《Journal of Water Process Engineering》：Risk assessment and source apportionment of groundwater contaminants in operational hazardous waste disposal sites of a coastal industrial park, East China
编辑推荐：
本研究评估了东部沿海工业区五个危险废物处置场地的地下水污染特征、生态风险及污染源。通过整合标准指数、Nemerow污染指数和潜在生态风险指数，结合皮尔逊相关分析和聚类分析，揭示了场地间污染差异及迁移规律，发现第四处置场因电镀/冶金活动导致Fe和Mn超标51-74倍，生态风险等级最高。污染源分为地质成因（Fe、Mn、Al）、工业废水（Cd、Ni、NH3-N）和独立来源（As、Pb）。研究成果为沿海工业区精准风险管控提供了理论支撑。
桑一民|王清月|孙家培|庄马占|徐杰龙|刘宇|郭文义|马福军|顾庆宝
北京石油化工技术研究院环境工程系，北京，102617，中国
摘要
有效管理此类场所至关重要，然而沿海城市中危险废物设施群所带来的地下水环境风险尚未得到充分研究，这阻碍了有针对性的治理工作。本研究旨在描述中国东部一个沿海工业园区内五个典型处置场所的污染特征，评估生态风险，并确定地下水污染物的来源。结果表明，各场所的地下水污染情况存在显著差异。与电镀/冶金相关的第4号场所污染最为严重，其中铁（Fe）和锰（Mn）的浓度分别超标高达51倍和74倍，被归类为“重大生态风险”（RI = 336.23），主要受镍（Ni）和锰（Mn）的影响。其他场所的污染程度较低但也在增加，这主要是由于特定场所的工艺过程，如酸浸和次氯酸钠的使用。多元分析将污染物分为三类：a) 与花岗岩风化相关的地质组（Fe、Mn、Al）；b) 来自工业废物的组（Cd、Ni、NH?-N），由于氨的络合作用而表现出强烈的共迁移现象；c) 独立来源组（来自蚀刻废物的砷（As）以及广泛分布的铅（Pb）。污染物迁移受到地下水流动和氧化还原条件的共同影响。管理策略应综合考虑自然背景和工业因素。各场所应加强对关键过程中铁（Fe）、锰（Mn）和氨氮（NH?-N）的监测，优化生产控制，并追踪泄漏点。本研究提出了一个综合评估框架，结合了污染指数、生态风险评估和统计源分配方法，为工业区的精准、基于风险的地下水保护策略提供了数据支持和技术依据。
引言
危险废物的安全处置是一个全球范围内日益紧迫的环境挑战[1]、[2]。作为中国危险废物的主要来源地，华东地区工业负荷重，对危险废物处置场所的需求巨大[3]。然而，危险废物处置场所本身就可能成为地下水污染的来源——不当废物管理产生的渗滤液可通过泄漏、垂直渗透和地下介质的侧向迁移进入含水层，导致长期地下水污染，从而危及陆地-水生生态系统和人类福祉[4]、[5]、[6]。
对于沿海城市而言，地下水系统通过海底地下水排放与海洋环境紧密相连，这使得它们特别容易受到污染物迁移和扩散的影响[7]、[8]，因此危险废物处置场所的相关风险也随之增加。因此，迫切需要系统地、科学地评估沿海地区危险废物处置企业的地下水质量和环境风险，并确定特征污染物的来源。
已有多种指标被用于地下水污染和风险评估。这些方法已广泛应用于各种环境领域，包括保护区内河流和湖泊水质的评估[9]、[10]、[11]、[12]。通常，标准指数（Standard index）用于区域污染调查，根据单个因素超标百分比快速对水质进行分类[13]。此外，Nemerow综合污染指数通过整合多种污染物的综合效应来量化整体污染水平[14]。将其与重金属和微生物污染的评估结合使用，已被证明能有效评估人类活动对水生系统的影响[10]、[12]、[15]。最后，潜在生态风险指数进一步引入了毒性响应系数，侧重于评估危险污染物对生态系统的潜在危害[16]、[17]。此外，识别地下水污染源对于有效的风险管理和治理策略至关重要[18]。多元统计分析方法，如皮尔逊相关性分析（Pearson’s correlation analysis）[19]和聚类分析（cluster analysis）[20]，常用于区分地下水污染物的自然来源和人为来源[21]、[22]。这种综合的化学、水文和统计方法对于全面的污染诊断至关重要[9]。
然而，现有研究大多仅关注个别场所的案例研究[23]或仅关注单一类型的污染物[24]，未能从区域/地质背景的角度揭示全面的污染/风险特征及其个体差异。尽管已有大量研究关注受人为压力影响的河流和湖泊等地表水体[9]、[10]、[11]、[12]、[15]，但针对沿海地区工业设施群造成的地下水污染的综合研究仍然很少。特别是，关于中国东部沿海城市多个危险废物处置场所的环境风险评估和来源分配的研究较少，其风险情况仍不甚清楚。本研究通过结合多种污染和风险指数以及多元统计分析方法来填补这一空白，该方法已在其他复杂水生环境中得到验证[9]、[15]，但在此处首次应用于多场所的沿海工业地下水背景。
因此，本研究重点评估了中国东部一个沿海工业园区内五个代表性危险废物处置场所的风险和来源分配，以为工业园区的地下水风险管理提供科学依据。主要研究内容如下：（1）通过综合应用标准指数、Nemerow污染指数和潜在生态风险指数方法，全面评估地下水质量、污染水平和潜在生态风险；（2）结合特定场所的废物输入和处理工艺，利用多元统计分析（皮尔逊相关性和聚类分析）进行特征污染物的来源分配。
研究区域
本研究选择的危险废物处置场所位于中国东南沿海的一个工业园区内，地理范围涵盖陆地、海洋和岛屿。整体地形从西北向东南倾斜，包括多种地貌类型，如中山、低山、高丘、低丘、梯田、平原和泥滩。研究区域内以冲积洪泛平原为主
考虑污染物泄漏和迁移的地下水质量评估
地下水污染物的检测结果经过统计分析，并在表4中呈现。总体而言，NH?-N、Fe和Mn是1-5号场所中最严重的三种污染物，其最大检测浓度分别为329.70 mg/L、346.50 mg/L和1129.3 mg/L。
具体来说，1-3号场所主要受到Fe、Mn和NH?-N的污染，而4号场所的污染最为严重，在雨季有18种指标（如Cd、Ni等）超标
结论与建议
基于综合的质量-污染-风险评估方法和多元统计分析（皮尔逊相关性和聚类分析），本研究评估了五个危险废物处置场所的地下水污染情况并确定了污染物的来源。主要结论如下：
(1)地下水质量存在明显的空间和季节性变化。
4号场所的污染最为严重，全年有14-18种指标超标。其中铁（Fe）和锰（Mn）的超标尤为显著
CRediT作者贡献声明
桑一民：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，项目管理，方法论。王清月：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，软件使用，方法论，正式分析，数据管理。孙家培：数据管理。庄马占：数据管理。徐杰龙：数据管理。刘宇：数据管理。郭文义：数据管理。马福军：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集。顾庆宝：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集。
资金来源
本研究得到了中国国家重点研发计划（2019YFC1803800）的财政支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
