滹沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险

为研究滹沱河冲洪积扇地下水中VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机物)的污染现状,于2014年9月在滹沱河冲洪积扇地区采集44个地下水样品,采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析了25种VOCs的质量浓度,并对其分布特征和健康风险进行了讨论. 结果表明,研究区44个采样点均有VOCs检出,其中氯仿、二氯甲烷检出率为100%. 检出的VOCs中,ρ(氯仿)平均值最高,范围为15.4~52 195.9 ng/L;其次为ρ(四氯化碳)(nd~17 145.8 ng/L). VOCs的分布与工业布局密切相关,受制药企业排污影响,ρ(氯仿)、ρ(苯乙烯)、ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(乙苯)、ρ(二甲苯)等均在G2-1采样点最高;而在石家庄石化炼制产业密集区域,地下水中检出的VOCs种类、检出频次及含量均较高. 研究显示,研究区地下水VOCs的非致癌风险指数介于1.8×10-5~4.7×10-2之间,均远小于1;G2-22采样点地下水VOCs的致癌风险指数最高,为1.1×10-5,处于可接受水平,但四氯化碳的污染现状值得关注.      

滹沱河冲洪积扇地下水中酞酸酯的污染现状与分布特征

2014年9月采集石家庄地区滹沱河冲洪积扇地下水水样,采用气相色谱-质谱法测定了US EPA优先控制的6种酞酸酯(PAEs),对PAEs分布特征与风险进行了分析.结果表明,研究区内51个点位仅1个点位未检出PAEs,检出的ΣPAEs范围为nd~28 873.1 ng·L~(-1),与国内其他研究区相比,研究区地下水中PAEs污染水平较重.PAEs及各组分的空间分布存在显著差异.3个地下水单元PAEs的平均污染水平总体表现为山间沟谷河谷裂隙孔隙水单元(G1)滹沱河冲洪积扇扇顶部孔隙水单元(G2)滹沱河冲洪积扇扇中部孔隙水单元(G3).在G2、G3单元共计39个点位中,有23个点位地下水中的PAEs以邻苯二甲酸甲酯(DMP)为主,而其余点位均因临近周边污染源,地下水中PAEs含量较高,且以邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)、邻苯二甲酸丁酯(DBP)为主.研究区人群饮用受PAEs污染地下水的总非致癌风险指数和总致癌风险指数范围分别为7.6×10-9~1.1×10-2、nd~1.2×10-6,均小于US EPA推荐的可接受的水平,风险较小.     

滹沱河冲洪积扇地下水中多环芳烃的污染特征

为调查滹沱河冲洪积扇地下水中多环芳烃（PAHs）的污染状况,采用气相色谱-质谱法对该区16种US EPA优先控制的PAHs进行了分析,并对PAHs的污染水平,空间分布,来源与饮水健康风险进行了调查与评估.结果表明,51个点位中仅有2个点位未检出PAHs, PAHs的浓度范围为未检出~334.3ng/L,平均值为58.0ng/L,低于国内报道的其他地区的污染水平.研究区岗黄水库之间河谷裂隙孔隙水单元（G1）,滹沱河冲洪积扇扇顶部孔隙水单元（G2）,滹沱河冲洪积扇扇中部孔隙水单元（G3）3个水文地质单元PAHs平均浓度分别为215.2ng/L, 9.8ng/L,9.2ng/L, 其中G1以3~4环PAHs为主,而G2, G3以2~3环PAHs为主.分子比值法污染源解析表明,G1单元地下水PAHs污染源主要为煤与生物质燃烧,而G2, G3单元污染源主要为石油制品.采用US EPA推荐的方法对研究区地下水饮水健康风险进行评价,发现研究区G1单元PAHs饮水终生致癌风险平均值为2.1×10^-5,超过可接受水平,应当引起关注.     

沈阳地区地表水、浅层地下水及沿岸土壤中苯

对沈阳地区主要地表水(浑河、细河、蒲河、沈抚灌渠)及其沿岸地下水和土壤中苯系物(BTEX)的污染特点和分布特征进行了研究.结果表明:细河和沈抚灌渠地表水中BTEX检出率较高(33%～67%),苯和甲苯是该区域的主要污染物,ρ(苯)和ρ(甲苯)分别为<0.30～24.90和<0.30～354.00 μg/L;地表水检出的BTEX均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的限值(1 510 μg/L). 细河两岸的浅层地下水在一定程度上受到BTEX的污染,苯和甲苯的检出率分别为25%～33%和13%～25%,二甲苯和乙苯检出率较低(0～20%). 彰驿镇19个监测井中有2个浅层地下水监测井中的ρ(苯)超过GB5749—2006限值(10 μg/L),夏季ρ(苯)最大值为236.00 μg/L. 沿岸附近土壤中5种BTEX全部被检出,检出率均高于相应的河水. 研究区包气带土壤层虽具有良好的防污性能,但也具有储存和阻碍BTEX挥发和降解的负面效应,对当地的生态系统和人类健康构成了潜在的威胁.      

基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和15N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:①潮白河冲洪积扇中部某地地下26~28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.②地下26~28 m反硝化速率在349.52~562.99 μg/（kg·d）（以N计,下同）之间,平均值为450.31 μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.③测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂O的操作规范程度及采样频率等方面.研究方法为测定含水层硝酸盐速率研究提供了新的思路,研究结果可为地下水中硝酸盐转化过程机理研究、地下水硝酸盐污染修复及风险管控提供关键的理论支撑数据.      

太湖区域13种磺酰脲类除草剂污染特征

为了解太湖区域磺酰脲类除草剂污染水平、空间分布,作者于2019年10月对太湖及主要入湖河道开展了13种磺酰脲类除草剂监测分析,采用在线固相萃取-高效液相色谱联用三重四级杆质谱法,对采集的55个地表水样进行了分析测定.结果 显示,磺酰脲类除草剂在太湖和22条入湖河道中站点检出率分别为100％、90.9％,检出种类为7种、8种,浓度总值为1.69～38.1 ng/L、ND～70.7 ng/L;若以农产品中最大残留量的1％作为地表水中磺酰脲类除草剂限值(500ng/L～1 μg/L)参考,污染水平总体不高;甲磺隆(浓度范围ND～50.64 ng/L,检出率94.5％)和苄嘧磺隆(浓度范围ND～12.8 ng/L,检出率92.7％)残留最高、分布最广,氯嘧磺隆和烟嘧磺隆其次,浓度合计占总值85％以上.受区域农业种植面积及种类、河道流向和水量影响,宜兴市入湖河道污染水平高于其他地区,并社渎港最高;太湖西北部竺山湖、西部沿岸区污染相对较重,并呈向东南递减趋势.     

滹沱河流域地下水硫酸盐污染特征及源解析

滹沱河流域地下水是石家庄地区居民的重要饮用水源。近年来,随着工业化和城市化的快速发展,导致该地区地下水中硫酸盐污染问题日益严重。该研究于2015年1月和2016年8月各采集了滹沱河流域地下水水样28组,运用水化学理论和多元统计技术研究了该地区地下水硫酸盐的污染特征,并识别了硫酸盐的污染来源。结果表明:滹沱河流域地下水硫酸盐污染较重,枯水期和丰水期地下水硫酸盐的浓度均值分别为192.9 mg/L和185.4 mg/L,超标率分别为21.4%和21.4%。该地区地下水硫酸盐受到人类活动的严重影响,其浓度的高低与地下水水位埋深密切相关。滹沱河流域地下水水化学类型主要为HCO_3.SO_4-Ca(Mg)。在枯水期和丰水期SO_4型水出现的比例分别高达82%和75%。主成分分析结果表明,地下水硫酸盐的主要污染来源在枯水期是生活污水、工业污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因);而在丰水期转变为生活污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因)、面源污染和工业污水(点源污染)。     

沈阳地区地表水、浅层地下水及沿岸土壤中苯系物的污染分布

对沈阳地区主要地表水(浑河、细河、蒲河、沈抚灌渠)及其沿岸地下水和土壤中苯系物(BTEX)的污染特点和分布特征进行了研究.结果表明:细河和沈抚灌渠地表水中BTEX检出率较高(33%~67%),苯和甲苯是该区域的主要污染物,ρ(苯)和ρ(甲苯)分别为0.30~24.90和0.30~354.00μg/L;地表水检出的BTEX均未超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的限值(1 510μg/L).细河两岸的浅层地下水在一定程度上受到BTEX的污染,苯和甲苯的检出率分别为25%~33%和13%~25%,二甲苯和乙苯检出率较低(0~20%).彰驿镇19个监测井中有2个浅层地下水监测井中的ρ(苯)超过GB5749—2006限值(10μg/L),夏季ρ(苯)最大值为236.00μg/L.沿岸附近土壤中5种BTEX全部被检出,检出率均高于相应的河水.研究区包气带土壤层虽具有良好的防污性能,但也具有储存和阻碍BTEX挥发和降解的负面效应,对当地的生态系统和人类健康构成了潜在的威胁.     

引江济巢对巢湖的水环境影响分析

建立了巢湖一维水质模型DYRESM-CAEDYM,并利用2005年的实测水质、水文、气象等数据对模型进行了参数率定,确立了适用于巢湖水环境特征的水质模型参数. 应用该模型模拟了调水对巢湖TN,TP和Chl-a指标的影响,结果表明,年调水量为9.57×108 m3时可使巢湖的ρ(TN)和ρ(TP)下降约16%和19%,ρ(Chl-a)峰值从51.42 μg/L降至38.96 μg/L,ρ(Chl-a)超过30 μg/L的天数从26 d减少到16 d,对巢湖夏季蓝藻暴发具有一定的缓解作用. 对比分析了流域污染综合治理对巢湖水环境的改善效果,结果显示,如果各支流的入湖污染负荷能够削减5%,同时开展底泥清淤工作,可使巢湖的ρ(TN)和ρ(TP)得到较大程度的改善,与没有治理的情况相比分别降低约24.9%和33.3%,使巢湖夏季的ρ(Chl-a)峰值从51.42 μg/L降至32.72 μg/L,ρ(Chl-a)超过30 μg/L的天数从26 d减少到7 d.      

石家庄市主城区臭氧污染特征及气象成因分析

为了解石家庄市主城区O₃(臭氧)污染特征及其影响因子,基于2015-2018年石家庄市空气质量连续监测资料和同期气象数据分析了主城区O₃污染总体特征及气象成因.结果表明:①石家庄市主城区大气光化学污染日益严峻,ρ(O₃)日均值由2015年的47 μg/m3增至2018年的66 μg/m3,ρ(O₃)超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值的天数由2015年的20 d增至2018年的70 d.②ρ(O₃)存在明显的季节性差异,呈夏季[(89±33)μg/m3] >春季[(69±25)μg/m3] >秋季[(40±26)μg/m3] >冬季[(28±16)μg/m3]的特征;ρ(O₃)日变化呈单峰型分布,谷值出现在06:00-07:00,峰值出现在15:00-16:00,且15:00-17:00是ρ(O₃)超标的高发时段.③ρ(O₃)与气温呈指数关系,当气温为20~25、25~30、≥ 30℃时,ρ(O₃)日均值分别为75、90及119 μg/m3.ρ(O₃)在相对湿度为60%时存在拐点,当相对湿度≤ 60%时,ρ(O₃)随相对湿度的增大而上升;当相对湿度>60%时,ρ(O₃)随相对湿度的增大而下降.风速与ρ(O₃)呈分段线性关系,当风速 < 2 m/s时,ρ(O₃)随风速的增加而上升;当风速≥ 2 m/s时,ρ(O₃)随风速的增加而下降.④影响石家庄市主城区ρ(O₃)升高的污染源主要位于其东-东南-南方位,其次为东北-东方位,而西部和北部地区则较少.⑤石家庄市主城区ρ(O₃)超标多发生在气温>20℃,相对湿度介于40%~70%之间,风速在1.5~3.0 m/s之间的气象背景下,经统计,当气象条件同时符合上述三项气象要素时,ρ(O₃)超标天数占3-10月总超标天数的66.5%.研究显示,气温>20℃、相对湿度为40%~70%、风速为1.5~3.0 m/s的气象条件可初步作为石家庄市主城区O₃污染的预警指标.      

浑河中游1,2-DCA在地下水中运移规律的模拟分析

为研究有机组分在地下水中的运移规律及影响因素,并预测水质的破坏程度,利用数值模拟方法建立浑河中游区域特征有机污染组分1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)的溶质运移模型,分析1,2-DCA在浑河中游地下水中的运移规律,并预测了其对地下水水质的影响. 细河与浑河中1,2-DCA的补给浓度(以ρ计)分别为4.50和6.40μg/L,预测期为10a,在运移模型中考虑弥散、吸附、降解作用的影响. 模拟结果显示,预测期内1,2-DCA在细河污染区的最大影响面积为1.80km2,峰值浓度(以ρ计)为3.50μg/L,污染物向北西方向运移;在浑河污染区的最大影响面积为3.78km2,峰值浓度为5.00μg/L,污染物向西南方向运移,表明污染物对地下水水质影响程度较低. 预测初期的200d内,吸附及生物降解的共同作用使细河、浑河污染晕中心的ρ(1,2-DCA)分别下降了0.12、0.10μg/L;随后,对流-弥散作用成为溶质运移的主要驱动力,并且使1,2-DCA的污染程度持续增强;黏土对1,2-DCA的运移具有阻滞作用,1,2-DCA在细河污染晕的扩散幅度略低于浑河.      

滹沱河冲洪积扇深层孔隙水中多环芳烃和酞酸酯的污染水平与饮水健康风险评估

2015年2月采集石家庄地区滹沱河冲洪积扇深层孔隙水地下水水样,采用气相色谱-质谱法测定了US EPA优先控制的多环芳烃（PAHs）和酞酸酯（PAEs）,并对PAEs的饮水健康风险进行了评估.结果显示,7个采样点均检出PAHs和PAEs,∑PAHs范围为34.4~598.5ng/L,且2~3环PAHs的质量分数介于50%~83%;∑PAEs范围为27.6~25236.7ng/L,其中有3个点位∑PAEs达到20μg/L水平,且7个点位均以DBP、DEHP为主.与国内其他研究区相比,本研究区∑PAHs浓度与国内非岩溶地下水的污染水平接近,而∑PAEs浓度较高.饮水健康风险评估结果显示,仅G2点位的PAHs终生致癌风险指数小于US EPA推荐的可接受的水平（10^-6）,其致癌风险可以忽略外,其他点位均具有潜在致癌风险;而对于PAEs饮水终生致癌风险而言,G1、G6、G73个点位的PAEs终生致癌风险也均高于10^-6,因此,研究区深层孔隙水中的PAHs和PAEs污染均应当引起重视.     

滹沱河超采区地下水回补的水化学效应研究

由于长期超采地下水,导致滹沱河冲洪积平原地下水位持续下降,水质恶化,为缓解滹沱河超采区水资源矛盾,2018年开始实施了河道回补工程,回补水源为黄壁庄水库水和“南水北调”水.为了研究回补后地下水化学效应变化,应用水文地球化学、水文学和统计学等理论方法,开展了现场动态监测、地下水化学检测工作.结果表明:①实施滹沱河补水后地下水位上升显著,滹沱河沿线地下水位平均回升5.83 m;2019年较2015年滹沱河超采区地下水位平均回升5.93 m,地下水漏斗形状发生改变,地下水向漏斗中心汇集已不明显.②滹沱河多年受上游高硫酸盐水源补给的影响,滹沱河沿岸分布HCO₃·SO₄-Ca·Mg型地下水,并在HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水两侧形成了条带状的HCO₃·SO₄·Cl-Ca·Mg型水.与2015年相比,2019年HCO₃-Ca·Mg型水的面积减少了20.6%,HCO₃·SO₄·Cl-Ca·Mg型水和HCO₃·SO₄-Ca·Mg型水的面积增加了13.6%.③河道补给有效缓解了地下水环境恶化,区域地下水中硫酸盐平均含量基本持平,氯化物浓度、TDS（溶解性总固体）浓度、总硬度呈下降趋势;受上游黄壁庄水库补水影响,滹沱河沿岸附近地下水中硫酸盐的浓度升高,高浓度的硫酸盐主要分布在滹沱河、石津灌渠及黄壁庄水库副坝附近,随着补水的不断推进,水位持续回升,在水动力作用下,其有向下游扩散的趋势.研究显示,科学合理地选择补水水源与回补方式是减缓该地区地下水硫酸盐污染及保持地下水可持续利用的有效方式.      

基于折减系数的地下水污染风险评价方法探究

地下水污染风险评价对地下水污染防治与地下水合理开发利用具有重要意义.目前国内外最常用的是基于DRASTIC模型结合污染荷载的地下水污染风险评价方法.本文对比总结了国内外地下水污染风险评价方法体系,针对目前方法体系的不足,提出基于折减系数的评价体系,通过引进"折减系数"来表征污染物在包气带中的迁移转化过程,最后以石家庄滹沱河冲洪积扇平原区为例进行了地下水污染风险评价.结果表明,研究区污染风险最高的地区多为工业区;其次是滹沱河河道及周边地区地下水污染风险较高,原因主要是该地区包气带基本以砂性土为主,且排污河污染物随河水常年下渗;农业污染源排放量较小,农田区污染风险最低.该方法体系实现了污染物由地表到达地下的衰减过程量化,且简便易操作.此外,该方法把污染物毒性与污染物到达地下水面的量放在同一层次,使得地下水污染风险评价的结果更具说服力.     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

温州近海海域海水及滩涂沉积物中PFOS和PFOA污染特征分析

为了解温州近海海域全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的污染状况和特征,采用固相萃取/高效液相串联质谱检测法分析了采自乐清湾、瓯江口、西湾、飞云江口及洞头半屏岛的近海海水和滩涂沉积物中PFOS和PFOA污染水平。结果显示,温州近海海水普遍存在PFOS和PFOA污染,其中,PFOS的浓度范围为<1.0～31.36 ng/L,中位浓度为2.29 ng/L;PFOA的浓度范围为<1.0～23.66 ng/L,中位浓度为5.29 ng/L。滩涂沉积物样品中PFOS和PFOA的浓度范围(干重)分别为(<1.0～11.91)×10-9(中位浓度为3.60×10-9)和(1.84～34.01)×10-9(中位浓度为6.83×10-9)。温州近海海水中PFOS和PFOA的污染水平明显高于香港沿岸、中国南海海水、韩国沿岸海水和近海珠江三角洲,与大连湾的海水相当,海岸滩涂沉积物中的PFOS和PFOA浓度远高于珠江和黄浦江沉积物中的浓度。