基于PMF模型的县域尺度土壤重金属来源分析及风险评价

为探究小尺度空间区域土壤重金属的污染特征、风险和来源,以广东省揭阳市榕城区为例,运用富集系数、污染负荷指数、生态风险评价模型、健康风险评价模型进行风险评价,结合相关性分析、空间分析和正定矩阵因子分解（PMF）模型进行来源解析.结果表明,土壤中ω（Cr）、ω（Hg）、ω（As）、ω（Pb）、ω（Ni）、ω（Cd）、ω（Cu）和ω（Zn）的均值分别为54.87、0.25、8.35、56.00、15.38、0.35、30.56和124.23 mg ·kg^-1,均超过广东省土壤背景值;Cr、As、Pb和Ni无富集,Zn和Cu轻微富集,Hg和Cd中等富集;污染负荷指数的均值为2.37,总体上属于重度污染水平,8种元素处于不同的污染水平.研究区土壤重金属整体处于重度生态风险,其中Hg和Cd属于强烈生态风险,其他元素属于轻微生态风险.不同元素在3种暴露途径下产生的非致癌风险处于可接受范围;成人和儿童的致癌风险分别为9.81E-05和5.59E-04,Cr和As是致癌风险的主要贡献者,需重点关注.研究区土壤重金属共有4种主要来源：交通来源（37.02%）、成土母质来源（18.53%）、大气沉降来源（26.49%）和工业来源（17.96%）.     

基于蒙特卡罗模拟的煤矸山周边农用地土壤重金属健康风险评估

以重庆市煤矸山周边农用地土壤为研究对象,运用内梅罗指数、地累积指数和潜在生态风险指数分析土壤重金属污染水平,并采用蒙特卡罗模拟的健康风险模型,探析研究区土壤重金属对人体的健康风险.结果表明,研究区土壤Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn含量均值超重庆市土壤背景值,地累积指数（I_geo）表现为：Cd>Hg>Cu>As>Ni>Zn>Cr>Pb;内梅罗指数表明土壤以轻污染（1<P_N≤2）为主,各重金属污染指数（P_i）表现为：Cd>Cu>Ni>Cr>Zn>As>Pb>Hg;潜在生态风险指数表明土壤以中等生态风险（150≤RI<300）为主,各重金属生态风险指数（E_rⁱ）表现为：Cd>Hg>As>Cu>Ni>Pb>Cr>Zn.土壤健康风险表明,儿童和成人非致癌健康风险可忽略,但存在可耐受致癌健康风险,综合致癌风险指数（TCR）均值分别为1.04E-5和3.94E-6,主要致癌因子为As和Cd.敏感性分析表明非致癌健康风险土壤颗粒摄入速率（R_ingest）敏感性最高,其次是As含量,致癌健康风险土壤颗粒摄入速率As含量敏感性最高,其次是土壤颗粒摄入速率（R_ingest）.整体上儿童非致癌和致癌健康风险高于成人.     

省级尺度土壤As迁移转化与水稻安全种植区划：以贵州省为例

为探究贵州省水田土壤和稻米As含量分布特征,及稻米食用健康风险并评估水稻安全种植性,采集水田土壤样品209个,水田土壤-水稻样品1 567组,测定其As含量和土壤基本理化性质,运用单因子污染指数法对样品污染程度进行评价.结果表明： ①贵州省水田土壤主要呈中性,其保肥能力和有机质含量均为中等以上水平,土壤较为肥沃.水田土壤ω（As）范围为0.042~91.75 mg·kg^-1,几何均值为10.03 mg·kg^-1,经独立样本T检验,水田土壤As累积效应低于自然土壤As（P<0.05）.与《农用地土壤污染风险管控标准》（GB 15618-2018）筛选值（0.2 mg·kg^-1）相比,土壤样品超标率15.37%.②稻米ω（As）范围为0.001~0.937 mg·kg^-1,几何平均值为0.108 mg·kg^-1,10.21%的稻米样品超过《食品中污染物限量（试行）》（GB 2762-2022）的限值,超标点位主要分布于黔南州的中北部和遵义南部县区等工矿业活动区周围.③经大米摄入的As对成人和儿童存在非致癌风险和致癌风险,且对儿童的影响大于成人.贵州省水田稻米安全种植区划未见严格管控区域,水稻可实现安全种植.     

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_SBET-成人降至安全水平,CR_PBET-成人、CR_SBET-儿童以及CR_PBET-儿童值仍处于1.0E-06~1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。     

基于源导向和蒙特卡洛模型的广东省某城市土壤重金属健康风险评估

以广东省某市为研究区域,通过研究其表层土壤重金属含量及空间分布特征,明确土壤重金属污染情况和优先控制因子,为该市土壤重金属污染防治提供基础数据.对该市221个土壤样品中的重金属含量特征进行分析,并通过潜在健康风险评估（HRA）模型、PMF受体模型和蒙特卡洛模型进行潜在健康风险评估、来源解析和主控因子分析.结果发现,该市土壤重金属ω（As）、ω（Hg）、ω（Cd）、ω（Pb）、ω（Cr）、ω（Cu）、ω（Ni）和ω（Zn）的平均值分别为18.16、0.43、1.46、68.57、98.34、64.19、26.53和257.32 mg·kg^-1,变异程度为中高度变异.除Ni元素以外,土壤其余重金属元素含量均已一定程度超过广东省土壤背景值,且Cd和Zn的含量已超过国家二级标准,重金属污染已较为严重;重金属来源主要为工业源,自然母质、铅蓄电池制造、交通、人为耕作和农药化肥投入也对土壤重金属累积有不可忽视的影响;土壤重金属对儿童和成人均存在一定程度的可耐受致癌健康风险,非致癌风险可以忽略不计;儿童的潜在健康风险大于成人,主要暴露途径均为经口摄入;农药化肥投入源和As应该作为该市土壤重金属影响健康风险的主控因子,其次为混合源和Cr;重金属空间分布特征及相对污染程度存在差异,应深化分区监测管控,加强土壤的污染防治,减少土壤重金属的人为输入.     

广东鼻咽癌高发区土壤-作物系统重金属迁移特征及健康风险评价

为揭示广东鼻咽癌高发区土壤-作物系统重金属迁移特征及健康风险,选择鼻咽癌高发区四会市农田系统为研究对象,采集了稻谷和油麦菜样品及对应的土壤样品,在分析土壤和农作物样品中As、Cu、Hg、Mn、Ni、Pb和Cd这7种重金属含量及化学形态的基础上,采用统计学分析、污染指数评价法、迁移系数法和健康风险评价法等开展土壤-作物系统重金属的迁移特征及健康风险评价.结果表明,研究区农田土壤基本清洁（P_综=0.43）;土壤中Cd和Mn主要以生物可利用态存在,Hg主要以潜在可利用态存在,As、Cu、Ni和Pb主要存在于残渣态中.研究区油麦菜基本安全（P_综=0.48）,稻米污染指数（P_综=7.66）高于油麦菜,主要污染元素为Pb（PI=10.25）.研究区土壤中Cd和Cu更容易被油麦菜吸收富集,Cd、Cu和As更容易被稻米吸收富集,农田土壤重金属污染防治工作应特别关注Cd和Cu污染,对于稻田应同时关注As的污染.研究区成人和儿童食用油麦菜的非致癌风险指数（HI）均小于1,总致癌危害指数（Risk）均值小于1×10^-4,食用当地油麦菜的人体健康风险在可接受范围内.当地成人和儿童食用稻米的平均HI指数大于1,主要非致癌因子为Pb,食用稻米的Risk指数均高于1×10^-4,主要致癌因子为As,研究区人群食用当地稻米具有一定的健康风险,且对成人的威胁大于儿童.稻米中的As可能与当地鼻咽癌高发有关.     

中国农田土壤Cd累积分布特征及概率风险评价

通过检索2000~2022年国内外公开发表的文献资料,获得31个省240个市（县）区域160446个农田土壤样点的镉（Cd）含量数据,利用单因子污染指数、地累积指数和概率风险评价方法从整体上分析了我国农田土壤Cd污染时空分布特征及其健康风险,为农田土壤Cd污染治理和风险管控提供了科学依据.结果表明,我国农田土壤ω（Cd）范围在0.012~23.33 mg ·kg^-1,几何均值为0.473 mg ·kg^-1,是我国农用地土壤Cd风险筛选值（6.5华南>西北>东北>华东>华北;从时间尺度来看,我国农田土壤Cd含量在各时间段并无统计学意义的显著性差异（P>0.05）.我国农田土壤Cd对儿童、青年、成年人和老年人尚无非致癌风险,但其对成年人和老年人存在潜在致癌风险,约5.81%和4.49%的成年人和老年人的致癌风险超过美国环保署规定的限量值（1E-06）.为提高农田土壤Cd健康风险评价的准确性,概率生态风险评价中还需要进一步考虑土壤Cd的生物有效性和农产品的摄食暴露途径.     

华北平原典型城市(石家庄)地下水重金属污染源解析与健康风险评价

地下水重金属污染已引起全球的广泛关注,重金属来源解析及其健康风险评估将为地下水中重金属污染的精准防控提供数据和方法支撑.因此,选取华北平原典型城市——石家庄作为研究区,筛选20个样点,利用APCS-MLR模型和健康风险模型解析评估了石家庄市地下水中10种重金属的污染源及其健康风险.结果表明：①石家庄市地下水中典型重金属的浓度均值排序为：Fe>Zn>Mn>Cu>Al>Pb>Cr>As>Cd>Hg,其中ρ（Fe）和ρ（Pb）的均值分别为260.3 μg ·L^-1和10.01 μg ·L^-1;根据单因子和内梅罗指数,Pb、Fe和Cd是石家庄市地下水主要的污染重金属;②重金属浓度范围为47.30~2560 μg ·L^-1;就空间分布而言,重金属浓度在S3处最高（2560 μg ·L^-1）,而在S9处最低（47.30 μg ·L^-1）;③污染源解析结果表明：工农业活动、交通排放和地质背景是石家庄市地下水中重金属的3个主要来源,其中工农业活动对重金属的累积贡献率最大（47.83%）;④除工农业活动来源的重金属对成人造成潜在威胁（HI>1）外,其余来源的重金属对成人和儿童造成的非致癌风险均处于可接受水平（HI<1）,而致癌风险对成人和儿童均存在潜在威胁;工农业活动是非致癌风险（成人：52.46%,儿童：52.45%）和致癌风险（成人：65.22%,儿童：65.69%）的主要贡献者,其中Cd和As的致癌风险较高.因此,为了保障石家庄地下水环境安全,需严格控制污染来源,进一步加强地下水中重金属污染的风险管控.     

黄河下游悬河段饮用水源地土壤重金属污染、来源及健康风险

选择黄河下游典型悬河段饮用水源地（黑池和柳池）土壤为研究对象,运用地累积指数与污染负荷指数分析7种（Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和As）重金属污染特征,运用相关性分析和主成分分析等定性和绝对因子得分-多元线性回归（APCS-MLR）定量相结合的方法开展源解析,利用美国环保署（USEPA）推荐的健康风险评价模型分析土壤重金属对人体健康影响,并结合APCS-MLR模型分析污染源对健康风险的贡献率.结果表明,水源地周边土壤重金属ω（Cr）、ω（Ni）、ω（Cu）、ω（Zn）、ω（Cd）、ω（Pb）和ω（As）的均值依次为60.27、30.00、35.14、77.75、0.38、21.74和9.70 mg·kg^-1,除As外,元素Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均高于黄河下游潮土区土壤元素背景值,而柳池周围土壤Cu和Zn含量明显高于黑池,其他重金属含量差别较小;地累积指数与单因子指数均显示黑池和柳池存在重金属轻度污染,Cd是主要的污染因子,污染负荷指数模型显示研究区无污染和轻度污染样点数分别占总样点数的5%和95%,表明研究区整体处于轻度污染水平;源解析表明Cr、Ni、Cu和As主要受成土母质影响;APCS-MLR模型解析结果表明,研究区土壤污染物主要来自自然源、交通源、农业源和未知源,其来源贡献率依次为42.95%、23.39%、16.95%和16.71%;健康风险评价模型结果显示,重金属对成人和儿童无非致癌风险,存在人体可耐受的致癌风险,儿童的非致癌风险和致癌风险均高于成人.As为主要非致癌因子,Ni为主要致癌因子.无论是成人或儿童,4种污染源的非致癌和致癌风险贡献率均为：自然源>未知源>交通源>农业源,其中自然源对非致癌和致癌风险贡献率最大.因此研究黄河下游悬河段水源地周边土壤污染特征、来源及对人体健康影响,对于水源地保护具有重要意义,同时为黄河沿线生态环境高质量发展提供理论支撑.     

机械厂遗留场地重金属污染特征及健康风险评价

以西南某机械厂遗留场地为研究对象,利用主成分分析法和克里金插值法分析了5种重金属(Ni、Pb、As、Co、V)的污染特征及来源,并在健康风险评价中引入蒙特卡罗模拟进行了不确定性分析。结果表明:研究区表层土壤中Ni、Pb、As和Co存在富集现象,V分布相对均匀。污染主要来源包括厂区内工业活动人为源、土壤母质自然源和周边工业活动大气沉降污染源。非致癌风险主要危害因子为As和Co,As为主要致癌因子。成人和儿童主要的暴露途径分别为皮肤接触和经口摄入。成人和儿童非致癌风险超过阈值的概率分别为11.60%和60.88%,致癌风险超过阈值的概率为4.36%和2.31%,对于成人和儿童最敏感参数分别为皮肤黏附系数和体重。研究结果可为重金属污染场地土壤风险管控或修复工作提供科学指导和技术支撑。