Medical Journal of the Chinese People's Armed Police Forces

Journal of Changjiang River Scientific Research Institute >

2024 , Vol. 41 >Issue 9: 44 - 52

DOI: https://doi.org/10.11988/ckyyb.20230602

Water Environment and Water Ecology

Characteristics of Heavy Metal Distribution and Health Risk Assessment in the Inland River Water Environment of Wuhu City

  • WANG Xing-ming , 1, 2 ,
  • SHEN Jie 1, 2 ,
  • FAN Ting-yu 1, 2 ,
  • CHU Zhao-xia 3, 4 ,
  • DONG Zhong-bing 1, 2 ,
  • DONG Peng 5 ,
  • LIANG Shu-ying 6 ,
  • DENG Rui-lai 7
Expand
  • 1 School of Earth and Environment, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, China
  • 2 Anhui Provincial Laboratory of Water and Soil Resources Comprehensive Utilization and Ecological ProtectionEngineering for Mining Areas with High Groundwater Level, Anhui University of Science and Technology,Huainan 232001, China
  • 3 School of Biological Engineering, Huainan Normal University,Huainan 232038,China
  • 4 Key Laboratory of Bioresource and Environmental Biotechnology of Anhui Higher Education Institutes,Huainan Normal University,Huainan 232038, China
  • 5 School of Metallurgy and Energy Engineering, KunmingUniversity of Science and Technology, Kunming 650031,China
  • 6 Chuzhou Environmental Protection Bureau,Chuzhou 239004, China
  • 7 Anhui Open Source Landscaping Engineering Co., Ltd., Hefei 230031, China

Received date: 2023-06-05

  Revised date: 2023-08-14

  Online published: 2023-12-07

Fold

Abstract

To assess the health risks associated with heavy metals in Wuhu’s inland waters, we selected sampling sections in three typical urban rivers in Wuhu to test the concentrations of six heavy metals—Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, and Zn. We used a health risk model to evaluate the potential risks these metals pose to human health. Analysis of water samples revealed that Mn and Ni exceeded Class III water quality standards (according to the Environmental Quality Standard for Surface Water (GB3838—2002)), while Cr and Pb also surpassed the standard at certain locations. Principal component analysis identified that Cu, Ni, Mn, and Zn are influenced by industrial and domestic sources, Pb is associated with traffic, and Cr is affected by both natural geological factors and human activities. The health risk assessment indicated no non-carcinogenic risk for the six metals overall. However, there was a non-carcinogenic risk in the Huicheng River Channel and the Zhongshan South Road Channel, and a carcinogenic risk for Cr and Ni through direct intake pathways. These findings offer guidance for measures and recommendations to mitigate heavy metal pollution in Wuhu’s urban inland waters and ensure safe drinking water for residents.

Key words： inland rivers of Wuhu City; urban rivers; heavy metals; principal component analysis; health risk assessment

Cite this article

WANG Xing-ming , SHEN Jie , FAN Ting-yu , CHU Zhao-xia , DONG Zhong-bing , DONG Peng , LIANG Shu-ying , DENG Rui-lai . Characteristics of Heavy Metal Distribution and Health Risk Assessment in the Inland River Water Environment of Wuhu City[J]. Journal of Changjiang River Scientific Research Institute, 2024 , 41(9) : 44 -52 . DOI: 10.11988/ckyyb.20230602

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

0 引言

伴随工业不断发展,城市化迅猛推进,城市内河水环境也受到一定污染[1-2]。人类生产和生活是水中重金属污染的重要来源,而河流、湖泊、水库及城市和工业园区附近水环境重金属污染最为明显[3-4]。重金属具有高毒性、难降解和生物富集等特点[5],不仅会危害生态系统,还能由食物链进入人体,而过量摄入重金属会损害人体健康[6]。因此,评价水体重金属污染状况,评估重金属健康风险对维持社会稳定以及保护人体健康安全具有重要意义。
近年来,由于工业生产废水和居民生活污水排放量急剧增加[7],大量废水流入城市内河中,使得内河水质遭到一定污染[8-9]。重金属是影响城市内河水质重要污染指标之一[10],任丽江等[11]评价渭河流域关中段水体中12种重金属元素(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Hg、Pb、Al、V和Ca)健康风险,发现元素Cr为主要致癌因子;耿雅妮等[12]研究宝鸡市清江河水体重金属元素发现元素Pb含量超过国家标准的限值;张清华等[13]研究发现柳江流域水体重金属Hg含量超标。可见,水体中重金属污染研究受到广泛关注,但此类研究主要集中于大型流域和湖泊,有关城市不同功能区周边内河水环境重金属污染研究偏少。
芜湖市弋江区3条城市内河属于青弋江支流,主要经过中央城、汇成和中山南路,承担着沿河居民生活及工业排水功能。城市的迅速发展导致芜湖市内河水体黑臭现象严重,而所有河道水体汇流后都会流入青弋江[14],3条内河中重金属浓度过高不仅会对青弋江造成污染,而且会损害周边居民身体健康[9]。然而,现有研究对这3条内河重金属分布特征、变化规律以及重金属健康风险鲜有报道。由此,本研究以芜湖市弋江区典型功能区周边3条城市内河为研究对象,在分析内河水体重金属浓度及来源的基础上,采用美国环境保护局(以下简称“USEPA”)推荐的健康风险评价模型,对水体中重金属元素(Pb、Cr、Cu、Mn、Zn、Ni)健康风险进行评价,以期为城市内河水体重金属风险管控、水环境污染治理、内河水质规划与水生态环境保护提供科学参考和依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

芜湖市地处华东地区、安徽省南部,光照充足,雨量充沛,四季分明;芜湖市内河湖泊交织、水网密布,均属长江流域,拥有青弋江、漳河等主要河流69条。其中,青弋江起源于黄山深处,源头为国家级饮用水水源地,水质良好,其支流贯穿整个弋江区,包括城市内河水系。
近几年,随着城市河道周边工业化和城市化发展,工业废水和生活污水逐渐排入河道中,城市河道水质逐渐恶化,水生态逐渐退化[15]。因此,本研究选取芜湖市弋江区3个不同功能区(居民区、商业区、工业区)周边水系(中央城水系、汇成水系、中山南路水系)为研究对象,3条城市内河水系均属于青弋江支流,中央城水系长约1.5 km,汇成水系长约3 km,中山南路水系长约4.5 km,各水系均设有排污口。

1.2 样品采集与保存

根据不同水系河道长和排污口分布情况,在3条城市内河水系共布置18个采样点(图1),每个采样点进行3次平行采样,共计采样54次。中央城水系以ZYC1至ZYC3进行编号,汇成水系以HC1至HC6进行编号,中山南路水系以ZL1至ZL9进行编号。
图1 研究区水系及采样点分布

Fig.1 Distribution of water systems and sampling sites in the study area

采样方法按照《水和废水监测分析方法》(第四版)进行,均在水面下10 cm处通过表层采水器装置平行采集3份水样,装入1 L的聚四氟乙烯水样瓶中,按《水质样品的保存和管理技术规定》(HJ493—2009)保存。

1.3 样品分析

水体pH值采用Global Water便携式多功能水质测量仪进行原位测定;总氮(TN)采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ 636—2012)测定,总磷(TP)采用过硫酸钾消解钼酸铵分光光度法(GB 11893—1989)测定;化学需氧量(COD)采用重铬酸盐法(GB 11914—1989)测定;BOD5采用便携式溶氧仪测定;氨氮(NH 4 +-N)采用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)测定。
水体重金属Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的含量依据总量硝酸消解法(HJ 677—2013)消解,然后采用ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)进行测定。

1.4 健康风险评价

重金属在水环境中主要有3种暴露途径(呼吸接触、皮肤接触和直接摄入)对人体健康产生危害,呼吸接触和皮肤接触对人体的危害与直接摄入差距2~3个数量级,可以被忽略[16-17]。由此,本研究仅用直接摄入量构建健康风险模型,使用USEPA推荐的非致癌健康风险模型(非致癌风险值HI和非致癌风险指数HQ)和致癌健康风险模型(致癌风险值CR)评估,公式为[18]:
C D I o r a l = C W · I R · E F · E D B W · A T 　 ;
H I = ∑ H Q = C D I o r a l R f D 　 ;
C R = C D I o r a l · S F 　 。
式中:CDIoral为直接摄入下每日暴露剂量;CW为重金属浓度;IR为每日饮水摄入量;EF为暴露频率;ED为持续摄入时间;BW为人群体重;AT为平均暴露时间;RfD为每日直接摄入的参考剂量;SF为致癌系数。用于计算CDIoral值的各参数如表1[19]所示。用于计算HI和CR值的各参数如表2[18]所示。其中,HI<1表示非致癌风险较小, CR介于1.00×10-4~1.00×10-6表示存在风险较低, CR>1.00×10-4表示存在潜在致癌风险。
表1 用于风险指数计算的参数[19]

Table 1 Values of each parameter used for the calculation of risk index[19]

人群 IR/
(L·d-1)		 EF/
(d·a-1)		 ED/a BW/kg AT/d
成人 2.2 350 30 65 30×365
儿童 1.1 320 6 22 6×365
表2 重金属参考剂量RfD和SF取值[18]

Table 2 Values of heavy metal reference doses RfD and SF[18]

重金属 RfD/(mg·(kg·d)-1) SF/(mg·(kg·d)-1)
Cr 0.030 0 0.5
Cu 0.040 0 —
Mn 0.046 0 —
Ni 0.020 0 0.84
Pb 0.001 4 —
Zn 0.030 0 —

2 结果与讨论

2.1 芜湖内河水质指标分布特征

图2为芜湖内河水质指标。3条内河水体pH值总体介于7.35~7.81,均为弱碱性。TN和 NH 4 +-N浓度在不同河道分布规律相同,具体规律为ZL>HC>ZYC,BOD5浓度分布规律为ZYC>HC>ZL,COD浓度分布规律为HC>ZL>ZYC,TP浓度分布规律为ZL>ZYC>HC。方差分析发现3条河道BOD5和 NH 4 +-N差异性显著(P<0.05)。根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准,3条内河TN、TP、 NH 4 +-N均超标,其中ZL水体污染最为严重,推测该河道两侧为芜湖汽车城和工业园区污水排污口[20],导致该处氮、磷污染严重。
图2 芜湖内河水质指标

注:《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中规定Ⅲ类水体pH值为6~9,BOD5浓度≤4 mg/L,COD浓度≤20 mg/L,TN浓度≤1.0 mg/L,TP浓度≤0.2 mg/L, NH 4 +-N浓度≤1.0 mg/L;同一指标不同字母a、b表示不同河道间差异显著(P<0.05)。

Fig.2 Water quality indicators of Wuhu inland rivers

2.2 芜湖市内河重金属污染与分布特征

由表3,从不同河道来看,ZYC河道重金属Cr、Cu、Pb、Zn浓度均低于Ⅲ类标准和WHO标准,Mn、Ni最大浓度均超过Ⅲ类标准和WHO标准,超标采样点比例均为66.7%;HC河道除Cu、Zn外,其余4种重金属Cr、Mn、Ni、Pb浓度均不同程度超过Ⅲ类水标准和WHO标准,超标采样点位比例分别为33.3%、100%、66.7%、16.7%;ZL河道分别有100%、66.7%、22.2%采样点重金属Mn、Ni、Pb浓度超过Ⅲ类标准和WHO标准。由此,芜湖市内河水体中4种重金属(Cr、Mn、Ni、Pb)都具有不同水平污染,重金属Mn、Ni污染最严重,Cr、Pb相对较轻。
表3 芜湖市内河水体重金属浓度统计

Table 3 Statistics of heavy metal concentrations in inland water bodies in Wuhu City

河道 项目 重金属浓度/(mg·L-1)
Cr Cu Mn Ni Pb Zn
最大值 0.034 5 0.046 7 0.125 0 0.029 2 0.012 5 0.175
最小值 0.027 1 0.040 0 0.076 3 0.017 9 0.009 5 0.142 0
ZYC 平均值 0.030 4 0.042 2 0.100 0 0.025 3 0.012 0 0.154 0
标准偏差 0.003 8 0.003 9 0.024 4 0.006 4 0.001 5 0.017 9
变异系数/% 12.43 9.12 24.38 25.2 13.68 11.61
最大值 0.053 3 0.046 3 0.145 0 0.040 0 0.095 0 0.143 0
最小值 0.030 3 0.018 8 0.103 0 0.012 1 0.009 2 0.039 1
HC 平均值 0.038 9 0.030 4 0.117 0 0.028 0 0.025 3 0.116 0
标准偏差 0.010 3 0.009 4 0.015 7 0.011 9 0.034 3 0.038 6
变异系数/% 26.42 30.89 13.41 42.52 135.78 33.33
最大值 0.043 3 0.067 1 0.271 0 0.068 0 0.058 8 0.222 0
最小值 0.023 3 0.041 3 0.100 0 0.006 3 0.012 4 0.089 1
ZL 平均值 0.036 0 0.052 1 0.144 0 0.030 0 0.028 0 0.136 0
标准偏差 0.007 4 0.008 5 0.052 7 0.024 4 0.017 9 0.043 6
变异系数/% 20.62 16.31 36.64 82.48 64.14 31.97
GB3838—2002中Ⅲ类水标准上限[25] 0.05 1.0 0.1 0.02 0.05 1.0
WHO标准上限[25] 0.05 1.0 0.1 0.02 0.05 2.0
变异系数(CV)可以用于表示重金属空间差异性,反映人类活动影响程度[21]。一般认为,CV>20%表明受人为污染影响越大,污染物在空间上离散程度越高[22-23]。ZYC河道Mn、Ni的CV>20%,河道周边为小区和马路,可以推测生活污水、汽车尾气等对Mn、Ni在河道水体中分布状态影响较大;HC河道除重金属Mn外,其余5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的CV>20%,其中Pb的Cv最大,达到135.78%,表明Pb在各点位分布不均匀,离散程度较大,结合该河道地理位置(地处芜湖市第四人民医院和汇成小区内),可以推测该河道重金属受人类活动干扰较大,可能是医院与周边居民废水排入河道导致的;ZL河道中5种重金属(Cr、Mn、Ni、Pb、Zn)CV>20%,各重金属间CV差距较小,表明这5种重金属(Cr、Mn、Ni、Pb、Zn)可能具有相同的污染源,该河道采样断面在芜湖市汽车城及城市主干线交汇处,可以推测生活污水、交通排放等因素影响水体重金属分布。在研究区中,ZYC、HC、ZL是典型城市内河,河道两侧用地类型复杂,河道与交通干线、住宅区等公共建筑相邻,河道中重金属分布可能与社会发展密切相关,人类生产生活是影响重金属在水体空间分布差异的主要因子[24]。
与其他城市河道水体重金属浓度进行比较(见表4)。对比福建白马河,研究区水体重金属Mn、Pb浓度较高,Cu、Zn浓度相对较低;与宁波内河相比,芜湖内河水体重金属Mn浓度相对较高,Cr、Pb、Zn低于宁波内河所对应重金属浓度;相比贵州内河和Xiaohe River,研究区6种重金属浓度均偏高;与Ganga River相比,研究区重金属Cu、Mn、Zn平均浓度分别是Ganga River的1.4、2.6、2.7倍。由此,芜湖内河水体重金属Mn浓度较高,污染较为严重,为主要污染物,其余5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)与国内外河道对比,也不同程度上有一定污染,其原因可能是芜湖内河河道主要受到周边工农业污染排放影响。
表4 不同河道水体重金属浓度

Table 4 Heavy metal concentrations in water bodiesof different rivers

河道 重金属浓度/(mg·L-1)
Cr Cu Mn Ni Pb Zn
研究区
(芜湖内河)		 0.036 0 0.043 2 0.128 0 0.028 3 0.024 2 0.133 0
福建
白马河[26]		 0.325 0 0.023 0 0.014 0 0.143 0
宁波内
河[27]		 0.225 3 0.043 2 0.066 4 0.028 3 0.081 1 0.132 5
贵州内
河[28]		 0.001 2 0.010 8 0.003 8 0.006 8
Xiaohe
River[29]		 0.022 5 0.025 3 0.005 5 0.003 5 0.078 2
Ganga
River[30]		 0.050 0 0.031 3 0.050 0 0.040 5 0.095 7 0.050 0
从芜湖内河水体重金属平均浓度堆叠图来看(图3),不同河道水体重金属平均浓度堆叠大小为ZL>ZYC>HC。芜湖不同河道Mn、Cu、Ni、Pb浓度分布具有相同规律,高浓度主要分布在ZL河道;Cr高浓度主要分布在HC河道,其次是ZL和ZYC河道;Zn高浓度主要分布在ZYC河道,ZL和HC次之。总体来看,芜湖内河重金属高浓度主要分布在ZL河道,可能是与该河道周边汽车产业、工业产业开发、城镇化增长等人类活动密集有关。因此,芜湖内河重金属浓度空间分布差异性多与人类活动密切相关。
图3 芜湖内河水体重金属平均浓度堆叠图

Fig.3 Stacked graph of average heavy metal concentrations in Wuhu’s inland water bodies

2.3 芜湖内河重金属与水体理化性质相关性分析

内河中重金属浓度受水体理化性质以及氮、磷等营养物质影响[31-32],图4为内河水体理化性质与重金属元素间相关性分析结果。研究表明[17],理化性质的相关性可提供关于重金属来源和途径的信息。芜湖内河水体中BOD5与Cu呈显著负相关(P<0.05);COD与Ni呈显著负相关(P<0.05);TN与Cu呈极显著负相关(P<0.01),与Mn呈显著负相关(P<0.05);TP与Cu呈显著负相关(P<0.05),与Mn呈极显著负相关(P<0.01); NH 4 +-N与Cu、Mn呈显著负相关(P<0.05)。重金属Cr、Pb和Zn与水体中理化性质相关性均不显著,表明受水体本身理化性质影响较小。重金属与水体理化性质相关性参数表明,这些重金属同时具有自然源污染和人为污染,相关分析结果可通过主成分分析进一步支持。
图4 重金属与水体理化性质相关关系

Fig.4 Correlation between heavy metal concentrations and physicochemical properties of water bodies

2.4 芜湖内河水体重金属相关性和污染源分析

对不同河道水体重金属进行相关性分析(图5)。3条内河水体除重金属Cu与重金属Mn显著正相关(P<0.05),其余重金属之间无相关性。一般来说,有良好的相关性表明重金属之间可能具有潜在同源性[7],但本研究区显示,3条河道水体中重金属之间相关性较弱,表明可能来自不同污染源。前人研究[8,15,33]认为这些重金属元素来源受人类活动影响,因此,通过主成分分析可以进一步地推测这些元素来源。
图5 芜湖内河水体重金属相关性分析

Fig.5 Correlation analysis of heavy metals in Wuhu’s inland water bodies

河道水体重金属主成分分析(表5)结果显示,3条河道累计方差贡献率为70.99%,第一主成分为Cu、Ni、Mn、Zn,解释了总方差的32.15%,表明这些元素之间相关性较强,第二主成分为Pb,解释了总方差的22.00%,第三主成分为Cr,解释了总方差的16.84%。
表5 芜湖市内河水体重金属主成分分析结果

Table 5 Results of principal component analysis of heavymetals in Wuhu’s inland water bodies

重金属 因子载荷
PC1 PC2 PC3
Cu 0.836 0.37 0.047
Ni 0.716 -0.041 -0.183
Mn 0.65 0.018 0.489
Zn 0.536 -0.527 -0.302
Pb -0.046 0.857 0.152
Cr -0.073 -0.411 0.788
特征值 1.93 1.32 1.01
贡献率/% 32.15 22.00 16.84
累计贡献率/% 32.15 54.15 70.99
PC1包括Cu、Ni、Mn和Zn这4种重金属,有研究认为PC1上4种重金属主要受人为因素影响,Cu、Ni、Mn、Zn是与工业活动相关的重金属元素[34]。Cu、Ni、Zn的主要来源有工业活动、农业、生活污水等,Mn主要来源于废水排放管道的腐蚀[5]。PC1中,4种重金属高浓度断面主要分布在ZL河道,该河道周边土地类型复杂,主要为住宅区和工业区,工业和生活污水频繁排放一定程度上影响了内河水体重金属的浓度,因此可认为PC1受工业和生活源因子控制。PC2上,Pb占主要荷载,由于3条内河地理位置均处于交通路段,Pb又代表交通源元素,主要受汽车尾气影响,可认为Pb属于交通源因子;PC3上有较大负荷的元素仅为Cr,根据Chowdhury等[5]研究发现Cr受地质因素控制,结合采样点中仅2个采样点Cr浓度高于地表水Ⅲ类水标准限值,可判断Cr主要为自然地质背景和人类活动因子。可见,污染源主要由人为活动引起,因此,本研究提出,在河道水体治理过程中,控制好车流量以及工业和生活污水排放量,未达标的工业废水杜绝排放,针对河道各排污口,要注意雨污分流和河道周边水环境治理工作,还需加强城市河道水质监测工作,关注河道重金属污染状况。

2.5 芜湖内河水体重金属健康风险评价

对不同河道中单一重金属直接摄入途径下非致癌风险评价和致癌风险值评价,计算结果见表6和图6。由表6可知,3条内河水中6种重金属元素对成人和儿童非致癌风险指数(HQ)均在可接受范围水平内,就3条河道水中HQ对不同人群大小而言,均表现为ZL>HC>ZYC,该分布特征与重金属空间分布特征一致。从单一重金属元素来看,这6种重金属HQ大小排序为Pb>Zn> Mn>Ni>Cu>Cr,且成人和儿童的HQ均<1。另外,从3条河道非致癌风险值(HI)变化情况来看,水体重金属HI大小均为儿童>成人,且HC河道儿童HI和ZL河道成人和儿童HI均>1,表明HC河道对儿童、ZL河道对成人和儿童存在一定非致癌风险。由此可见,单一重金属对人体危害可能不大,但在多种重金属联合作用下,总健康风险可能比较大,这与郭亚科等[35]研究结果一致。
表6 芜湖不同河道水体重金属非致癌风险指数和非致癌风险值

Table 6 Non-carcinogenic risk indices and non-carcinogenic risk values for heavy metals in water bodies of different rivers in Wuhu

重金属 ZYC HC ZL
成人 儿童 成人 儿童 成人 儿童
Cr 3.29×10-2 4.44×10-2 4.21×10-2 5.69×10-2 3.89×10-2 5.26×10-2
Cu 3.43×10-2 4.63×10-2 2.47×10-2 3.33×10-2 4.23×10-2 5.71×10-2
Mn 7.08×10-2 9.56×10-2 8.28×10-2 1.12×10-1 1.01×10-1 1.37×10-1
Ni 4.10×10-2 5.54×10-2 4.54×10-2 6.13×10-2 4.79×10-2 6.47×10-2
Pb 2.54×10-1 3.43×10-1 5.85×10-1 7.91×10-1 6.48×10-1 8.75×10-1
Zn 1.67×10-1 2.26×10-1 1.25×10-1 1.69×10-1 1.47×10-1 1.99×10-1
HI 6.00×10-1 8.11×10-1 9.06×10-1 1.22 1.03 1.39
图6 芜湖不同河道水体致癌风险值统计

Fig.6 Carcinogenic risk values for water bodies of different rivers in Wuhu

由图6,不同河道Cr和Ni致癌风险值(CR)大小均为Ni>Cr,均超过USEPA存在潜在致癌风险限值1.00×10-4,Ni与Cr对人体致癌风险较为显著,但研究中还发现,3条内河水体中Ni元素浓度不是最高的,说明水体中重金属健康风险不仅与其浓度相关,还与其毒性强弱相关,该研究结果与郭亚科等[35]一致。而对于3条河道Cr和Ni的CR儿童均大于成人,儿童更易受到重金属影响。因此,对于芜湖内河水体水质,在常规监测的同时要重视对儿童健康风险评价,以便进一步进行芜湖内河水环境的治理。
完整的健康风险评价是指基于4大环境介质(大气、土壤、水体与食物链)中存在的污染物,通过3种主要的人体暴露方式(呼吸吸入、皮肤接触及直接摄入),对可能产生的人体健康危害进行评价[7,33]。本研究只评价了3条内河水体内6种典型重金属饮水摄入暴露途径健康风险,且样品量较少,健康风险结果可能高于实际情况。此外,研究区为城市不同功能区周边内河,考虑到城市人口流动性大,实际风险人群接触到重金属元素浓度、体重、生活习惯等都会对健康风险评价产生一定的影响[13]。因此,本次是对芜湖不同河道水体重金属元素健康风险评价初步判断,更进一步的结论还需在后续研究中完善。

3 结论

(1)根据《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类水标准,研究区TN、TP、 NH 4 +-N均超标,其中ZL河道营养元素污染最为严重。研究区河道重金属Mn、Ni,Cr、Pb略有超标。6种重金属分布存在空间差异性,Mn、Cu、Ni、Pb高浓度主要集中在ZL河道,Cr高浓度主要集中在HC河道,而Zn高浓度主要分布在ZYC河道。
(2)重金属与理化性质相关性分析显示,除Cr、Pb、Zn外,Cu、Mn、和Ni均不同程度受水体理化性质影响。
(3)重金属相关性与主成分分析显示,研究区水体中重金属Cu、Ni、Mn和Zn受工业和生活源控制,Pb属于交通源因子,Cr主要为自然地质背景和人类活动因子。
(4)6种重金属HQ均在可接受范围内,HC河道成人HI和ZL河道成人和儿童HI存在潜在非致癌风险,且儿童更易受到影响。直接摄入途径下,重金属Cr和Ni致癌风险均高于USEPA推荐的最大可接受水平,存在致癌风险,且儿童比成人对重金属污染更为敏感。控制车流量以及污水排放量,注意雨污分流,加强河道水环境监测工作,是解决芜湖市城市内河水体重金属污染的有效方法。

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