃度表現(xiàn)為弱變異；當(dāng)0.1≤Cv<1時(shí)，表現(xiàn)為中等變異；當(dāng)Cv≥1時(shí)，表現(xiàn)為強(qiáng)變異。由表3可知，渭河干流地下水和地表水中Cd濃度的變異系數(shù)分別為0.22和0.23，屬于中等變異。這表明研究區(qū)水體中Cd濃度受到了一定強(qiáng)度人為因素的干擾。

2.1.2 空間分布特征

圖2顯示了水體中Cd濃度與經(jīng)度、緯度之間的相關(guān)關(guān)系。隨經(jīng)度的增加，地下水和地表水中Cd濃度均表現(xiàn)為線性增大趨勢(shì)；隨緯度的增加，地下水和地表水中Cd濃度均表現(xiàn)為線性減小趨勢(shì)。對(duì)擬合線性模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)和方差分析，表明所構(gòu)建的擬合模型均通過(guò)了0.01水平的顯著性檢驗(yàn)。

水體中重金屬濃度的空間分布因受到多種因素的影響，呈現(xiàn)出明顯的異向性分布和趨勢(shì)性特征。借助ArcGIS 10.3地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析模塊對(duì)水體中Cd濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性、趨勢(shì)性和各向異性檢驗(yàn)。采用不同模型對(duì)渭河干流水體中Cd濃度進(jìn)行擬合，綜合考慮各向異性、判定系數(shù)和殘差，得知渭河干流地下水和地表水中Cd濃度的空間變異性最優(yōu)擬合模型分別為指數(shù)模型和高斯模型。

表3 Cd濃度描述性統(tǒng)計(jì)特征Tab.3 Descriptive Statistical Characteristics of Cd Concentrations

圖2 Cd濃度隨經(jīng)度和緯度變化特征Fig.2 Changing Characteristics of Cd Concentrations with Longitude and Latitude

塊金系數(shù)可用于表示由隨機(jī)因素導(dǎo)致的異質(zhì)性占總空間異質(zhì)性的程度，可反映水體中Cd濃度的空間依賴性。當(dāng)塊金系數(shù)小于0.25時(shí)，水體中Cd濃度表現(xiàn)為強(qiáng)空間自相關(guān)性；當(dāng)塊金系數(shù)為0.25～0.75時(shí)，水體中Cd濃度表現(xiàn)為中等空間自相關(guān)性；當(dāng)塊金系數(shù)大于0.75時(shí)，水體中Cd濃度表現(xiàn)為弱空間自相關(guān)性。渭河干流地下水中Cd濃度的塊金系數(shù)為0.21(表4)，呈現(xiàn)出強(qiáng)空間自相關(guān)性，說(shuō)明研究區(qū)地下水中Cd濃度水平方向的變異主要受自然因素的影響，而隨機(jī)因素的影響較小。渭河干流地表水中Cd濃度的塊金系數(shù)為0.31，呈現(xiàn)出中等空間自相關(guān)性，說(shuō)明研究區(qū)地表水中Cd濃度水平方向的變異受自然因素和隨機(jī)因素的綜合影響。

為直觀描述渭河干流水體中Cd濃度的空間分布狀況，根據(jù)最優(yōu)半方差函數(shù)模型將淺層地下水和地表水中Cd濃度進(jìn)行克里格最優(yōu)內(nèi)插，結(jié)果見圖3。研究區(qū)地下水和地表水中Cd濃度均表現(xiàn)為明顯的空間分異規(guī)律。地下水和地表水中Cd濃度沿河流流向均表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。其中，地下水中Cd濃度高值區(qū)主要集中于陜西省興平市和渭南市臨渭區(qū)；地表水中Cd濃度高值區(qū)主要集中于陜西省寶雞市陳倉(cāng)區(qū)、興平市、西安市高陵區(qū)、西安市臨潼區(qū)、渭南市臨渭區(qū)、華陰市和潼關(guān)縣。其主要原因有：①母質(zhì)和成土過(guò)程決定了水體中Cd濃度[42]，如Cd高濃度區(qū)(陜西省潼關(guān)縣)因礦產(chǎn)資源豐富，鈣礬石中的Ca2+因陽(yáng)離子交換作用，使得Cd等元素進(jìn)入鈣礬石，這說(shuō)明研究區(qū)水體中Cd主要為地球化學(xué)來(lái)源；②咸陽(yáng)市、西安市和渭南市是陜西關(guān)中地區(qū)人口最密集、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)、工業(yè)最集中且排污最嚴(yán)重的城市[30,43]，其污水排放、礦產(chǎn)資源開采等人為活動(dòng)提高了Cd濃度。2018年，西安市、渭南市和咸陽(yáng)市污水排放量分別為4 247.57×104、3 503.57×104和2 685.64×104t[44]。其中，西安市污水灌溉歷史達(dá)50年之久[45]，現(xiàn)階段污灌面積為7 500 hm2[46]；咸陽(yáng)市污水處理再利用量高達(dá)600×104m3[47]；潼關(guān)縣金礦區(qū)作為中國(guó)礦產(chǎn)資源開采秩序較為混亂的礦區(qū)之一，其“三廢”無(wú)序排放導(dǎo)致當(dāng)?shù)睾铀暗啄嘀兄亟饘傥廴緡?yán)重，如南部山區(qū)Ⅰ類水源地地表水中Cd濃度超出《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)[48]Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)限值3.2倍，潼關(guān)縣金礦區(qū)9條河流底泥均受到了重金屬的累積污染，Hg、Pb、Cd、Cu和Zn平均超標(biāo)倍數(shù)分別為121.4、415.1、25.1、16.7和8.2[49]。對(duì)比分析地下水和地表水中Cd濃度空間分布圖，得知研究區(qū)地下水與地表水中Cd濃度高值區(qū)相一致，說(shuō)明地表水和地下水重金屬污染物之間存在一定的水力聯(lián)系。

表4 Cd濃度變異函數(shù)理論模型及相關(guān)參數(shù)Tab.4 Theory Models of Cd Concentration Variogram and Their Corresponding Parameters

2.2 污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 基于單因子指數(shù)法的污染風(fēng)險(xiǎn)

本文研究采用單因子水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)比較法，基于采樣點(diǎn)檢測(cè)濃度值，將《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)[50]和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值作為臨界值，當(dāng)濃度超過(guò)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值時(shí)，即表示重金屬Cd超標(biāo)。渭河干流地下水和地表水中Cd濃度均在GB/T 14848—2017和GB 3838—2002 Ⅰ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。研究區(qū)水體中Cd檢出率達(dá)100%。楊學(xué)福等采用西安市環(huán)境監(jiān)測(cè)站2012年渭河西安段水體中重金屬監(jiān)測(cè)資料，得知渭河西安段重金屬Cd未檢出[35]。田渭花等借助2015年7月至8月渭河流域水體采樣數(shù)據(jù)，分析了渭河陜西段水體中重金屬污染現(xiàn)狀，指出渭河陜西段水體中Cd濃度均在GB 3838—2002 Ⅰ、Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)，且Cd檢出率高達(dá)89%[25]。由此可知，隨著時(shí)間推移，重金屬Cd檢出率大幅度提高。由渭河干流水體中Cd濃度單因子指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果(表5)可知，渭河干流水體中Cd污染屬于清潔水平。沿河流流向，渭河中游和下游水體中Cd濃度單因子污染指數(shù)遠(yuǎn)高于上游；而渭河中游和下游水體中Cd濃度單因子污染指數(shù)較接近。這表明沿河流流向，渭河干流水體中Cd污染水平增加，且渭河下游水體中重金屬Cd污染比重在全流域最高。

表5 Cd濃度單因子指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.5 Evaluation Results of Cd Concentrations Based on Single Factor Index

2.2.2 健康風(fēng)險(xiǎn)

圖3 Cd濃度空間分布Fig.3 Spatial Distributions of Cd Concentrations

根據(jù)式(3)和(4)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)研究區(qū)Cd進(jìn)行致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。渭河干流水體中Cd通過(guò)飲水和皮膚接觸兩種途徑的暴露所導(dǎo)致的致癌健康風(fēng)險(xiǎn)值見表6。渭河干流水體中重金屬Cd通過(guò)飲水途徑所造成的人體健康危害遠(yuǎn)大于通過(guò)皮膚接觸途徑所造成的危害(表6)。此結(jié)論同楊學(xué)福等研究結(jié)果[35,51]相一致。沿河流流向，地下水和地表水中重金屬Cd致癌風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為沿程增加的趨勢(shì)。渭河干流水體中重金屬Cd對(duì)成人和兒童的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為(1.48～2.05)×10-4和(1.84～2.55)×10-4，說(shuō)明兒童比成人更容易受到重金屬Cd污染威脅。此結(jié)果同余蔥蔥等關(guān)于電鍍廠周邊地表水中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果[36]相一致。對(duì)照化學(xué)致癌物Cd致癌風(fēng)險(xiǎn)的可接受范圍(10-6級(jí)至10-4級(jí))，加之Cd還會(huì)通過(guò)其他途徑危害到人體健康，可知研究區(qū)水體中Cd對(duì)人體可能會(huì)產(chǎn)生一定的健康風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到流域內(nèi)居民用水安全和人體健康安全，渭河干流水體中Cd應(yīng)作為優(yōu)先控制的重金屬污染物，以維持河流系統(tǒng)水環(huán)境安全和可持續(xù)發(fā)展。

由渭河干流水體中重金屬Cd濃度時(shí)空分布特征及污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，渭河下游Cd污染嚴(yán)重，制約了渭河水質(zhì)的進(jìn)一步改善。鑒于此，重金屬Cd應(yīng)作為風(fēng)險(xiǎn)決策管理優(yōu)先控制對(duì)象。同時(shí)，應(yīng)提高渭河下游污水處理率，調(diào)查分析渭河下游各支流及排污口入河污染物狀況，關(guān)停不達(dá)標(biāo)排污企業(yè)，以確保渭河流域水質(zhì)改善與水生生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)。

表6 Cd健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.6 Health Risk Assessment Results of Cd

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)2018年渭河干流地下水和地表水中Cd濃度分別為426.40～1 104.27 ng·L-1和224.70～1 154.12 ng·L-1，其平均值分別為757.31和780.03 ng·L-1。渭河干流地下水和地表水中Cd濃度變異系數(shù)分別為0.22和0.23，屬于中等變異。參照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)得知，渭河干流地下水和地表水中Cd濃度均在GB/T 14848—2017和GB 3838—2002 Ⅰ～Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值內(nèi)。

(2)從渭河干流水體中重金屬Cd濃度在水平方向的變異特征來(lái)看，地下水和地表水中Cd濃度在一定區(qū)域范圍內(nèi)具有空間分異規(guī)律，分別符合指數(shù)模型和高斯模型分布。地下水中Cd濃度表現(xiàn)為強(qiáng)空間自相關(guān)性(塊金系數(shù)為0.21)，說(shuō)明地下水中Cd濃度空間變異主要由自然因素引起。地表水中Cd濃度呈現(xiàn)出中等空間自相關(guān)性(塊金系數(shù)為0.31)，說(shuō)明地表水中Cd濃度空間變異是自然因素和隨機(jī)因素綜合作用的結(jié)果。地下水和地表水中Cd濃度沿河流流向均表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。

(3)由渭河干流水體中Cd濃度單因子指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，渭河干流水體中Cd污染屬于清潔水平。沿河流流向，渭河中游和下游水體中Cd濃度單因子污染指數(shù)遠(yuǎn)高于上游。渭河干流水體中重金屬Cd對(duì)成人和兒童的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為(1.48～2.05)×10-4和(1.84～2.55)×10-4。由此可知，研究區(qū)水體中Cd對(duì)人體可能會(huì)產(chǎn)生一定的健康風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到流域內(nèi)居民用水安全和人體健康安全，渭河流域水體中Cd應(yīng)作為優(yōu)先控制的重金屬污染物，以維持河流系統(tǒng)水環(huán)境安全和可持續(xù)發(fā)展。