（环境工程专业论文）鄱阳湖流域农村饮用水水环境特征及其污染机理研究.pdf

摘要 i i i ii i i i i i i i ii i i i i i i i i i i iiiiiiu i y 2 14 13 5 8 摘要 随着鄱阳湖环湖区农村城镇化和工业化的不断推进，鄱阳湖区域水环境的 污染问题日益显现，农村居民饮用水( 地表水及浅层地下水) 的安全问题引起 了越来越多的关注。同时，近几年来洪涝、干旱等自然灾害频繁发生，造成点、 面源污染物的扩散、迁移，尤其是洪涝灾害会对饮用水水质产生突发性的影响， 使得灾后发生疫情的风险剧增。因此，监测环鄱阳湖农村地区地下水受污染程 度，深入研究点、面源污染机理以及评价其对人体健康的危害迫在眉睫。 本文基于野外调查、收集和分析当地的水文地质资料基础上，对地下水进 行取样分析，研究了环鄱阳湖区1 3 个县( 市) 的地下水中污染因子的浓度。研 究表明，环鄱阳湖区农村所有的饮用水采样点中，水质较好，毒物因子的变异 系数由大到小的顺序是p b c r n h 4 n c u z n c d n 0 3 n ，p b 、c r 变异系 数相对最大，分别为1 8 7 、1 8 2 。分析工业、农业和养殖业对环鄱阳湖区农村地 下饮用水的影响大小：农业污染、化工污染、贝类养殖、农村生活用水、大闸 蟹养殖、垃圾堆放、渔业养殖、家禽养殖、人畜粪便等对地下水硝酸盐氮都有 不同程度的影响，但贡献大小有待进一步研究。 应用健康风险评价模型研究环湖区地下水对人体健康的影响，对地下水中 毒物因子通过饮水途径进入人体产生的危害进行风险评价。结果表明：环鄱阳 湖区c d 、c r 致癌的个人平均年风险分别为6 0 2 x 1 0 - 7 a 、7 8 4 x 1 0 - 6 a ，均低于国 际辐射防护委员会( i c r p ) 推荐致癌风险阈值范围5 x 1 0 - 5 1 0 - 4 a ，表明致癌风险较 低；z n 年平均风险远大于其他非致癌物，为主要风险因子。而各类毒物个人健 康年总风险均以基因毒物质为主，超过个人健康年总风险的9 8 。 通过对抚州唱凯堤决堤后造成的洪灾受灾区域地下水和地表水的水质分析 和评价，分析得出淹没区域尾部地区地下水和地表水污染较其他地区严重，部 分地区污染很严重。洪涝灾害造成地下饮用水的污染来自于三个方面：一是携 带其他地区的大量污染物质滞留在淹没区域造成水质污染；二是将淹没区域的 分散的污染物质聚集在一起使得水质污染急剧加重；三是大量的洪水造成短时 间的地表和土壤中污染物质渗透作用。在环鄱阳湖区洪涝灾害越来越严重的情 摘要 况下，区域的洪灾必然会的放大人为因素的作用，间接造成地区的地下饮用水 的突发性重大污染，因引起较大的重视。 关键词：环鄱阳湖区；地下饮用水；健康风险评价；洪涝灾害； 污染物迁移扩散 i i a b s t r a c t a b s t r a c t a st h eg r a d u a l l yd e v e l o p m e n to fr u r a lu r b a n i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o ni n p o y a n gl a k ea r e a ，t h ep r o b l e mo fw a t e rp o l l u t i o ni np o y a n gl a k ea r e ae m e r g e f r e q u e n t l y , a n dt h es a f e t yp r o b l e mo fu n d e r g r o u n dw a t e ri n r u r a lr e g i o n a lh a v e a l s oc a u s e dm o r ea t t e n t i o n a tt h es a m et i m e ，i nr e c e n ty e a r s ，f l o o d ，d r o u g h ta n d o t h e rn a t u r a ld i s a s t e r so c c u rf r e q u e n t l y , a n dt h e yh a v ec a u s e d s u d d e n l yi m p a c t s o nt h eu n d e r g r o u n dw a t e rb yt h ew a yo ft h ed i f f u s i o no rm i g r a t i o no fl i t t l ea n d n o n - p o i n t s o u r c e p o l l u t a n t t h e r e f o r e ，i t i s u r g e n t f o ru st om o n i t o rt h e c o n t a m i n a t i o nl e v e l so fg r o u n d w a t e ri nr u r a l ，t os t u d yt h em e c h a n i s mo fp o i n t ， n o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n dt oe v a l u a t ei t se f f e c t so nh u m a nh e a l t h w eh a v ed o n e a n a l y s i so f t h eg r o u n d w a t e rs a m p l i n gb a s e do nt h ef i e l d i n v e s t i g a t i o n ，c o l l e c t i o na n da n a l y s i so fl o c a lh y d r o l o g i c a ld a t a ，a n dt h e ns t u d i e dt h e c o n c e n t r a t i o no fg r o u n d w a t e rp o l l u t i o nf a c t o ri n1 3c o u n t i e so fp o y a n gl a k e a r e a t h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l lt h er u r a ld r i n k i n gw a t e rs a m p l i n gh a v eag o o d q u a l i t yf o ra l ln o te x c e e d i n gt h eh y g i e n i cs t a n d a r d so fd r i n k i n gw a t e r t h es e q u e n c e o fc o e f f i c i e n to f7k i n d st o x i cf a c t o r sw a sp b c r n h 4 - n c u z n c d n 0 3 - n ， a n dt h ev a r i a t i o no fc o e f f i c i e n to fp b ，c ra r em a x i m u m ，r e s p e c t i v e l yi s1 8 7 0 ，1 8 1 9 i n a d d i t i o n ，t h es t u d yo ft h ee f f e c to fi n d u s t r i a l ，a g r i c u l t u r a la n da q u a c u l t u r eo fp o y a n g l a k ea r e ao nr u r a lu n d e r g r o u n dd r i n k i n gw a t e rw a sa g r i c u l t u r a lp o u t i o n c h e m i c a l p o u t i o n s h e f i s hf a r m i n g r u r a ld o m e s t i cw a t e r b r e e d i n gc r a b s d u m p f i s h e r y p o u l t r yf a r m i n g h u m a na n da n i m a lf e c e s ，a g r i c u l t u r a lp o l l u t i o ni st h em a i nf a c t o r t h a tc a u s e dt h en i t r a t en i t r o g e no fg r o u n d w a t e re x c e e dt h es t a n d a r do fd r i n k i n g w a t e r w eh a v ea l s oa p p l i e dt h em o d e lo fh e a l t hr i s ka s s e s s m e n to nt h er e s e a r c ho f t h eg r o u n d w a t e re f f e c t so nh u m a nh e a l t h ，a n da s s e s s e dt h eh e a l t hr i s ki e v e l so f h u m a nb yt h ew a yo fd r i n k i n gp o i s o nf a c t o ri n t ot h eh u m a n b o d y t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h ep e r s o n a la v e r a g ea n n u a lr i s ko fc a r c i n o g e n i cc a u s e db yc d ，c rw e r el o w , r e s p e c t i v e l yw e r e6 0 2 x 1 0 。| a 7 8 4 x 1 0 l ac o m p a r e dw i t ht h ec a r c i n o g e n i cr i s k t h r e s h o l do ft h ei n t e r n a t i o n a l c o m m i s s i o no n r a d i o l o g i c a l p r o t e c t i o n i i i a b s m r a c t 一一 ( i c r p ) r e c o m m e n d e d ，r a n g e5 x 1 0 。5 1 0 4 a ；t h ea v e r a g ea n n u a lr i s ko fz nw e r ef a r m o r et h a no t h e rn o n 。c a r c i n o g e n s ，t h u sw e r et h em a i nr i s kf a c t o r t h eg e n et o x i c s u b s t a n c ea c c o u n t e df o r 9 8 p r o p o r t i o n so ft h ea v e r a g et o t a lr i s ko fp o i s o np e r s o n a l h e a l t h t h r o u g ht h ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o no ft h eg r o u n d w a t e ra n ds u r f a c ew a t e r q u a l i t yo ff l o o dd i s a s t e ra r e a i nt h ec h a n g k a il e v e e , f u z h o u w eh a v ed i s c o v e r e d t h a tt h eg r o u n d w a t e ra n ds u r f a c ew a t e rp o l l u t i o n l e v e li nt a i la r e aw a sm o s t s e r i o u sc o m p a r e dw i t ho t h e ra r e a s ，a n dp a r t i a la r e aw e r es t i l l p o l l u t e ds e r i o u s l y w e c a nd r a wac o n c l u s i o nt h a tt h eu n d e r g r o u n dd r i n k i n gw a t e rp o l l u t i o nc a u s e d b y f l o o dd i s a s t e rm a i n l yo r i g i n a t ef r o mt h r e ea s p e c t s ：o n ei s t ob r i n gi nt h el a r g e n u m b e ro fp o l l u t a n t so fo t h e rr e g i o n s ；t h eo t h e ri st om a k ep o l l u t i o ns u b s t a n c ei n f l o o d e da r e ag a t h e rt o g e t h e rt om a k et h ew a t e rq u a l i t yp o l l u t i o ni n c r e a s es h a r p l y ； t h el a s to n ei st h eo s m o s i so fs u r f a c ea n ds o i l p o l l u t i o ni ns h o r tt i m ec a u s e db y f l o o d s a sw ek n o w s ，f l o o dd i s a s t e r sh a v eb e c a m em o r ea n dm o r es e r i o u sc a s e si n t h ea r e ao fp o y a n gl a k e ，a n dt h er e g i o n a lf l o o dw i l le n l a r g et h ee f f e c t so fh u m a n f a c t o r s ，t h u si n d i r e c t l yc a u s i n gt h es u d d e nm a j o rp o l l u t i o no fd r i n k i n gw a t e r k e yw o r d s ：p o y a n gl a k ea r e a ；u n d e r g r o u n dd r i n k i n gw a t e r ；h e a l t hr i s ka s s e s s m e n t ； f l o o dd i s a s t e r ；t h em i g r a t i o na n dd i f f u s i o no fp o l l u t a n t s i v 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景与意义 1 1 1 我国的水资源和水环境状况 水是人类和动植物赖以生存和发展的重要的自然资源，没有水就无法哺育 生命，水的质量直接关乎生命品质。地球表面大部分被水覆盖，其中9 7 是海 水，2 是冰川，还有o 5 则封存在深不可及的地下蓄水层中，只有不到o 5 的淡水维系着我们人类的文明，这表明可供人类直接利用的淡水资源非常有限。 据统计，我国水资源总量丰富，约为2 7 万亿m 3 ，居世界第6 位，但人均占有 量少，只有世界平均水平的坍，位列世界第韶位【1 】。联合国1 9 9 3 年提出人均 拥有水量国际标准，人均拥有水量1 0 0 0 m 3 年为最低线、2 0 0 0 m 3 年为缺水边缘， 而我国人均占有量约为2 5 0 0 m 3 年，由此可见我国人均拥有水量有向缺水边缘水 平靠拢的风险。1 9 9 8 年联合国已将中国列为全球1 3 个最缺水的国家之一，据对 1 4 9 个国家和地区的统计，中国人均水资源量已退居世界第1 1 0 位。目前在中国 6 6 6 座城市中，有3 3 3 座城市缺水，其中严重缺水1 0 8 座，目缺水量达1 6 0 0 万 m 3 ，因缺水造成的年工业经济损失达2 3 0 0 多亿元【2 】。再加上水资源分布不均， 季节降水以及南北方地区差异较大等原因，实际我国很多地区的用水状况相当 严峻。全国有7 0 0 0 万人和6 0 0 0 万头牲畜饮用水困难，到本世纪中期，全国总 的用水量将从过去的5 0 0 0 多亿m 3 增加到8 0 0 0 亿m 3 左右，届时将占到我国可 利用水资源总量2 8 以上，按照国际经验，一个国家用水量超过其水资源可利 用量的2 0 ，就很可能发生水危机f 3 。 我国水情复杂，水资源问题由来已久，特别是随着工业化、城镇化快速发 展和全球气候变化影响加大，水资源面临的形势依然严峻，水资源短缺、水污 染严重、水生态环境恶化等问题依然突出。我国的水环境目前主要有三方面的 问趔5 1 ：水体污染、水资源短缺和旱涝灾害。我国的水体污染主要有工业废水污 染、生活污水污染、农业废水污染等几种类型，而水体污染中工业污染排放指 数非常高，比国际正常水平高出几倍甚至几十倍。目前，我国主要河流普遍存 在有机污染，而一些主要湖泊也存在着严重的富营养化。据研究表明，中国七 大水系的污染程度依次为：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江； 第一章绪论 大的淡水湖泊和城市湖泊均为中度以上污染，巢湖、滇池和太湖的污染严重f 6 1 。 中国环境科学研究院曾对我国1 1 8 个大中城市地下水的监测资料进行过分析， 发现这些城市的地下水已普遍受到污染，其中重污染的城市占6 4 ，轻污染的 城市占3 3 。截至到目前，这个数据已经远远超过往期。地下水中的污染物一 般以酚、氰、砷、硝酸盐为主，其他重金属元素铬、汞次之。北方许多城市因 为超采严重，使得地下水的硬度、硝酸盐、氯化物的含量逐年上升以致超标【7 1 。 我国的地下水水质污染有逐年加重的趋势【8 】。环鄱阳湖地区属于典型的农业地 区，地下水也是该区饮用水的主要来源，但随着社会的进步，环鄱阳湖地区的 污染问题日渐凸显，人类活动已成为控制某些地区地下水环境演化的主导力量 憎j 。因此，地下水特别是地下水源地的污染问题必须引起高度关注。 目前我国政府也相应采取了一些重大工程来保护水资源，企业也采用节水 生产工艺加强水资源的利用率，但由于人类生产过程中随之出现的一系列环境 问题，使得地表水质面临继续恶化、淡水资源面临枯竭等危险，若长期这样下 去，将危及人类和其他生物的生存，进而引发一系列的经济和社会问题。 1 1 2 农村饮用水水环境 农村水环境是指分布在农村的河流、湖泊、沟渠、池塘、水库等地表水及 地下水体的总称。在农村地区，水资源是农村大地的生命之源，保护好农村水 环境也是保障农业生产发展的基础。在我国，有7 亿多人口饮用地下水，其中 有半数以上的城市、乡村的经济发展和居民生活用水以地下水为主要供水水源 【1 0 1 。近年来，随着农村地区城镇工业、养殖业和农业的快速发展和人口的迅速 增加，大量生产和生活废弃物未经处理排入各种水体，使得农村的大量水体遭 受到污染，农村饮用水源也相应受到污染，根据1 9 8 3 1 9 8 5 调查表所知，全国约 有1 6 亿人饮用受有机污染物污染的水，我国人群患病的8 8 和死亡的3 3 与生 活用水不洁直接相关【1 1 1 。同时，地表水资源无法满足农村生产、生活的需求， 于是越来越多的地方把目光投到了地下从而导致地下水的过度开采，造成地下 水资源一定程度的污染和浪费。随着我国公众健康意识和生活质量大幅度提高， 人们对生活用水的质量也逐渐重视起来，保护农村水环境已经追在眉睫。解决 农村水质问题，首先必须要实时、准确地掌握水质动态，了解水质信息，进行 水质监测并对检测数据进行合理评价。因此，系统地了解该地区地下水污染来 源分析，对于保护农村水环境和人体健康、防止污染扩大都具有十分重要的意 2 第一章绪论 义。 1 1 3 洪涝灾害下饮用水水环境 洪涝灾害是一种突发性强、发生频率高、危害严重的灾害。全球每年都会 因洪涝灾害而造成巨大的损失 1 2 - 1 3 ，而我国也一直是受洪涝灾害影响最严重的国 家之一【1 3 】。我国的大洪水最主要的表现形式是河流洪水，大尺度河流洪水的发 生可能会威胁大堤安全，经严重冲刷后会引起堤坝溃堤、决口等现象，给人类 的生命财产造成损失，9 8 年江西洪水冲垮堤坝就是一个很显著的例子。由于洪 涝期大批灾民会迁移到堤坝上，此时人畜混居、环境恶劣、垃圾疏于管理，水 源受到人、畜粪便、垃圾、动物尸体等污染导致水质恶化，井水及浅层地下水 可能受到细菌严重污染，大量的水污染极易引起肠道传染病及其他水源传染病 的爆发流行，由此水灾会造成一定的公共卫生安全隐患。另外洪水来得突然， 工业地区的化学物质来不及转移和处理，造成化学性污染【1 钔，这些均直接影响 着居民的饮用水水源的水质，在那些自来水尚不普及、引用敞口井水的地方尤 为突出1 5 1 。鉴于生活饮用水与灾区人们的日常生活密切关系 1 6 - 1 7 】，因此开展洪 涝期农村水淹地区饮用水的水质监测有一定的现实意义，对保障农村居民的饮 水安全、加强农村经济建设以及新农村的建设具有重大意义。 洪涝灾害的影响是广度的，是随时间变化不断渗透的，它们在发生阶段给 人类社会造成了直接的损害以外，还具有极强的后效效应，该地区的人民生活 水平和社会经济往往需要一段比较长的过程才能恢复过来【1 8 1 。因此，继续对洪 涝灾害后农村饮用水水质的长期变化趋势及污染机理的研究，对后期的污染治 理及其应用推广具有重大意义。 1 2 国内外研究综述 1 2 1 国外农村饮用水水环境研究综述 世界卫生组织指出，人类8 0 的疾病与我们平时饮用水的水质不干净有关 阻引。国外对居民饮用水安全的研究起步较早，科学家们早期的研究基本上停留 在以下几个方面：水质指标检测体系、饮水安全的法律保障和饮水技术设备等。 美国是最早开展饮水安全研究的国家，在1 9 1 2 年就通过了第一部具有法律地位 的饮用水规定。世界卫生组织和欧盟分别于1 9 5 8 和1 9 8 0 年提出了各自的饮水 3 第一章绪论 水质检测标准，这些标准的不断完善，逐渐成为世界各国制定饮水安全标准的 参照。此外，美国还有诸如水质报告制度等立法制度的实施来保障居民饮水安 全【2 0 】。美国环保署( e p a ) 规划饮用水研究目标的第一个6 年评价报告，其最终 目标是对在第一个评价报告中提及的砷、病原体、特性污染物( 铬、氟化物、铅、 铜) 所带来的风险做出明确评估【2 。 国外后来出现了相应的环境健康风险评价，健康风险评价是环境管理中对 环境风险评估的重要组成部分，它将环境污染与人体健康有机地联系起来，通 过计算污染物质对人体的健康危害发生的概率，分析影响健康的环境因素，评 估产生健康危害的可能性，并提出降低风险发生的对策的一种评价方法【2 2 1 。健 康风险评价方面的研究属美国国家科学院和美国环保署最为突出，其中1 9 8 3 年 由美国国家科学院出版的红皮书联邦政府的风险评价：管理程序具有里程 碑的意义，稳重提出风险评价的“四步法”：危害鉴别、剂量与反应评价、暴露 评价和风险表征 2 3 - 2 4 。这一方法后来也成为环境风险评价的指导性文件，在荷兰、 法国、日本、中国等许多国家广为传用，甚至在一些像欧洲经济共同体( e e c ) 、 经济发展与合作组织( o e c d ) 等国际组织也得到了很大程度的应用【2 5 1 。之后，美国 国家环保署又根据红皮书颁布了一系列技术性文件、准则和指南，使得健康风 险评价体系越来越完善。加拿大、英国、澳大利亚等国也在9 0 年代中期也重视 并加紧开展了生态风险评价的研究工作【2 6 1 。 国外饮水安全指标体系和法律保障相对比较完善，但对广大分散居住的农 村人口饮水安全的研究还比较薄弱，而且关于农村饮水安全方面的研究局限于 环境污染、自然环境，对洪涝灾害引起的饮用水水质问题研究较少。近年来， 洪水灾害所造成的损失越来越大，国外部分学者也开始从不同角度对洪涝期饮 用水安全问题进行分析研究，例如d b a t e s 利用g i s 技术模拟河流洪水淹没范围 【2 7 】；t o d o r o v i c 和z e l e n h a s i c 通过建立p o t 模型以及a r c h e r 通过不同季节的降水 变化，阐述了季节性的洪水风险变动状况 2 8 - 2 9 】，通过各自提出的研究方式评估了 农村饮水环境，为解决饮用水问题提供了一定的科学依据。 1 2 2 国内农村饮用水水环境研究综述 我国的环境风险评价研究起步较晚，研究主要内容为风险评估的理论，然 后基于国外的研究成果进行扩展、应用性研究。在理论研究方面：胡二邦【3 驯介 绍了环境风险的定义、研究重点、内容与评价程序；田裘学介绍了健康风险评 4 第一章绪论 价的“n a s 四步法”：曾光明【3 1 - 3 2 等通过健康风险评价定量地描述环境污染对公 众健康的危害，并且提出了简易的环境健康风险评价模型；陈鸿汉1 3 3 j 等对污染 场地的健康风险评价的理论和方法开展了探讨；王永杰3 4 1 、曾光明3 5 1 等对环境 风险评价中的不确定性展开研究。在风险评价实际应用方面：王宗爽 3 6 - 3 7 等探讨 了我国居民的饮食、呼吸、皮肤等暴露参数；许海萍【3 8 】等运用预期寿命损失法 对几种典型的致癌( 砷、苯并花、d d t s ) 和非致癌污染物( 铅、汞、镉) 进行了分 析。在地方流域水质监测评价方面：王大坤【3 9 】等对崛江乐山段的水质进行了健 康风险评价；苏伟【4 0 】等对第二松花江干流中的重金属污染物进行了健康风险评 价；杨仝锁【4 1 】等对青岛市引用水源中的污染物对人体产生的危害进行了风险计 算与评价；高继军【4 2 】等对北京市城区和郊区的饮用水源中的重金属进行了健康 风险评价；齐晓君f 4 3 】等针对抚顺市的水体、大气及土壤污染给居民带来的健康 危害进行评价分析；许川m l 等对三峡库区水环境中的多环芳烃和邻苯二甲酸酷 类有机污染物进行了健康风险评价；丁昊天【4 5 l 等用模糊化的分级评价标准，对 长沙、株洲、湘潭三市地下水中的重金属污染进行了健康风险评价1 4 6 i 。 目前国内对洪涝期水质的研究较多，但对洪涝时期农村地区饮用水的研究 较少，大多局限于对饮用水的水质常规项目的监测，从卫生、水质角度进行分 析研究，探讨其水质问题及其解决水质问题的建议。蔡祖根等【47 j 研究表明1 9 9 1 年江苏洪涝灾区后饮用水水源生物性污染严重，化学污染威胁很大；王彦威等【4 驯 从水质角度分析与饮水安全相关联的因素对饮水安全的影响；罗献宝等h 驯对洪 水期千岛湖水质影响与风险评价研究探讨水质发生变化的根本原因以及水体自 身的缓冲和自净功能；张斌等【s o 】通过洪灾后湖北省淹没区水质调查进行水环境 质量调研得出水质发生较严重污染；此外，评价模型、g i s 等 s l - s 2 新技术也渐渐 被应用到水质监测和评价上来。 综上所述，虽然国内很多学者对洪涝期地下饮用水和水源的研究较多，也 从水质评价、卫生安全、g i s 角度评估地下饮用水，但对广大分散居住的农村人 口饮用水安全的研究还是比较薄弱，尤其是洪涝灾害后的饮用水安全，这方面 需要后期更多的研究投入。 第一章绪论 1 3 本文研究工作 1 3 1 研究目标 ( 1 ) 本论文通过系统采集环鄱阳湖区农村地区地表水和地下水样品，分析 测定环湖区饮用水中毒物因子含量，并运用健康风险评价模型，搞清环湖区饮 用水对人体健康的影响程度： ( 2 ) 针对不同功能区采集的样品，结合以上含量测定和风险评价结果，分 别从工业、农业、养殖业等污染源三方面揭示鄱阳湖地下水污染特征的机理； ( 3 ) 针对2 0 1 0 年6 月抚河唱凯堤段决堤引起的洪涝具体情况，研究洪涝 前后该堤段区内农村饮用水水质及其影响评价，掌握研究区生活饮用水、地表 水的化学特征； ( 4 ) 基于g i s 的区域空间分布特征，揭示洪涝期饮用水中污染物滞留、扩 散机理，为洪涝期后农村饮用水的污染治理及其应用推广提供科学依据。 1 3 2 研究内容 ( 1 ) 基于野外调查、收集和分析当地的水文地质资料基础，对地下水进行 取样分析，研究环鄱阳湖区1 3 个县( 市) 的地下水中污染因子的浓度，并分析 工业、农业和养殖业对环鄱阳湖区农村地下饮用水的影响。 ( 2 ) 应用健康风险评价模型研究环湖区地下水对人体健康的影响，对地下 水中毒物因子通过饮水途径进入人体产生的危害进行风险评价。 ( 3 ) 针对唱凯堤段受灾区域以及对照点区域地表水和地下水样品进行系统 采集，分析器水物化参数，并研究其污染的扩散机理。 ( 4 ) 本论文在广泛收集前人研究成果和环境监测资料的基础上，结合地下 水污染特点及变化规律，拟就污染源评价、地下水污染评价及污染途径分析， 进行河流与地下水污染的关系以及防治对策等方面的研究，全面分析环湖区地 下水污染特征和污染途径。 1 3 3 本文研究特色 ( 1 ) 本文系统研究环鄱阳湖区农村地下饮用水的风险评价，从工业、农业、 养殖业三个主要污染源方面分析污染机理，对于饮用水污染物的防治具有重要 现实意义。 ( 2 ) 目前对于洪涝灾害后卫生方面主要集中在对地表水的消毒，而忽视了 6 第一章绪论 地下水水质重要性及对人体健康的长期影响效应。本研究从紧急情况下( 洪涝 灾害) 造成的工、农业等污染物质的迁移扩散对农村饮用水污染程度和机理， 有助于在洪灾后期饮用水的安全保障，在研究角度上具有一定创新性。 ( 3 ) 样点分布图和数据处理用a r c g i s 处理制作，在g i s 平台实现监测区 域污染的可视化，从而可为政府相关部门制定洪涝灾害区域饮用水安全决策提 供技术支持。 7 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 2 1 自然环境概况 2 1 1 地理位置 位于中国江西省北部的鄱阳湖，承接赣江、饶河、信江、抚河、修水五河 流水，是中国最大的淡水湖。由于地势影响，该流域河流均呈向心状排列在南 部、东部和西部地区，并直接汇入北部的鄱阳湖，鄱阳湖水系由此而来。本研 究中讨论的区域仅主要指环鄱阳湖湖区，总面积达2 0 7 8 1k m 2 ，占江西全省土地 面积的1 3 【5 引。作为通江湖泊的鄱阳湖，由于长江流域的经济发展和江海一体 的“t ”形战略格局，再加上其东、西承上启下的战略位置和贯通本区京九铁路 大动脉，具有十分重要的区位优势。为了分析洪涝灾害对农村地下水污染的扩 散迁移机理，本文增加调查了抚河唱凯地区。 鄱阳湖地貌有“六山一水二分田，一分道路和庄园”之说。它的流域地形 南高北低，南部为山地丘陵，中部丘陵盆地相间，北部为鄱阳湖平原。该流域 地势由东、南、西三面逐渐向鄱阳湖倾斜，构成一个向北开口的巨大盆地，大 流域形态及山江湖一体的特征相当显著。根据全国第二次土壤普查结果，该地 区土壤类型丰富，1 3 个土类中，红壤是该流域内面积最大、分布最广的地带性 土壤，广泛分布于海拔8 0 0 m 以下的低山、丘陵和岗地区。这些数据都充分说 明了鄱阳湖流域土壤类型的多样性，为鄱阳湖流域的生物多样性提供了丰富的 自然条件。鄱阳湖流域矿产资源非常丰富，且种类齐全。矿产资源分布非常广 泛，从种类的空间分布格局来看，大中型矿床的分布明显具有区域性特征，总 体呈“南钨、北铜、东磷、西铁、中部产煤的基本格局。 2 1 2 水资源情况 鄱阳湖流域降水充沛，所以它的河流相当发育，共有大小河流2 4 0 0 余条， 总长约1 8 4 0 0 余k m 。2 0 0 5 年该流域各主要河流中i i i 类或优于i 类水质的断面占 7 6 5 ，水资源总量在全国排第七位，人均占有水资源量是全国平均量的1 5 倍， 其中地表水资源年径流量量为1 8 6 1 亿立方米，地下水资源总量为1 4 5 2 立方米。 鄱阳湖由湖口注入长江的年平均水量为1 4 2 7 亿m 3 ，大于黄河、淮河、海河三大 8 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 河流入海水量的总和。信江流域东部是一个降水高值区，水资源丰富，在五大 河流中单位面积产水量最高。这些数据足以说明鄱阳湖的水资源及其丰富，作 为中国最大的湿地，对于大自然的“绿肾”这个称号是当之无愧的。 2 1 3 气候与自然灾害情况 鄱阳湖流域地处中亚热带暖湿季风气候区，总的气候特征是气温适中、日 照充足、雨量丰沛、无霜期长、冰冻期短，由于山地纵横、水域辽阔，气候表 现出了明显的复杂多样特征。尤其北缘和南缘分别向北亚热带和南亚热带过渡， 冬夏季风交替明显，四季比较分明。 鄱阳潮流域内降水虽然丰富，但由于生态环境的破坏和水资源时空分布的 不均匀，鄱阳湖流域经常形成大范围的洪涝和旱灾，而且发生频率和灾情都呈 增大的趋势，严重洪涝还会诱发一连串的次生灾害，构成灾害链，严重威胁人 们生命和财产安全。这些灾难性的事故都是有迹可循的。比如1 9 9 8 年洪水使长 江中下游和洞庭湖、鄱阳湖流域溃堤共1 9 7 5 个，淹没耕地2 3 8 万公倾，死亡 1 5 2 6 人，长江干流九江市城防堤溃决【s 4 1 。随着社会经济的不断发展，洪水灾害 所造成的经济损失与日俱增。目前我国由洪水灾害造成的经济损失约占c o p 的 3 左右，而且在以平均每年2 1 4 的速度增长，占g d p 的比例以平均每年2 7 的速度增长。因此，洪涝灾害日益频繁是鄱阳湖区域的一个突出问题，亟待解 决。 鄱阳湖区的地理位置和气候的综合影响使得降水季节分配不均，加上汛期 长江洪水对鄱阳湖湖水的顶托作用，使得鄱阳湖区每年7 月至9 月常常洪水泛 滥，水涝频繁【55 1 ，人民群众苦不堪言。又因为鄱阳湖汇集五大水系的来水，水 土的流失和土地的沙化，导致大量泥沙入湖淤积，使河床湖底不断抬高，湖泊 调蓄能力严重衰退，加剧了洪涝灾害【56 1 。鄱阳湖流域洪涝灾害的发生在地域和 时间分布上有一定的规律性，具有重灾重发的特点。严重的洪涝还会诱发一连 串的次生灾害，从而构成灾害链，具体表现为该流域发生严重洪涝之后，可能 出现山体滑坡、山洪暴发、泥石流等地质灾害以及人、畜的疫病等灾害。 2 2 社会经济概况 鄱阳湖流域气候温和，雨量丰沛，自然资源丰富，是我国重要的粮食基地、 木竹生产基地和农副产品生产基地。自改革开放以来，市场经济的建立和逐渐 9 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 完善以及中部崛起战略的提出，鄱阳湖流域社会经济得到了很大的发展。全省 人口总量稳中有升，人口素质有很大提高，教、科、文、卫、体等事业全面进 步，城镇化水平持续提升，经济建设取得重大成就。2 0 0 6 年全省生产总值突破 达到4 6 7 0 5 3 亿元，同比增长1 2 3 ，是1 9 9 0 年的1 0 8 9 倍。经济结构调整取得 积极成效。全省三次产业结构的调整使得”二三一”结构得到进一步巩固与发展。 工农一体化稳健发展，城乡结构“二元化”得到进一步消除，工业成为推动经 济快速增长的主导力量，农业基础地位更加巩固，现代服务业有新的发展，金 融、银行证券、保险发展迅速，固定资产投资进一步加大，进出口贸易额同步 增长，百姓生活水平得到逐步改善，表2 - 1 为2 0 1 0 年环鄱阳湖区相关社会经济 指标。 表2 12 0 1 0 年环鄱阳湖区相关社会经济指标 环湖区北部 环湖区南部 指标 湖口九江星子德安永修南昌进贤都昌余干鄱阳 总人口 2 8 93 2 _ 32 5 72 3 13 7 89 78 1 47 9 69 7 91 5 5 7 ( 万) 农村人口 2 1 92 7 22 1 11 1 32 8 47 3 86 7 36 8 68 51 3 4 3 ( 万) 城镇化率 7 5 7 88 4 2 18 2 14 8 9 27 5 1 37 6 0 88 2 6 88 6 1 88 6 8 28 6 2 6 ( ) 蔬菜产量 3 0 3 8 92 6 1 7 81 9 5 3 71 6 5 2 53 0 7 0 44 0 1 8 72 1 8 8 71 2 3 5 4 1 4 7 4 22 3 3 7 8 ( 吨公顷) 工业总产 1 1 0 0 6 2 24 3 2 7 4 62 4 7 35 2 81 0 7 3 7 5 01 0 1 3 8 8 92 5 0 9 8 8 81 1 4 6 7 8 53 0 2 2 1 65 2 4 7 0 52 5 9 5 5 2 值( 万元) 进入2 1 世纪以后，江西加快了社会经济发展速度，经济社会取得了长足发 展，但仍处于欠发达地区。环鄱阳湖区南、北部地区城市化进程中发展极不平 衡，环湖区北部地区湖口、九江以及南昌、新建等县由于靠近省会城市南昌和 昌九工业走廊的地理优势和较好的省政府优先扶持政策，经济实力较强，城镇 化发展程度高，而南部地区都昌、余干、鄱阳等滨湖偏僻地区，整体经济发展 水平滞后，城镇化程度相对较落后。所以这些地区的经济发展、城市化建设显 得尤为迫切。 2 3 农村饮用水污染源调查 污染源按其产生污染物的人类社会活动不同，可分为工业污染源、农业污 1 0 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 染源、生活污染源、养殖业和交通运输污染源四大类。其中前四类对水环境作 用明显，为本次调查的对象，工业污染源的影响尤为显著，为本次调查与评价 的重点。 2 3 1 工业污染源 环都阳湖城市群相关产业的兴起，如生物产业、铜冶炼及精深加工产业、 优质钢材深加工产业、炼油及化工产业、航空产业、汽车及零部件产业等，这 给保护鄱阳湖“最后一湖清水”控制鄱阳湖受重金属污染的程度和范围，带来 新的重要挑战。根据鄱阳湖污染源调查数据分析，鄱阳湖九江市所辖滨湖7 县 区排入鄱阳湖的主要污染物c o d ，排放总量为1 9 7 7 5 吨年，其中工业源为5 0 4 4 吨年，城镇生活源为3 0 4 8 吨年，非点源为1 1 6 8 3 吨年( 占5 9 ) 。 2 3 2 农业污染源 江西是个农业大省，鄱阳湖区域主要以农业为主，沿鄱阳湖区农田化肥农 药用量高且不断增加、旱地水土流失严重、养殖业快速发展等带来的农业面源 污染日趋严重。 2 3 2 1 化肥污染 点、面源污染并存，主要体现于农业面源污染，而农业又是湖区的主要支柱 产业。农业生产对化学物质的过分依赖是湖区农业面源污染的主要来源。灌溉 面积的减少，化肥使用量的逆向增加，再加上长期以来化肥不合理施用( 过多 地施用氮肥，而忽视磷肥、钾肥的使用) ，化肥对生态环境污染已经非常严重。 化肥污染中最为严重的当属氮肥，氮肥中的氨能挥发进入大气，通过降雨又返 回到地面，一部分被农作物吸收或留在土壤中，一部分进入地表水增加水体的 氮素负荷。由于氮肥的使用使得自然界中硝酸盐增加，严重打破了生态平衡。 另外，大量施用氮肥，破坏土壤的团粒结构，导致土壤板结。磷肥污染主要表 现在，磷素随土壤一起流失，导致水体富营养化；同时磷肥中含有氟、砷和多 种金属元素，这些元素存留在土壤中或被吸收到植物体内，人长期食用会导致 氟骨症等疾病。 2 3 2 2 农药污染 农药是基本的农业生产资料之一，对于防治农业病、虫、草害及其他有害 第二章鄱阳湖流域农村地区概况及采样和分析研究方法 生物，对促进农业生产发展有着非常重要的作用。但农药的大量使用会使粮食 受到农药的污染，部分地区生产的蔬菜、水果中的硝酸盐、农药和重金属等有 害物质残留量超标，威胁人们的身体健康。而且农药在施用过程中，能通过皮 肤、口腔、呼吸道进入人体，引起人畜急性或慢性中毒，甚至导致死亡。 2 3 3 养殖业污染源 鄱阳湖周边养殖业增长速度过快，难以控制，规模化养殖场治理费用高， 治理率很低，特别是农村散养畜禽大量粪便、污水未经有效处理直接排入水体， 造成严重的环境污染。但是水产养殖在鄱阳湖流域渔业生产中又发挥着主导作 用，根本无法取缔。水产养殖过程中产生的大量废水和池底淤积的污泥，也对 水体本身及地下水构成了严重的威胁。 2 4 研究材料与方法 2 4 1 样品采集与前处理 ( 1 ) 环鄱阳湖区采样 通过调查发现环鄱阳湖区农村生活饮用水均主要来源于浅层地下水( 井 水) 。于2 0 1 0 年1 0 月份，根据环鄱阳湖区各功能区对地下水的影响，选取有代 表性的水井进行采样分析，所采集的1 4 口井均为村民的日常用水水井，如图2 - 1 所示。为减轻降雨事件对水质的影响，取样在降雨过后7 d 开始，并于1 周内完 成所有取样工作，对每一个水井均采用g p s 定位。水样采集后写好标签并装入 聚乙烯瓶中，并加硫酸酸化p h c r n h 4 一n c u z n c d n 0 3 n ，p b 、c r 、n h 4 n 、c u 变异系数相对最大，分别为1 8 7 、1 8 2 、1 1 4 、1 0 0 ， 表明环鄱阳湖区饮用水中p b 、c r 、n h 4 n 、c u 含量在空间分布不均匀，这可能是 各地的地质背景或由于周边农业或工业污染所致，而饮用水中c d 、n 0 3 n 的变异 系数均小于0 5 ，说明c d 、n 0 3 - n 这两种毒物因子的含量在环鄱阳湖区饮用水中 空间分布较为均