水質(zhì)型缺水地區(qū)地下水重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

摘要：以典型水質(zhì)型缺水城市嘉興市作為研究區(qū)，采集29個(gè)地下水點(diǎn)位的水樣，檢測Fe、Mn、Cu、As、Pb、Hg、Cd、Cr的濃度以及pH，采用內(nèi)梅羅指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評價(jià)重金屬污染程度，基于地統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析重金屬空間分布特征和來源，并引用風(fēng)險(xiǎn)評估模型量化該污染給居民帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：① 研究區(qū)地下水的Fe、Mn、As、Pb含量均值超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)的限值，超標(biāo)率為Fe（86.2%）gt;Mn（75.9%）gt;As（62.1%）gt;Pb（20.7%），其余4種元素未超出Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。② Fe、Mn、Cd的來源相似或遷移轉(zhuǎn)化路徑相近，As含量高的地下水呈弱堿性。③ 研究區(qū)的綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為69.27，綜合生態(tài)危害程度介于輕微—中等之間。④ 研究區(qū)內(nèi)93.1%的地下水健康風(fēng)險(xiǎn)總值高于成人最大可接受值，海寧市和海鹽縣的南部地區(qū)健康風(fēng)險(xiǎn)總值最高。研究成果可為水質(zhì)型缺水地區(qū)開發(fā)利用地下水，以及重金屬污染與風(fēng)險(xiǎn)管控提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：地下水；重金屬污染；內(nèi)梅羅指數(shù)法；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)量化；健康風(fēng)險(xiǎn)評估；嘉興市; 水質(zhì)型缺水地區(qū)

中圖法分類號(hào)：X824；X523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.08.005

0 引 言

太湖流域地處長江三角洲核心地區(qū)，是中國工業(yè)化程度和城市化水平最高的地區(qū)之一，獨(dú)特的平原河網(wǎng)為流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了良好的水利條件，也決定了流域水安全問題的復(fù)雜性、艱巨性和長期性。20世紀(jì)末，太湖流域水問題凸顯，主要表現(xiàn)在流域本地水資源量不足，水污染較為嚴(yán)重，水質(zhì)型缺水狀況較為突出。自2007年無錫市供水危機(jī)以來，太湖流域率先在全國開展全流域跨省市水環(huán)境綜合治理，太湖富營養(yǎng)化趨勢得到有效遏制，河網(wǎng)水環(huán)境質(zhì)量顯著提高。2022年，太湖水質(zhì)總體評價(jià)為Ⅳ類，較2007年提升兩個(gè)水質(zhì)類別，河網(wǎng)水質(zhì)大幅提升，其中22條主要入太湖的河道中有17條達(dá)到或優(yōu)于Ⅲ類，較2007年提高了64%。盡管水環(huán)境綜合治理成效顯著，但由于太湖流域是中國印染、化工、電鍍、造紙等產(chǎn)業(yè)的重要集聚區(qū)，結(jié)構(gòu)性和區(qū)域性污染問題依然突出，流域污染物排放總量仍遠(yuǎn)高于環(huán)境容量，保障太湖流域水安全依然任重道遠(yuǎn)。

地表水與地下水是水自然循環(huán)中的兩個(gè)重要組成部分，存在相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。隨著工業(yè)和集約型農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展以及城市化的不斷推進(jìn)，使得重金屬、硝酸鹽和有機(jī)污染物等通過各種途徑進(jìn)入土壤和地表水體，并通過擴(kuò)散、淋溶、地表水與地下水間相互作用進(jìn)入地下水。地下水自我調(diào)節(jié)凈化的能力弱，重金屬難以被生物降解，卻能在食物鏈的生物放大作用下最終威脅人類身體健康。近年來，國內(nèi)外有很多學(xué)者對土壤和地下水的重金屬污染進(jìn)行了研究，目前較為關(guān)注的重金屬元素為As、Fe、Mn、Zn、Pb、Cu、Hg、Cd、Cr等^［1］。李想等^［2］選取太湖流域?yàn)檠芯繀^(qū)，利用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對其土壤重金屬污染情況進(jìn)行了評價(jià)，研究表明太湖流域土壤重金屬綜合污染等級(jí)均處于安全至中度污染之間，對太湖流域土壤環(huán)境質(zhì)量造成較大危害的3種重金屬元素 Hg、Cu和Zn主要源自于工業(yè)源，對太湖流域土壤環(huán)境質(zhì)量造成較小危害的 As、Pb和Cd源于農(nóng)業(yè)上施用的化肥農(nóng)藥，Cr的來源相對天然，未受到明顯的人為因素的影響。孟令華等^［3］采用美國環(huán)境保護(hù)署推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型對泰安市城區(qū)地下水開展健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，結(jié)果表明六價(jià)鉻和鉛是當(dāng)?shù)赝ㄟ^飲用途徑引起健康風(fēng)險(xiǎn)的主要重金屬元素。劉娜等^［4］采用內(nèi)梅羅指數(shù)法以及APCS-MLR模型解析評估了COVID-19爆發(fā)前后太湖水體重金屬污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的變化情況。王俊杰等^［5］提出了基于特征污染物及其對應(yīng)排放量的量化體系，通過特征污染物屬性解析及利用層次分析法確定研究側(cè)重點(diǎn)，構(gòu)建了該體系中的特征污染物量化方法。蔡小虎等^［6］采用多種評價(jià)方法分析錢塘江下游濱江地區(qū)地下水水質(zhì)，并分別列舉了潛水和承壓水的污染來源。楊燕妮等^［7］采用潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)平均法評估了花溪水庫底泥重金屬分布特征與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

本文以太湖流域的重要組成部分嘉興市為研究對象。嘉興市多年平均水資源總量為24.05億m³，除本地集水外，嘉興市域河道來水主要來自西部上游杭州、湖州天目山地區(qū)的境外客水^［8］，入境水量約40億m³。由于受工業(yè)、農(nóng)業(yè)面源、外來污水和生活污水的污染，嘉興市水環(huán)境問題比較突出^［9］。2005年以來，嘉興市全面執(zhí)行了地下水禁限采措施，地下水超采問題得到逐步緩解，但地下水水質(zhì)污染形勢仍舊嚴(yán)峻。據(jù)文獻(xiàn)檢索，目前國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者更多側(cè)重于對嘉興市土壤、地表水重金屬的研究，對嘉興市地下水重金屬的研究相對較少?？紤]到潛水與地表水交換較多，易受到地表水污染的影響，本研究采集嘉興市29個(gè)潛水層地下水點(diǎn)位的水樣，檢測樣品中重金屬的濃度以及pH，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法解析污染物來源，使用單因子指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法進(jìn)行污染評價(jià)，分析重金屬污染給居民帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)，以期為水質(zhì)型缺水地區(qū)開發(fā)利用地下水，以及重金屬污染與風(fēng)險(xiǎn)管控提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1.1 地下水水質(zhì)檢測方法與數(shù)據(jù)來源

本研究樣品于2022年采集自國家地下水監(jiān)測一期工程（嘉興部分）的29個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，站網(wǎng)平均密度為7.92眼/1 000 km²，高于國家標(biāo)準(zhǔn)下限。確定點(diǎn)位后測量水位與井深，然后抽水回水反復(fù)三次完成洗井，采集各點(diǎn)位（圖1）地下水樣品以及平行樣，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。pH是影響地下水重金屬元素富集程度的一個(gè)重要因素，現(xiàn)場測試pH，至少連續(xù)測3次以上并且測得pH的誤差范圍小于±0.1后方可停止。實(shí)驗(yàn)室參照GB/T 14848-2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》^［10］，將用來檢測Cu、Cd、Pb、Fe、Mn的水樣靜置沉淀，取上清液加硝酸酸化至1%硝酸含量，采用原子吸收光譜儀（ICE3500）測定；將檢測Cr⁶⁺的水樣靜置沉淀，取原水樣50 mL于比色管中，加酚酞酒精溶液（10 g/L）1 滴，用氫氧化鈉溶液（80 g/L）中和至微紅色，加入二苯碳酰二肼溶液（0.4 g/L）2.50 mL搖勻，放置10 min，用紫外可見分光光度計(jì)（Cary 60）測定；將檢測Hg和As的水樣靜置沉淀后，先取上清液8 mL加鹽酸2 mL搖勻，再取上清液8 mL加1 mL濃鹽酸和1 mL硫脲-抗壞血酸50 g/L搖勻，放置30 min至1 h上機(jī)，用原子熒光光度計(jì)（AFS-9700）測定。

1.2 評價(jià)方法

目前中國水質(zhì)評價(jià)方法^［11］可歸納為3類：水質(zhì)類別判定法、污染指數(shù)法、分級(jí)評分法。為了確保評價(jià)的合理性與準(zhǔn)確性，本研究選取不同的污染評價(jià)方法進(jìn)行綜合分析。

單因子指數(shù)法^［12］計(jì)算公式如下：

式中：P_i是重金屬污染指數(shù)；C_i是重金屬濃度實(shí)測值；S_i是重金屬評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)濃度。

內(nèi)梅羅指數(shù)法^［13］計(jì)算公式如下：

式中：（C_i/S_i）_max和（C_i/S_i）_ave代表重金屬污染指數(shù)P_i的最大值和平均值。

pH評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)范圍值，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：pH_i是pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；pH是水樣實(shí)測值；pH_d為pH標(biāo)準(zhǔn)范圍的最小值；pH_u為pH標(biāo)準(zhǔn)范圍的最大值。

Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)法^［14］描述綜合污染程度準(zhǔn)確性較高，計(jì)算公式如下：

式中：RI為潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Eⁱ_r為第i種重金屬環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Tⁱ_r為重金屬毒性響應(yīng)系數(shù)，參照文獻(xiàn)［15-16］，取Fe=Mn=1lt;Cu=Pb=5lt;As=10lt;Cd=30。賦分評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

人體攝入重金屬元素的途徑有飲用水源、食用水產(chǎn)品和農(nóng)作物、體表接觸等^［17-18］。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選用美國環(huán)保署（U.S.Environmental Protection Agency，US EPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，評估飲用途徑給居民帶來的健康風(fēng)險(xiǎn)。本研究中Cr、As、Pb、Cd是化學(xué)致癌物質(zhì)，Cu、Mn、Fe、Hg是非化學(xué)致癌物質(zhì)。計(jì)算公式如下。

式中：CDI為成人每日污染物的攝入量，mg/（kg·d）;W為成人每日的飲水量，L;M為成人平均體重，kg;R_i為化學(xué)致癌污染物i的健康危害風(fēng)險(xiǎn)值；R_j為化學(xué)非致癌污染物j的健康危害風(fēng)險(xiǎn)值;Q_i為污染物i的致癌強(qiáng)度系數(shù)，mg/（kg·d）;L為居民平均壽命，L=76 a^［19］。

2 分析與討論

2.1 地下水重金屬濃度特征

從29個(gè)地下水采樣點(diǎn)的重金屬檢出結(jié)果（表2）可知：Fe、Cu、Pb、Mn、Cd、Cr、As、Hg的檢出率分別為93.1%，86.2%，58.6%，89.7%，24.1%，0%，96.6%，0%，檢出的6種重金屬元素含量平均值大小順序?yàn)镕e＞Mn＞As＞Pb＞Cu＞Cd。

從實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果來看：29個(gè)采樣點(diǎn)的pH為6.69～9.03，平均值為7.70。對照中國現(xiàn)行地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，除24號(hào)點(diǎn)位（Ⅴ類）超出Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)外，其余28個(gè)采樣點(diǎn)位pH指標(biāo)均符合Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)。Fe的平均濃度為Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，Cu的平均濃度為Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)，Pb的平均濃度為Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，Mn的平均濃度為Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，Cd的平均濃度為Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，As的平均濃度為Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。各元素水質(zhì)分類見表3。

2.2 地下水重金屬空間分布特征

采用克里金插值法繪制地下水重金屬含量分布圖（圖2）。從圖2可以看出：As的含量（圖2（a））在空間分布上整體呈現(xiàn)西高東低的規(guī)律，含量最高的是桐鄉(xiāng)市并向周邊地區(qū)遞減。該區(qū)域地處平原，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)，As的含量高主要受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥農(nóng)藥污染以及稻田灌溉影響^［20］。Fe的含量（圖2（b））在空間分布上整體呈現(xiàn)南高北低、西高東低的規(guī)律，且含量最高的是海鹽縣和海寧市的南部地區(qū)，其次是秀洲區(qū)。Mn的含量（圖2（c））在空間分布上整體呈現(xiàn)中間高、兩邊低的規(guī)律，且含量最高的是海鹽縣和海寧市的南部地區(qū)以及南湖區(qū)和秀洲區(qū)的大部分區(qū)域。Fe和Mn作為地殼中普遍存在的元素，濃度分布與地質(zhì)背景及當(dāng)?shù)赝寥赖V物組成有關(guān)，通常是巖石和礦物中錳的氧化物、硫化物、碳酸鹽、硅酸鹽等溶解于水所致^［18］。Cu的含量（圖2（d））在空間分布上除東北角和西南角略高，其余區(qū)域較低。Pb的含量（圖2（e））在空間分布上除東北部與最南端較高，其余區(qū)域較低。Cd的含量（圖2（f））整體較低，無超標(biāo)區(qū)域。

嘉興市內(nèi)分布有多家大型養(yǎng)豬場，隨著養(yǎng)殖業(yè)的集約化發(fā)展和飼料添加劑的大量使用，致使家畜糞便中重金屬含量過高，尤其是畜禽養(yǎng)殖中常添加Cu、Zn和As等元素^［21］。此外，嘉興市的皮革制造產(chǎn)業(yè)也相當(dāng)發(fā)達(dá)，皮革廠生產(chǎn)過程中使用含有重金屬的化工原料，排放的污水也會(huì)對水環(huán)境產(chǎn)生危害^［22］。由于嘉興市本地河網(wǎng)水源供給不足，在工農(nóng)業(yè)和生活用水方面較依賴上游來水，在流域水污染問題依然嚴(yán)峻的情形下嘉興市地下水污染源可能來自周邊地區(qū)。根據(jù)文獻(xiàn)檢索，嘉興市周邊錢塘江杭州段水域表層沉積物中重金屬含量超標(biāo)嚴(yán)重，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平總體為極強(qiáng)^［23］；蘇州市水網(wǎng)地區(qū)底泥重金屬Cd、 Cu、 Cr、 As、 Mn、 Ni、 Pb和Zn的整體污染水平也較高，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較大^［24-25］。目前，中國流域地表水環(huán)境管理在空間上主要依托于流域匯水范圍，而地下水主要依托于水文地質(zhì)分區(qū)，兩者之間是否存在空間聯(lián)系，或者說在哪些空間存在聯(lián)系，地表水與地下水之間的水量轉(zhuǎn)化及水質(zhì)相互影響關(guān)系，特別是重金屬等污染物如何遷移轉(zhuǎn)化方面仍需進(jìn)一步研究探索。圖2 地下水中重金屬含量空間分布格局采用斯皮爾曼系數(shù)對7種重金屬濃度與pH進(jìn)行相關(guān)性分析（圖3），其中圓圈體現(xiàn)了所有點(diǎn)位水樣的各元素情況，條形圖表現(xiàn)了不同元素的數(shù)據(jù)分布，數(shù)字和星號(hào)體現(xiàn)出各個(gè)元素兩兩之間相關(guān)性的具體數(shù)值和顯著性。分析結(jié)果表明：Mn與Fe、Cd之間的相關(guān)系數(shù)大于0.5，表明Fe、Mn、Cd的來源相似或遷移轉(zhuǎn)化路徑相近。pH與砷離子濃度呈正相關(guān)，原因?yàn)锳s在地下水中主要以砷酸根和亞砷酸的形式存在，pH增大會(huì)降低帶正電荷的物質(zhì)對砷酸根離子的吸附作用，有利于As的解吸或者高pH阻止了As的吸附，這與前人的研究結(jié)論一致^［26］。

2.3 地下水重金屬分析評價(jià)

從單因子指數(shù)法計(jì)算結(jié)果可以看出：研究區(qū)水樣中Fe單因子指數(shù)為0.37～137.00，平均值為20.80，污染等級(jí)為極重污染；Cu單因子指數(shù)為0.002～0.150，平均值為0.009，污染等級(jí)為未污染；Pb單因子指數(shù)為0.08～23.10，平均值為1.39，污染等級(jí)為輕度污染；Mn單因子指數(shù)為0.50～35.00，平均值為4.27，污染等級(jí)為重度污染；Cd單因子指數(shù)為0.12～0.70，平均值為0.07，污染等級(jí)為未污染；As單因子指數(shù)為0.05～16.25，平均值為3.51，污染等級(jí)為重度污染（表4）。

內(nèi)梅羅指數(shù)法計(jì)算結(jié)果表明：研究區(qū)水樣中，F(xiàn)e內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為97.98，污染等級(jí)為極重污染；Cu內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為0.11，污染等級(jí)為未污染；Pb內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為16.36，污染等級(jí)為極重污染；Mn內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為24.93，污染等級(jí)為極重污染；Cd內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為0.50，污染等級(jí)為未污染；As內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為11.76，污染等級(jí)為極重污染。

潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果（表5）顯示：As和Fe對綜合潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)（RI）的貢獻(xiàn)最大，單項(xiàng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均值為As（35.10）gt;Fe（20.80）gt;Pb（6.95）gt;Mn（4.27）gt;Cd（2.10）gt;Cu（0.45）;綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)變幅為4.31～175.97，25個(gè)點(diǎn)位為生態(tài)危害輕微，有4個(gè)點(diǎn)位達(dá)到了生態(tài)危害中等程度（1，3，6，16）。研究區(qū)域的生態(tài)危害程度綜合水平介于輕微—中等之間，需引起當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門重視，完善保護(hù)措施，避免生態(tài)危害程度加重，同時(shí)As和Fe應(yīng)作為優(yōu)先治理修復(fù)的對象。

2.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評估

通過風(fēng)險(xiǎn)評估模型計(jì)算（表6僅列出最值與均值）可得：非致癌污染物風(fēng)險(xiǎn)值范圍是（4.95×10^-5～1.89×10^-2）/a，致癌物風(fēng)險(xiǎn)值范圍是（3.38×10^-6～1.05×10^-3）/a；重金屬由飲用途徑進(jìn)入人體的總風(fēng)險(xiǎn)值范圍為（2.90×10^-5～1.90×10^-2）/a。

國際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）提出成人最大可接受值^［27］為5.0×10^-5/a，僅有11號(hào)點(diǎn)位（2.90×10^-5/a）的風(fēng)險(xiǎn)總值低于該值，其余28個(gè)點(diǎn)位的風(fēng)險(xiǎn)總值皆超過最大可接受水平。美國環(huán)保署規(guī)定，小眾人群能接受的風(fēng)險(xiǎn)總值^［28-29］為（10^-5～10^-4）/a，僅有2個(gè)點(diǎn)位的總值低于10^-4/a。從圖4可以看出，地下水健康風(fēng)險(xiǎn)總值最高的地區(qū)為海寧市和海鹽縣的南部。

重金屬可以通過飲用水源、食用農(nóng)產(chǎn)品等途徑進(jìn)入人體而損害身體健康^［30］，本文以美國環(huán)保署推薦的評價(jià)模型對研究區(qū)地下水重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行分析的過程中，由于研究條件有限僅考慮飲水途徑帶來的危害，實(shí)際上低估了地下水重金屬污染帶來的風(fēng)險(xiǎn)^［31］。未來需要克服困難，開展更多元更高效的檢測方法，逐步完善地下水重金屬污染監(jiān)測流程，精準(zhǔn)解析污染來源和遷移過程，更好地指導(dǎo)地下水的治理與保護(hù)工作。

3 結(jié) 論

（1）根據(jù)分析，8種重金屬元素檢出率為：As（96.6%）gt;Fe（93.1%）gt;Mn（89.7%）gt;Cu（86.2%）gt;Pb（58.6%）gt;Cd（24.1%）gt;Cr（0%）=Hg（0%），檢出的重金屬元素超標(biāo)率為Fe（86.2%）gt;Mn（75.9%）gt;As（62.1%）gt;Pb（20.7%）。Fe和Mn含量高受地質(zhì)條件和土壤礦物影響，As含量高受農(nóng)業(yè)污染影響較大，且富含As的地下水呈弱堿性。

（2）研究區(qū)域地下水單項(xiàng)污染指數(shù)超標(biāo)最嚴(yán)重的為Fe、Mn、As，綜合污染指數(shù)處于重度污染級(jí)別。潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI均值為69.27，危害程度處在輕微—中等之間，其中Fe和As對RI的貢獻(xiàn)最大。

（3）研究區(qū)域內(nèi)的致癌物As和非致癌物Fe、Mn、Pb的含量均高于人體最大可接受水平，海寧市和海鹽縣的南部健康風(fēng)險(xiǎn)最高。研究區(qū)內(nèi)中小河流眾多，地表水與淺層地下水交換頻繁，As的許多化合物都有劇毒，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先治理，避免經(jīng)飲用途徑以及魚蝦農(nóng)作物等食物鏈途徑對居民產(chǎn)生健康損害。

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（編輯：劉 媛）

Comprehensive risk assessment on groundwater heavy metal contamination in

quality-induced water scarcity regions：case of Jiaxing City

WU Yongnian¹，SU Tao²，XU Weidong¹，MAO Xinwei¹，JI Tongde¹，ZHAO Tengyu¹

（1.Bureau of Hydrology （Information Center） of Taihu Basin Authority，Shanghai 200434，China; 2.College of Hydrology and Water Resources，Hohai University，Nanjing 210098，China）

Abstract：Jiaxing，a city known for its quality-induced water scarcity，was chosen as the research area.Water samples were collected from 29 groundwater points to detect the concentrations of Fe，Mn，Cu，As，Pb，Hg，Cd，Cr，and pH.The Nemerow index and potential ecological risk index methods were employed to evaluate the degree of heavy metal pollution.Spatial distribution characteristics and sources of heavy metals were analyzed using geostatistical analysis and mathematical statistics.A risk assessment model was used to quantify the health risks to residents caused by this pollution.The results showed that the average concentrations of Fe，Mn，As，and Pb in the groundwater of the study area exceeded the limit of the Class Ⅲ standard，with exceeding rates of Fe（86.2%）gt;Mn（75.9%）gt;As（62.1%）gt;Pb（20.7%）.The other four elements did not exceed the Class Ⅲ standard.The sources or migration and transformation pathways of Fe，Mn，and Cd were similar，and groundwater with high As content was weakly alkaline.The research area′s comprehensive potential ecological risk index was 69.27，with an ecological hazard level ranging from mild to moderate.Furthermore，the total groundwater health risk in 93.1% of the study area was higher than the maximum acceptable value for adults，with the highest risk found in the southern area of Haining City and Haiyan County.These findings provide valuable data support and a theoretical basis for groundwater exploitation and utilization，and heavy metal pollution control and risk management in quality-induced water scarcity regions.

Key words：groundwater; heavy metal pollution; Nemerow index method; ecological risk quantification; health risk evaluation; Jiaxing City; quality-induced water scarcity regions