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为解决化工园区地下水污染评估难题,研究人员开展 “化工园区浅层地下水污染生态风险评估” 研究。通过化学分析与斑马鱼胚胎毒性测试,发现污染复杂,部分低风险区有潜在毒性。该研究为地下水管理提供科学指导。
在经济飞速发展的当下,化工园区如雨后春笋般涌现,成为推动地区经济增长的重要力量。然而,它们在带来繁荣的同时,也给环境埋下了隐患,其中地下水污染问题尤为严峻。地下水作为重要的水资源,对维持人类生活、工业生产和农业灌溉至关重要。但化工园区排放的大量难以降解的有机化合物和重金属,正悄无声息地污染着地下水。这些污染物不仅具有隐蔽性,一旦进入地下水系统,就会持续存在,且难以逆转,严重威胁着周边生态系统和人类健康。传统的地下水质量评估方法,如水质指数(WQI)和风险商值(RQ),虽然在一定程度上能够评估污染状况,但它们存在明显的局限性。WQI 受污染因子选择的影响较大,评估结果可能出现大幅波动;RQ 则高度依赖预测无效应浓度(PNEC)的准确性,而实际情况中,PNEC 的确定往往存在误差。因此,寻找一种更准确、全面的评估方法迫在眉睫。
为了解决这些问题,浙江工业大学等机构的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们通过整合化学分析和生物毒性测试,对化工园区的地下水污染生态风险进行了系统评估,相关研究成果发表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》上。
在研究中,研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集,他们从浙江省四个沿海地区和五个内陆地区的代表性化工园区(标记为 GW1 - GW9)采集浅层地下水样本,这些样本能直接反映工业活动对地下水质量的影响 。其次是样本分析,测量了水样的多种理化参数,同时依据中国地下水质量标准(GB/T 14848–2017),对 31 种无机污染物和 92 种有机污染物进行定量检测。然后运用 WQI 和 RQ 方法评估地下水质量和环境风险,并利用斑马鱼胚胎毒性试验,观察胚胎死亡率、孵化率、畸形率和行为毒性。
研究结果如下:
- 地下水理化参数特征:研究发现,地下水的理化参数受自然和人为活动共同影响。沿海地区和内陆地区的地下水呈现出不同的水化学特征,部分内陆园区出现异常水化学类型,这可能与当地工业活动有关。此外,pH、氧化还原电位(ORP)和电导率(EC)等参数会影响污染物的迁移转化,部分园区的 EC 值较高,可能是工业废水排放导致。
- 地下水化学组成分析:多种无机污染物,如氯化物、硫酸盐、线性烷基苯磺酸盐(LAS)、氨氮(NH4)等,以及有机污染物,如挥发性酚类、苯、氯苯等,超过了中国地下水质量标准的 V 类阈值。污染物的分布与园区主导产业密切相关,例如制药行业可能导致某些有机污染物浓度升高。
- 地下水污染指数与环境风险评估:WQI 评估显示,部分园区地下水水质为 “优秀” 或 “良好”,但 GW4 和 GW7 属于 “严重污染”。RQ 和混合风险商值(MRQ)评估表明,GW4 和 GW8 存在潜在极端风险,GW7 也有潜在污染风险。这两种评估方法的结果存在差异,反映出各自的局限性。
- 斑马鱼胚胎发育与行为毒性测试:斑马鱼胚胎毒性试验结果显示,随着暴露时间增加,GW7 和 GW8 的斑马鱼胚胎死亡率显著上升,多个园区的地下水对斑马鱼孵化率、胚胎形态发育和行为均产生不同程度的影响,如 GW4 和 GW7 的畸形率较高,部分园区地下水抑制斑马鱼幼虫的游泳行为。
- 化学分析与生物测试的相关性:相关性分析表明,斑马鱼的死亡率、孵化率、畸形率与多种无机和有机污染物相关。例如,NH4、氟化物等无机污染物,以及菊酯类、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)等有机污染物,都会对斑马鱼胚胎发育产生显著影响,不同污染物通过特定的毒理机制影响胚胎发育。
研究结论和讨论部分指出,该研究通过多方法结合,全面揭示了化工园区地下水的化学和毒理学特征。斑马鱼胚胎毒性试验不仅能识别出化学评估中的高风险位点,还能发现化学方法遗漏的低风险区的潜在生态风险。这一研究强调了多维度评估工业地下水污染风险的重要性,为化工园区地下水管理和风险缓解策略提供了科学依据,有助于制定更有效的环境保护措施,保障地下水环境安全。