•174 •W 金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)2021年第3期doi：10. 3969/j.issn. 1007-7545. 2021. 03. 026
林雪峰李勇、孟无霜\吴丛杨慧2，冒学宇K2
(1.苏州科技大学，江苏苏州215000;
2.苏州市宏宇环境科技股份有限公司，江苏苏州215100)
摘要：以苏州市高新K北部K域地下水为研究对象•对区域内17个地下水监测点位进行采样•检测地下 水样品中的p H以及砷、镉、铜、汞、铅、镍、六价袼的浓度值，利用单因子指数法和污染指数对检测结果 进行评价.并采用风险评估模型进行健康风险评估。结果表明，研究区域内的地下水7种重金属平均含
故均未超过III类标准的限值•部分采样点存在重金属污染，但总体上污染程度较轻，且研究区域94.2%
的地下水样品健康风险总值低于最大吋接受值•对当地居民的健康的不利影响较小。
关键词：苏州市高新区；地下水；重金厲；健康风险评估
中图分类号：X523 文献标志码：A 文章编号：1007-7545(2021 )03-0174-06
Pollution Characteristics and Health Risk Assessment of Heavy
Metals in Groundwater in North of Suzhou High-tech Zone
LIN Xue-feng1L,LI Yong1 ,MENG Wu-shuang1 ,WU Cong-yanghui2,MAO Xue-yu1'1
(1.S u z h o u U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y.S u z h o u215000，J i a n g s u.C h i n a；
2.S u z h o u H o n g y u E n v i r o n m e n t P o l y t r o n T e c h n o l o g i e s I n c,S u z h o u215100,J i a n g s u,C h i n a)
Abstract：Taking groundwater in northern area of Suzhou high-tech district as research object,sampling 17 groundwater monitoring points in the area to detect pH value and concentration o
f arsenic,cadmium, copper,mercury*lead,nickel,and hexavalent chromium in groundwater samples.Single element index method and pollution index are used to evaluate test results,and hazard assessment model is used to evaluate health danger.The results show that average content of seven kinds of heavy metals in groundwater in study area does not exceed the limit value of class [11standard.Some sampling points have heavy metal pollution,but the pollution degree is relatively light. 94. 2%of groundwater samples in study area have lower total health risk than the maximum acceptable value,which has little adverse impact on health of local residents.
Key words：Suzhou high tech district；groundwater；heavy metals；health risk assessment
重金属对人体有害，在生物体内累积到一定程为关注的一般是指A s、Cd、Cii、H g、P b、N i以及Cr 度会造成慢性中毒，持久性强，很难降解"•目前较 等。地下水埋藏较深，自净能力弱，重金属一旦流入
收稿日期：2020-11-11
基金项目：科技部水体污染控制与治理科技重大专项项目（2017ZX07205-02)
作者简介：林珥峰（1995-) •男•江苏盐城人•硕十研究生：通信作者：李勇（ 1969-)，男，教授
2021年第3期有金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)•175 •
河流，污染就会迅速扩散，且地下水的污染很难预警。地下水是一种重要的战略资源，所以对地下水 资源进行评价和管理有非常重大的现实意义16」。
近年来，国内外已经有非常多的学者对地下水的各种方面进行了研究。Z H A N G等 <；研究发现，珠江三角洲83%的地下水水质良好，可饮用，岩溶 含水层中的地下水的水质优于粒状含水层和承压含 水层，是可饮用的。EM M A N U E L等;:8]使用水化学，基于G I S的克里格插值法和多元统计方法对伏 尔塔盆地北部边缘地区地下水样品进行了地球化学 表征和评估。KH A1W A L等u收集了昌迪加尔市的80个不同地点和不同深度的地下水样本并进行了水源识别和健康风险评估。M A T T IA等1>提出 了冰河沉积物中水相含水层几何重构和水动力参数 化的一般方法，并将其应用到三维区域地下水流动模型中，并且发现校准的三维有限元地下水模型可以量化区域尺度上水文地质预算的主要组成部分，以及不同水文地层单位之间的流动。本文从苏州市 高新区北部区域内17个地下水监测点位进行采样，检测地下水样品中的p H以及砷、镉、铜、汞、铅、镍、六价铬的浓度值，利用单因子指数法和污染指数对检测结果进行评价，并采用风险评估模型进行健康风险评估。1材料和方法
1.1 研究区域概况
采样区域处于江苏省苏州市高新区的北部区域.东部地势高，西部地势低，平均海拔高度为5 m.
土壤性质较黏.地质比较稳定。研究区域东北与相城区毗邻，西部与东渚镇隔河相望，南部与浒光运河
相连.水网密布，土地肥沃。
1.2地下水样品的采集与分析
地下水样品主要来自潜水，井深为4.5〜6 m。
采用R T K中海达5代机设备对监测点位进行定位，采用G e o p r o b e钻机对地下水采样点钻孔，测量
水位与井深，然后洗井，进行现场p H测试，基本理
化性质达到稳定后采集17组地下水样品.采样点见 图1。同时采集现场的平行样，以保持结果的准确性。
P H是现场检测，次数要至少连续三次以上，测 得的p H的误差范围达到稳定标准±0. 1以后方可
停止。采集到的地下水样品放人250 m L聚乙烯瓶 中，加人适量硝酸.并将p H调到2以下。用便携式 P H计来测试p H.用分光光度法测定铬.电感耦合质谱法来检测砷、镍、铜、铅、镉，原子荧光法来测定亲。
图1采样点位分布图
Fig. 1Distribution map of sampling points
2 样品测定结果及评价
2.1地下水重金属含量特征
研究区域内17个地下水采样点的7种重金属 测试结果如表1所示。可以发现.7种重金属全部检出，砷、镉、铜、铅、汞、镍、六价铬的检出率分别为76. 5%、29. 4%、76. 5%、41. 5%、23. 5%、70. 6%、5.9%，研究区域的东部汞、六价铬均未检出，其余均有 检出。重金属元素含量平均值是镍>铜>砷>铅>
铬（贝）>镉>汞
。
• 176 •有金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)2021年第3期
表1地下水重金属含量统计
Table 1Statistics of heavy metal contents
in groundwater
重金属名称砷镉铜铅汞镍铬（\I)最大值/(；xg • L 1)49. 6 1. 410362. 40. 710351
最小值/(/xg • L 1)ND*ND-ND*ND*ND*ND*ND*
平均值/(坤• L 〇 5. 220. 177. 89 4. 50. 0567. 993检出率/%76. 429. 476. 441. 423. 570. 5 5. 9
标准/(/i g*L i)10510001012050
检出限/(p g• L 1)0. 120. 050. 080. 090. 040. 064
注：* N D表示低于检测限值
从实验室分析结果来看，17个采样点的p H在6.6〜8. 13，平均值为7. 43。对照《地下水质量标准》（GB 14848—2017)[11]，可以发现14个采样点位 符合HI类水标准，其中7、8、9这三个地下水采样点八；；、01、(：11、1^、？15、：^、0(%)均未检出，17个采样点中C u、C d、H g检测值均超出ID类水标准，A s元 素的超标率为11. 了^^^⑷乂^^^的超标率均为5.8%。6号地下水采样点A s浓度为0.049 m g/U 符合IV类水标准，12号地下水采样点A S浓度为0•012 m g/L、Ni浓度为 0• 103 m g/L、C r(VI)浓度为 0.051 m g/L，符合V类水标准.13号地下水采样点由于铅浓度为0.062 m g/L，符合IV类水标准。
2.2监测结果评价
2. 2.1单因子指数法评价
单因子指数评价方法是将地下水采样点中的各 种污染因子实际浓度检测值与评价标准进行逐一对 比，通过对比结果可很明显地看出地下水样品种哪些因子超标，还可以看出哪些因子是主要的污染因子[12」，计算公式如下：
P,=C,IS,
式中：P，是污染物的标准评价指数；C，是地下水 采样点污染物的实际检测值；S，是污染物评价标
准浓度。水质污染指数评价标准|13]如下：P,<1非污 染、1<P,<2轻度污染、2<P,<3中度污染、P,>3严重污染。
由于p H和重金属污染物不同，是一个范围值。所以p H的标准指数用下面公式来计算：
P,=(7.0一p H)/(7. 0 —pH s d)(pH<7. 0 时）P,=(p H-7. 0)/(pHsu-7. 0) (pH>7. 0 时）式中：P，是p H的标准指数；PH是地下水采样 点的实际检测值；p H」*PH采用标准的下限值; P H sl，为P H采用标准的上限值。
根据计算所得的污染指数可以发现（总体数据 见表2)，在17个采样点位当中，6号地下水采样点砷的单因子指数为4. 96，大于3，存在严重污染；12 号地下水采样点的砷单因子指数为1.25，铬单因子 指数为1.02，属于轻度污染，镍的单因子指数为5. 15，属于严重污染，是主要的重金属污染因子，这 是由附近金属工厂导致的；13号地下水采样点铅的 单因子指数为6.24，属于严重污染。这些点位已经 产生了一定程度上的污染，需要引起一定的重视。
表2标准评价指数
Table 2 Standard evaluation index
污染物标准
评价指数
砷镉铜铅汞镍铬最大值 4. 960. 280. 103 6. 240. 7 5. 15 1. 02最小值0. 0060. 005 0. 000 040. 004 50. 020. 008 30. 04平均值0. 5240. 039 0. 007 90. 450. 0710. 4040.097但是由于该评价方法计算比较简单，只是对单应当地地下水的整体质童情况，甚至可能会有相当大的偏差，所以，我们还需要计算综合的污染指数1:13]。
2.2.2分级评分叠加指数法
利用地下水采样点的各项检测值计算得来的各 点、各项目的标准污染指数，赋分评价（表3)，然后 加权[1415]。污染指数 P,=F1+F2+F3+F.,+F5+ F6+F7，这样我们可以得到每个采样点的污染指数，然后对照区域水质结果修正表（表4)，可以发现 采样点的污染程度以及水质类别。
经过一系列计算之后，除了 6、12、13号地下水采样点位的单因子污染指数大于1，其余所有采样 点的单因子污染指数均小于等于1，可以得到除这 三个地下水采样点以外，其余各点的P，值均为7，对 照区域水质结果修正表可发现，各项组分均未超过标准值。5号地下水采样点位砷的污染指数1<P,< 5，所以砷因子评分为100，即5号点的值为106 (100<P,<10M，受到了一定程度上的轻污染。12 号地下水采样点的砷的污染指数1<P,<5，镍的污 染指数5<P,.<10，铬的污染指数1<P,<5，所以 12号地下水采样点的P，值为10 204 (104<P,< 10s).属于中污染，且重金属污染种类较多。13号 地下水采样点
铅的污染指数5<_P,<10，所以它的 污染指数为10 006(104<P,<106)，属于中污染。
表3赋分评价表
Table 3 Scoring evaluation table
P,P,<11<P,<55<P f<1010<P,<50P i>20
单点各因子评分F1100104106108
东升镇高级中学
2021年第3期有金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)• 177 •
表4 区域水质结果修正表
Table 4 Correction table of regional
water quality results
PM与标准值相比较污染程度
1<P,<100各项组分均未超过标准值I，未受污染
100<P,<104各组分中至少有一项是标准
值的1〜5倍
n，轻污染
104<P,<106各组分中至少有一项是标准
值的5〜10倍
H I，中污染
106<P,<108各组分中至少有一项是标准
值的10〜50倍
IV，重污染
P,>108各组分中至少有一项是标准
值的50倍以上
V，严重污染
3 健康风险评估
3.1健康风险计算方法
90%重金属元素都是通过饮用途径被人体摄人 的，所以本研究只考虑饮用途径对当地居民的健康评估[16181。健康风险总值是通过非致癌化学物质总值加上致癌化学物质总值得来的[11)]。本研究 中〇、八％0^1属于化学致癌物质.？1)、(：11、1^、1^属 于非化学致癌物质#21]。
3.2确定模型参数
CDI=WX C,/A
致癌物:J?,=l_exp(—CDJXQ,)/L
非致癌物：尽=CDJ/L
式中：C D/为成人每天污染物的摄人量（m g•k g1.d为成人每天的饮水量，W=2.2 L/d; A为成人人均体重，A=64.3 k g;C，是通过饮用被人体摄人的重金属污染物质量浓度（m g/L);R，是化 学致癌污染物7
'的健康危害风险值；圪为化学非致癌 污染物7的健康危害风险值;Q，为化学致癌污染物 通过饮用进人人体的致癌强度系数（m g •k g—•d-'h C r'A s X c K P b X i u H g'N i分别取 4. 1、15、6. 1、0.001 4、0.005、0.003、0.02 m g/(k g.d)[22-叫；L 是苏 州居民人平均寿命，L=76 a。
从表5可以发现，通过饮用方式进人人体中的 非致癌污染物年均危险范围是〇〜9.27 X1(T5；致 癌物年平均危险风险范围是〇〜1.81 X1CT4；重金属 由饮用途径进人人体总的风险范围为〇〜2.74X 1CT4。
IC R P提出的年最大可接受值:25]为5.0父10 5，研究区域内有且仅有12号地下水采样点的健康危害风险值为2.74X10^fT1，超过此值，剩余16个地下水采样点的风险总值均小于最大可接受水平。
U S E P A规定，小型人能接受的风险总值[26]为
10—5〜10 1a—1。17个地下水采样点中，有10个采
样点的总值大于1〇 :，其中有且仅有一个采样
点大于10 1a、
表S非化学致癌物和化学致癌物的
健康危害风险值
Table 5 Health hazard risk values of non
chemical carcinogens and chemical carcinogens
/a—1点位非化学致癌物化学致癌物
R
1 1. 12548E-06 1. 17448E-05 1. 28703E-05
2 1. 06245E-067. 05091E-068. 11336E-06
3 6. 88794E-07 3. 12961E-05 3. 19849E-05
4 1. 18851E-06 1. 81527E-0
5 1. 93412E-05
5 1. 27855E-0
6 4. 21379E-05 4. 34165E-05
6 1. 90431E-06 3. 34517E-05 3. 53560E-05
7000
8000
9000
100 1. 55225P： 05 1. 55225E-05
11 3. 54301E-06 2. 23055E-05 2. 58485E-05
129. 27396E-05 1. 81784E-04 2. 74524E04
13 3. 9797E-05 3. 295E-06 4. 30926E-05
14 2. 78219E-06 5. 7387E-068. 52089E-06
15 6. 93296E-06 1. 46653E-05 2. 15983E-05
16 1. 05615E-068. 77582E-069. 83197E-06
17 1. 39109E-06 4. 38864E-06 5. 77974E-06
最大值9. 27396E-05 1. 81784E-04 2. 74524E-04
最小值000
平均值9. 14648E-06 2. 35476E-05 3. 26941E-05
4 结论
1) 17 个地下水采样点 A s、Cd、Cu、H g、P b、N i、Cr(VI)七种重金属元素全部检出，平均浓度均符合
《地下水质量标准》（GB 14848—2017)中的HI类水
要求，有3个采样点水质类别超过了 ID类水.超标率
为17.6%，重金属元素的浓度平均值镍>铜>砷>
铅>铬>镉>汞。
2) 研究区域地下水重金属污染指数均值为As (0. 524)>P b(0. 45)>N i(0. 404)>C r(0. 097) >
Hg(0.071)>C d(0. 039)>C u(0_ 0079)，其中 A s、
P b、Ni、C'r(VI)存在点源污染，Cd、Cu、H g无污染。
6号地下水采样点由于A s污染指数为4.96，属于
轻污染；12号地下水采样点由于A s、Ni、C r污染指
数分别为1.25、5. 15、1.02.属于中污染；13号采样
点由于P b污染指数为6. 24，大于5属于中污染。
研究区域的地下水水质整体良好，但是个别采样点
• 178 •有金属（冶炼部分）（h t t p://ysyl.bgrim m.c n)2021年第3期
的个别重金属元素含量出现了超标，需要引起一定
的重视。
赵金铎
3)研究区域内的致癌物A s、Cd、C r(VI)和非致
癌物P b、Ni、H g、C u均低于最大可接受水平，致癌
物A s的健康风险值大于CMVI)和Cd。且研究区
域内河流众多，应当把重金属A s放在首位，优先治 理，避免在饮用途径中对人类身体健康产生伤害。
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