农用土壤重金属多受体健康风险评价模型及实例应用

综合考虑了我国现有土壤重金属污染评价体系的不足,基于美国环保署(USEPA)现行的土壤健康风险评价体系,建立了土壤重金属污染的多受体健康风险评价模型。利用所建模型对案例污染场地土壤进行了健康风险评价,结果表明:所涉及暴露途径的平均暴露剂量的排序为:误食土壤暴露途径的重金属暴露剂量(ADD s)>皮肤接触途径的重金属暴露剂量(ADD a)>蔬菜经口暴露途径的重金属暴露剂量(ADD f);案例区域重金属总非致癌风险HIHQ Cr>HQ Cd>HQ Cu,对人体基本上不会造成非致癌健康危害,但儿童作为敏感受体,其HI children接近于1;案例区域重金属总致癌风险对于成人和儿童二类受体而言都远超过了国际认可的致癌风险限值1×10-6,分别达R adult(1.89×10-3)和R children(1.41×10-2),且致癌风险的主要贡献途径为误食土壤暴露途径和皮肤接触途径,故农业职业人群已存在较大风险,相关部门应立即有针对性的采取控制和宣传教育手段来缓解该风险。     

山东省某小城镇生活垃圾堆积场土壤污染特征及风险评价

以山东省某小城镇生活垃圾堆积场为研究对象,采集堆场内和边界共17个土壤样品,探析土壤中15种无机与重金属污染物和195种挥发性-半挥发性有机污染物的含量分布特征,通过与国内外不同土壤基准(筛选)值的比较,评估检出重金属的潜在生态风险和健康风险。结果表明,堆场土壤重金属的潜在生态风险普遍处于轻微水平,仅以山东省土壤背景值为参比值时,堆场内土壤因Hg积累而生态风险水平处于强~很强水平;除As外,堆场内土壤中单一重金属的生态风险高于边界。对儿童和成人,堆场土壤的致癌和非致癌风险均在可接受的范围内,不同群体的总非致癌风险差别较小,产生不利健康风险的重金属主要是As、Cr,主要暴露途径为经口直接摄入和皮肤接触。     

场地土壤有机氯污染物暴露途径贡献率分析

场地污染物的暴露途径对致癌风险与非致癌风险评估结果具有显著影响,选择化工、制药等场地中常见有机氯污染物作为研究重点,探究场地土壤中常见有机氯污染物经不同暴露途径致癌风险及非致癌风险的贡献率。研究表明:挥发性有机氯污染物(氯苯类、氯代烃类)主要的致癌风险与非致癌危害熵的主要暴露途径为室内空气入侵或经口摄入,通过吸入室内空气中来自下层土壤挥发性气体的贡献率大于75%,经口摄入土壤中污染物的贡献率大于20%(1,2,3-三氯丙烷除外,其经口摄入土壤中污染物的贡献率达98%)。半挥发性有机氯污染物(有机氯农药类、多氯联苯类)的主要致癌与非致癌风险暴露途径为经口摄入及皮肤接触,通过经口摄入土壤中污染物的贡献率大于70%,通过皮肤接触吸收土壤中污染物的贡献率均大于25%。     

杭州某退役污水处理厂退役场地污染调查与健康风险评估

通过对杭州某污水处理厂退役场地环境总体质量进行调查分析,得出场地主要超标特征污染物是锌、镍,污染区域主要分布在内堆场区域,内堆场土壤样品中重金属超标率为29%,最大超标深度为4 m,污染深度主要集中在0¹00 cm深度土层中。通过健康风险评估方法对退役场地在居住用地暴露情景下进行风险评估,评估结果表明,退役场地致癌风险较小,存在一定的非致癌风险,镍和铬是主要的非致癌风险污染物,主要的暴露途径是经口摄入暴露,基于退役场地后续开发利用规划,建议采用外运处置、客土封闭等技术对场地污染土壤进行修复。     

场地健康风险评估及生物可给性的应用

通过对江苏省某化工遗留场地初步调查和详细调查,确定了土壤污染物砷和硫酸盐,并得到场地污染状况。运用我国《污染场地风险评估技术导则(报批稿)》评估了该场地对人体健康风险,得到硫酸盐的非致癌风险为6.86×10-3,砷的致癌风险和非致癌风险分别为5.82×10-4和9.71。砷对人体健康风险值超过工业用地可接受致癌风险值(10-5)和非致癌风险值(1),需要对砷进行修复,计算得砷的修复目标值为12.10 mg/kg。经口摄入污染土壤是砷对人体健康风险的主要途径,而摄入污染土壤中的砷不能完全被溶解并被肠胃吸收。生物可给性反映污染物在胃肠系统中能被溶解并被小肠壁吸收的量。文章运用in vitro方法测定土壤中砷的生物可给性为40.16%,并将生物可给性引入风险评估计算,修正砷的修复目标值为21.00 mg/kg。     

珠三角地区大气PM2.5中重金属污染水平及健康风险评价

采集了珠三角地区2014—2015年冬、夏两季的环境空气PM_(2.5)样品,利用电感耦合等离体质谱仪(ICP-MS)测定了样品中的重金属含量,并采用US EPA环境健康风险评价模型,对其健康风险进行了评估.结果表明:环境空气中重金属元素Pb、Cu、Zn、Cd、As、Ni、Cr的浓度分别为11.1~183.0、48.5~406.0、110~1218、0.2~14.4、3.5~77.0、0.38~18.90、2.89~93.20 ng·m-3,浓度大小顺序为:ZnCuPbAsCrNiCd;除As外,其余重金属浓度均表现为冬季高于夏季.元素As经皮肤黏滞及口腔摄入的非致癌风险值均在安全范围内,但经呼吸途径暴露存在非致癌风险;Cu、Zn、Cd、Cr经3种途径暴露不存在非致癌风险;元素Pb、As、Cd、Cr经皮肤黏滞及口腔摄入的致癌风险均值尚在安全值范围内,但经呼吸暴露存在致癌风险;元素Ni经3种途径暴露不存在致癌风险.对于综合危害指数(HI),除As外,其他金属元素的HI值均低于安全值,各金属元素的HI值大小顺序为:AsCdNiCr.研究表明,在珠三角区域环境空气PM_(2.5)中,元素As、Cr存在一定的健康风险.     

河南省焦作市中小学土壤重金属污染状况及健康风险评价

以焦作市部分城乡结合部学校、市区学校以及农村学校为研究对象,测定其土壤重金属含量,并进行富集因子分析以及健康风险评价。结果表明:焦作市采样点学校土壤中Zn、Cr、Ni、Cu的平均含量分别为142、65、31、22 mg/kg,均高于河南省土壤背景值;土壤重金属污染程度呈现出城乡结合部学校城市学校农村学校。重金属富集因子分析表明除城乡结合部学校中希望实验学校Zn呈现出显著富集之外,其他学校土壤重金属整体污染比较轻微。焦作市学校土壤重金属对儿童的非致癌健康总风险(HI)排序为CrNiCuZn,但是均小于1,不存在非致癌健康风险;Cr的总致癌风险大于10~(-4),存在致癌风险,Ni的总致癌风险在10~(-6)~10~(-4)之间,其致癌风险在可接受范围。从不同途径看,致癌风险和非致癌风险均是表现为手口摄入皮肤摄入呼吸摄入;从不同的学校类型来看,致癌风险和非致癌风险均表现为城乡结合部学校城市学校农村学校。总体而言,焦作市部分学校的儿童存在一定的健康风险,应予以重视。     

锑矿区土壤重金属生物可给性及人体健康风险评估

采集湖南省冷水江市锡矿山锑矿区29个土壤样品,测定土壤中的重金属(Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As和Sb)浓度,并对其污染状况作出评价;用简化生物可给性提取(simplified bioaccessibility extraction test,SBET)法研究重金属生物可给性,并用人体健康风险模型评估该地区土壤重金属经口腔摄入后对成人的健康风险。结果表明,锑矿区土壤As和Sb的污染最为严重,且具有同源性,受人类活动影响较大。不同重金属生物可给性差异很大,重金属生物可给性平均值为Mn(36.7%)Cd(30.7%)Pb(24.4%)Zn(23.1%)Cu(12.0%)As(5.89%)Fe(3.88%)Sb(2.13%),表明经口摄入重金属大部分不被人体吸收;用总量评估经口摄入途径风险时过高估计了实际的人体健康风险,用生物可给性进行调整后风险值显著降低,总非致癌风险(HI)和总致癌风险(TCR)平均值分别降低约97%和92%。主导健康危害效应的主要污染因子是Sb和As,调整后尾矿坝(S5)处仍有部分采样点总非致癌风险超过风险阈值,需要特别关注。     

不同土地利用类型土壤重金属生态风险与人体健康风险

采集龙口市北部平原区5种土地利用类型表层土壤,检测5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和As)的含量.在初步了解土壤重金属污染状况的基础上,利用调整评估阈值以后的Hakanson潜在生态风险评价模型和修正参数后的健康评估模型,评价该区由土壤重金属引起的潜在生态风险和对人体健康带来的风险.结果表明,本研究中的5种重金属含量均超过背景值;Cd元素的潜在生态风险高而复杂,在水浇地、果园和裸地中主要为二级风险,城市工业用地和采矿用地以重度风险为主,As元素在每种地类中一级和二级风险基本相当,其余3种重金属各地类的轻微风险面积占比都在70%以上; 5种元素的综合生态风险在除裸地外的地类中多为三级风险,城市工业用地及采矿用地四级风险的面积占比相对较大;该区5种土壤重金属对人体健康存在非致癌和致癌风险,成人和儿童由Pb元素引起的非致癌风险以经口摄入为主要途径,且致癌重金属As对这两类人群的致癌风险的暴露途径亦是经口摄入.     

基于MonteCarlo模拟的土壤重金属综合风险评价与案例分析

基于不确定性理论,将Monte Carlo模拟计算应用到土壤重金属风险评价中,构建了生态风险和健康风险的随机不确定模型,结合多元统计方法进行实例研究.结果表明,研究区土壤Cd、Co和Cr污染水平较高,主要富集在建矿时间较长的工业园区;综合单因子指数和综合风险因子指数评价显示土壤重金属主要为轻度污染(相应概率分别为53.2%和55.6%);手-口摄入是研究区土壤重金属暴露的主要途径,Cr为主要致癌因子;儿童承担的健康风险较高,其非致癌风险指数分别为成人的5.0倍(手-口摄入途径)和8.2倍(皮肤暴露途径),两种暴露途径下其致癌风险指数均高于USEPA推荐的安全水平.     

三峡库区稻田土壤重金属污染特征及风险评价

以三峡库区(重庆段)12个区县稻田土壤为研究对象,分析了土壤Cd、 Hg、 Pb、 As、 Cr、 Cu、 Zn和Ni含量,采用不同方法评估稻田土壤重金属的污染程度、潜在生态风险和人体健康风险.结果表明,三峡库区稻田土壤8种重金属除Cr外,其它7种重金属平均值均超过三峡库区土壤背景值,且分别有12.32%、 4.35%和2.54%的土壤样品Cd、 Cu和Ni含量超过相关标准的筛选值.8种重金属变异系数为29.08%～56.43%,属于中等及以上强度变异水平,受人为活动影响较大.8种重金属在土壤中均存在污染现象,且有16.30%、 6.52%和2.90%的土壤Cd、 Hg和Pb存在重度污染.同时,土壤Cd和Hg的潜在生态风险较高,整体为中度危害.12个区县中,巫溪县和巫山县污染程度较高,内梅罗综合污染评价为中等污染水平,且综合潜在生态风险也达到中度生态危害水平.健康风险评价结果表明,手口摄入是人体非致癌风险和致癌风险的主要暴露途径.土壤重金属对成人没有非致癌风险(HI<1),但有12.68%的点位对儿童具有非致癌风险(HI>1).土壤重金属对儿童具有致癌风险(TCR=5.75...     

金属矿区周边农田土壤与农作物重金属健康风险评估

为探明金属矿区周边农田土壤与农作物重金属污染特征与人体健康风险,通过对矿区周边农田土壤和农作物进行样品采集并分析测定其Cd、Pb和As等重金属含量,采用地累积指数法、富集系数法和综合潜在生态风险指数法,研究土壤和农作物重金属的污染特征与综合潜在生态风险,采用蒙特卡罗模拟法进行土壤和农作物重金属的健康风险评估.结果表明,凉桥村土壤重金属污染主要是Cd、As和Pb,分别有100%、100%和75%以上土壤样品超过农田土壤筛选值（GB 15618-2018）,农作物中Cd、Pb、As、Cr和Ni这5种重金属的含量,均超标《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）严重;地累积指数和富集系数表明Cd和As污染严重,综合潜在生态风险指数（RI）普遍高于600,具有极高生态风险,其中Cd、As和Pb贡献最大,贡献率分别为77.8%、14.4%和3.1%.健康风险评估表明,凉桥村居民通过摄入农作物以及误食土壤造成较高的致癌风险（致癌风险>10-6）以及非致癌健康风险（危害商值>1）;蒙特卡罗模拟人群健康风险分析显示,凉桥村土壤重金属污染暴露途径下具有较高致癌与非致癌风...     

RBCA和CLEA模型在某重金属污染场地环境风险评价中的应用比较

应用美国的RBCA模型和英国的CLEA模型对某重金属污染场地中的4种主要重金属污染物As,Cd,Pb和Zn进行健康风险评价,并利用克里格插值方法初步分析了案例场地中风险的空间分布特征.结果表明,RBCA和CLEA模型各有其优缺点,应根据场地的实际情况选择模型进行风险评价.该场地重金属污染的非致癌风险主要来自Pb和Cd,致癌风险主要来自As.尽管w(Zn)很高,但其风险很低,远低于可接受的风险水平.分别应用2种模型计算的风险在大部分情况下基本一致,尽管有一些差异,但均在同1个数量级之内.对于部分采样点的Cd的风险,2种模型的计算结果相差2个数量级,致使总非致癌风险的计算结果差异很大,这主要是由于2种模型在暴露途径的选取上的差异所致.从暴露途径的贡献率来看,地下水摄入途径引起的风险较高,贡献率为50%以上;蔬菜摄入途径引起的风险贡献率为20%左右.风险的空间分布也由于2种模型在暴露途径的选取上存在差异而表现出一定的不同.      

基于源导向的农用地土壤重金属健康风险评估及优先控制因子分析

以重庆市农产品主产区为研究对象,运用正定矩阵因子分解（PMF）受体模型对土壤重金属进行源解析,运用蒙特卡罗模拟的健康风险评估（HRA）模型,探析土壤重金属对人体的健康风险,并将PMF受体模型和HRA模型结合,探讨不同污染源影响下的土壤健康风险,确定优先管控要素.结果表明,研究区土壤Cd均值含量远高于背景值,Cr均值含量低于背景值,As、 Pb、 Cu、Ni和Zn均值含量与背景值基本持平.PMF受体模型源解析结果表明,研究区土壤受自然源、工业源和农业源影响,贡献率分别为35%、 24%和41%.HRA模型评估结果表明,研究区土壤重金属对儿童和成人存在可耐受致癌健康风险（1.00E-6 相似文献   

云南某冶炼厂污染土壤及地下水风险管控方案探究

云南省矿冶活动频繁地区的土壤及地下水环境均受到不同程度的重金属污染。云南省某有色金属冶炼厂场地经调查评估,土壤关注污染物的致癌风险及危害商超过可接受风险水平,地下水污染物具有迁移影响下游地下水环境的可能性。结合地块开发利用规划、污染防治实际需要及经济环境效益,提出以防止污染扩散为目的的风险管控方案,并对风险管控效益进行了分析。     

贵州遵义下寒武统黑色页岩区土壤重金属污染和人体健康风险评价

为清晰认识贵州遵义地区下寒武统牛蹄塘组底部黑色页岩区土壤及农作物重金属健康风险,以该黑色页岩区的表层土壤及农作物为研究对象,分析其重金属含量,采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数法和健康风险评价模型分别评价土壤和农作物重金属污染程度及健康风险,厘定主要的重金属污染物及其暴露途径.结果表明:①研究区土壤Cd、Cu、Ni和Zn平均含量均超过贵州省土壤元素背景值和GB 15168-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中土壤风险筛选值.研究区粮食类作物水稻中Cr、Ni、Zn含量,玉米中Cr、Pb含量,以及甘薯中Cr、Ni、Cd、Pb含量均超过国家相关标准中的标准限量;蔬菜类作物（白菜、辣椒、萝卜）中Cr、Ni、Zn、Cd和Pb含量均超过国家相关标准中的标准限量.②内梅罗综合污染指数法评价结果表明,研究区旱地土壤重金属综合污染等级为中度污染,内梅罗综合污染指数（NIP）为4.10,水田土壤则为重度污染（NIP=5.38）;粮食类农作物水稻、玉米和甘薯NIP值分别为10.7、8.99和36.9,重金属综合污染等级均为重度污染;蔬菜类农作物白菜、辣椒和萝卜NIP值分别为10.4、11.4和26.1,重金属综合污染等级均为重度污染.③健康风险评价模型结果表明,在摄食农作物、手口摄入和皮肤接触3种暴露途径下,研究区土壤和农作物重金属对成人和儿童的非致癌总风险指数（HI）分别为10.2和25.7,各重金属的非致癌风险大小排序为Cr > Pb > Cd > Ni > Zn > Cu.土壤Cd和Cr对成人和儿童的致癌健康风险均在可接受范围内;Ni存在一定的致癌健康风险.研究显示,贵州遵义地区下寒武统牛蹄塘组底部黑色页岩区土壤和农作物重金属复合污染已给当地居民造成一定程度的健康风险,摄食农作物是主要的重金属暴露途径,其中水稻和白菜中Cr、Cd和Pb是造成非致癌健康风险的主要污染物.      

闽西南土壤-水稻系统重金属生物可给性及健康风险

结合简单的生物可给性提取法（SBET）与健康风险评价模型,研究了闽西南农田土壤-水稻系统中重金属的生物可给性及健康风险.结果表明,闽西南农田土壤和稻米中部分重金属已存在富集.土壤中Cd、Zn、Pb和Cu含量分别在32.4%、15.5%、14.1%和12.7%的区域超过农用地土壤污染风险筛选值（GB 15618-2018）.研究区稻米从土壤中富集重金属的能力为Cd > Zn > Cu > Ni > Hg > As > Cr > Pb.土壤和稻米中各重金属的生物可给性差异较大,且稻米中各重金属的生物可给性均大于土壤中对应重金属的生物可给性,稻米中重金属相对于土壤更容易被人体吸收.重金属对成人和儿童的综合非致癌风险指数（HI）分别为2.71和4.06,可能存在非致癌风险;重金属对成人和儿童的综合致癌风险指数（TCR）分别为1.42×10^-3和5.28×10^-4,可能存在致癌风险.非致癌风险主要由As贡献,而致癌风险主要由Cd贡献.重金属对儿童的非致癌风险高于成人,而致癌风险低于成人,可能与生理特征、暴露期限和饮食摄入量等有关.通过食物经口摄入可能是该地区土壤-水稻系统中重金属产生健康风险的主要途径,在重金属健康风险管理中应重点关注饮食暴露途径的风险.     

基于蒙特卡罗模拟的农用地土壤健康风险评价

为科学合理地评价农用地土壤健康风险,基于USEPA的环境风险评价体系,针对我国农用地土壤污染特征,建立农用地土壤健康风险评价模型,并引入蒙特卡罗模拟降低风险评价结果的不确定性。区域农用地土壤重金属的健康风险评价结果表明,该农用地造成的总致癌风险CR服从对数正态分布,为（2.898±2.425）×10-4,总危害指数HQ服从对数正态分布,为15.775±13.797;确定土壤的优先控制污染物为As,优先控制暴露途径为经口摄入。该模型适用于农用地多项污染物对人体的健康风险评价,并能得到优先控制因子和优先控制暴露途径等关键信息。     

不同电子废弃物拆解场重金属经口暴露的健康风险研究

以浙江台州电子废弃物拆解区为研究区域,采用现场调查和实验室分析相结合的方法对不同拆解场(焚烧场、手工拆解场、酸洗场)各环境介质中Cu、Pb、Cd等共7种重金属的污染状况进行调查,运用美国环保局健康风险评价模型对不同场地的人群经口暴露的健康风险进行评估,并通过调查问卷、实测等方式优化了暴露参数.研究结果表明:3个拆解场经口暴露的风险度均超过国际组织推荐的可接受风险水平,其中:手工拆解场的致癌风险度最大,焚烧厂的非致癌风险水平最高.从暴露途径角度分析,食物摄入的致癌风险水平最高,地下水经口摄入的非致癌风险水平最高;从元素角度分析,As的致癌风险水平最高,Cr的非致癌风险度最大.敏感性分析表明:实测参数体重(BW)对健康风险具有负敏感性,约为14%～15%,污染物浓度(C)、摄入率(IRw、IRF、IRs)具有正敏感性,分别为15%～16%和15%.     

典型有机化工厂污染地块氯代烃分布特征及基于蒙特卡洛模拟的风险评估

以长三角某典型有机化工地块为研究对象,采集651个土壤样品和30个地下水样品,研究氯代烃（CAHs）在环境中的污染程度及其空间分布特征,结合蒙特卡洛模拟方法分析土壤和地下水中CAHs的健康风险概率。结果表明：大部分CAHs浓度呈偏正态分布,浓度随着深度增加整体逐渐降低,土壤和地下水中三氯乙烯的污染程度最严重,污染羽主要集中在地块西南部和西北部。三氯乙烯和氯仿是造成健康风险的主要污染物,土壤中三氯乙烯致癌风险大于10-6的概率为87.2%,危害商大于1的概率为71.76%,氯仿危害商大于1的概率为81.28%。每日土壤摄入量对土壤致癌风险的敏感性最大（31.9%）,皮肤表面黏性系数对地下水致癌风险和危害商的敏感度最大,分别为16.9和23%。吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物是造成土壤致癌和非致癌风险的主要暴露途径,吸入室内来自地下的气态污染物途径是造成地下水致癌和非致癌风险的主要暴露途径。