基于盲数理论的城市表土与灰尘重金属污染健康风险评价模型

基于环境健康风险评价系统多种不确定性共存的特点,将盲数引入健康风险评价中,构建了城市表土和灰尘重金属污染环境健康风险评价盲数模型,并提出了风险等级判别模式.同时,选取Pb、Zn、Cr、As、Cu、Ni和Cd为评价因子,将上述模型和方法应用于铜陵市表土和灰尘重金属污染健康风险评价,得到了致癌和非致癌风险的各种可能值及其相应的可信度.结果表明,7种重金属非致癌总风险盲数均值高达2.036,远超过安全阈值1.0;特别是As,仅由手-口直接摄取途径导致的非致癌风险均值就达1.438.总体上,7种重金属的非致癌风险均值大小排序为:As＞Cr＞Pb＞Cu＞Cd＞Ni＞Zn.就致癌风险来看,As经由手-口直接摄取途径的致癌风险相对最大,其均值为5.195 ×10-4,已远超过美国环保局(USEPA)推荐值上限1.0×10-4;皮肤接触途径的致癌风险相对也很高,均值为3.964×10-5,接近国际防辐射委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险值5.0×10-5.     

基于梯形模糊数的地表灰尘重金属污染健康风险评价模型

将梯形模糊数引入环境健康风险评价领域,构建了城市地表灰尘重金属污染健康风险评价模糊模型,提出了健康风险等级判别方法和具有模糊化特征的风险等级判别标准.同时,选取重金属Zn、Pb、Cu、Cd和Cr为评价因子,将基于梯形模糊数的健康风险评价模型和风险等级识别方法应用于合肥市城区地表灰尘重金属污染的健康风险评价中.结果表明,地表灰尘中Cd和Cr的致癌风险均很低,期望值分别为1.49×10-9和2.75×10-7,低于美国环保署（USEPA）推荐值10-6;Cd和Cr致癌总风险对Ⅰ级风险的隶属度为0.927,因此属于极低风险水平.儿童的地表灰尘重金属非致癌总风险期望值为1.888,超过了安全阈值1.0,而成人的非致癌总风险期望值仅为0.278;儿童和成人健康风险的主要暴露途径都是手-口直接摄入.     

长沙市近郊莲花镇土壤重金属生态风险评价

选择长沙市近郊的莲花镇作为研究对象,采集了镇域范围内54个土壤样品,运用综合的生态风险评价方法对Hg、Cd、As、Pb、Cr 5种土壤重金属元素污染程度及对人体的健康危害程度进行评价。结果表明:1)5种重金属元素的污染程度排序为Cd > Hg > Pb > As > Cr,Cd呈现重度污染;Cd和Pb空间变异显著,其来源受人为干扰程度高。2)5种重金属元素的潜在生态危害排序为Cd > Hg > As > Pb > Cr,Cd和Hg处于强生态危害程度,是研究区域土壤重金属污染的主要因子;研究区域综合潜在生态风险达到强生态危害等级。3)"手-口"摄入是土壤重金属暴露的主要途径,儿童的非致癌暴露剂量远大于成人。5种重金属对儿童和成人所产生的非致癌风险商和非致癌风险指数均<1,不存在非致癌健康风险。4)Cr的致癌风险指数>10-4,具有极高的致癌风险;Cd和As的致癌风险指数为10-6~10-4,处于可以接受的风险范围。Cr、As的污染有不断加剧的趋势,成为影响人体健康的主要因子,应引起关注。     

基于生物可给性的农用地土壤重金属复合污染非致癌健康风险评估

为科学评估农用地土壤重金属复合暴露对儿童的非致癌健康风险,以华南某生态观光园类农用地为研究对象,对其表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量进行检测,采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法评估其污染程度,并引入二元证据权重(binary weight of evidence, BINWOE)法和重金属生物可给性对儿童非致癌健康风险进行修正.结果表明：(1)研究区表层土壤中As、Cd、Cr、Cu、Pb、Ni、Zn、Hg的含量分别为1.72～19.40、0.07～19.00、4.00～52.00、4.00～42.00、36.60～1.07×10⁴、8.00～23.00、62.00～1.52×10³、0.01～0.49 mg/kg,8种重金属的传统非致癌健康风险值的范围为0.65～78.80,其中部分点位As、Cd、Cr及Pb的儿童非致癌风险处于不可接受水平(HQ>1).(2)4种重金属(As、Cd、Cr、Pb)引入BINWOE法修正的儿童非致癌健康风险值是传统方法的0.67～3.31倍.(3)基于重金属生物可给性的儿...     

丹阳市吕城地区土壤重金属污染及其风险评价

为了解丹阳市吕城地区土壤重金属污染状况及其对生态环境和人体健康的危害程度,在研究区采集土壤样品12个,测试了Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、As、Hg等7种重金属含量,利用内梅罗指数法分析污染状况,应用潜在生态风险评价模型和健康风险评价模型进行风险评价。结果表明,研究区土壤重金属污染轻微,潜在生态风险由大到小依次为HgCdAsCuPbCrZn。非致癌风险均小于1,不会对当地人群造成明显的非致癌风险影响,Pb、Cd致癌风险小于10-6,处于可接受水平,Cr、As致癌风险低于10-4,为尚可忍受水平。     

南京公园降尘中重金属污染水平及风险评价

分析了南京10个公园大气降尘中重金属As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量,利用地积累指数法、潜在生态风险指数法和美国EPA健康风险评价方法进行重金属污染水平、生态风险和健康风险的评价.结果表明,重金属污染水平较高的有燕子矶公园、大桥公园和莫愁湖公园.与其他部分城市如长春、武汉和北京相比,南京市公园降尘中的重金属含量偏高.地积累指数评价结果表明,Pb处于中度污染水平,Zn和Cu均处于中度至严重污染水平,而Cd处于严重至极度污染水平.Cd的生态风险水平为很强生态风险.健康风险评价结果显示,各重金属均不存在非致癌风险.Cd、Cr和Ni均不存在致癌风险(风险值10~(-6)),As的致癌风险在10~(-6)~10~(-4)之间,存在一定的致癌风险,但是在可接受范围之内.     

非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染特征与评价

为了解非正规垃圾填埋场土壤和地下水重金属污染状况,以江西乱石湾垃圾填埋场周边土壤和地下水为研究对象,对研究区进行采样分析,应用内梅罗综合污染指数法和美国环保局地下水健康风险评价模型对该垃圾填埋场土壤和地下水中重金属污染物进行含量特征分析与评价。结果表明,Cr(Ⅵ)、Cd、Cu、Pb重金属是填埋场土壤中的主要污染物,区域所有采样点的内梅罗综合污染指数平均值为2. 20,说明土壤受中度重金属污染; Cr(Ⅵ)是填埋场地下水的主要污染物,所有采样点的综合污染指数平均值为0. 89,说明地下水总体处于警戒线等级;致癌健康风险值在2. 32×10~(-4)～1. 69×10~(-3)/a之间,是国际委员会推荐值的4. 64～33. 8倍,致癌风险水平为Cr(Ⅵ)NiAsCd;非致癌健康风险值在2. 54×10~(-10)～9. 72×10~(-9)/a之间,致癌类重金属的个人年健康风险值是非致癌类重金属的10~5～10~6倍,说明该区域的致癌风险极大,应引起重视。     

广州市感潮水源河段重金属分布特征及健康风险评价

对广州市沙湾水道(感潮河流型饮用水源地)涨、退潮期间13个断面7种重金属含量进行监测,并应用化学致癌和化学非致癌健康风险评价模型对该感潮河段重金属进行健康风险评价,研究该感潮河段重金属含量及其健康风险的时空分布特征。结果表明:该感潮河段重金属具有显著的空间分布差异,而感潮作用对重金属含量的影响并不明显;该感潮河段化学非致癌重金属污染物健康风险值相对较低,Cu、Hg、Zn的年平均风险值为10-10a-1,远远低于瑞典、荷兰、英国推荐的可接受限值,而化学致癌重金属污染物所引起的人体健康危害较高,化学致癌重金属污染物As、Cd的年平均风险值分别为10-5 a-1和10-6 a-1,其中Cd的年平均风险值与瑞典、荷兰、英国推荐的可接受限值接近(1×10-6 a-1),As的年平均风险值接近国际(ICRP)推荐值(5×10-5 a-1),致癌风险极大,应优先加以控制。     

城市生活垃圾露天焚烧排放PM2.5中重金属污染特征及其暴露健康风险

利用烟气稀释采样系统,针对不同功能区城市生活垃圾(MSW)样品,分别考虑桶内焚烧和自然堆积焚烧两种常见露天焚烧方式,对城市生活垃圾露天焚烧排放PM2. 5中重金属的污染特征及其居民暴露健康风险进行分析和评估.结果表明,5种不同组分垃圾焚烧排放的重金属中,锌(Zn)含量均为最高,可达1 324. 03～3 703. 12 mg·kg~(-1),镉(Cd)含量最低,为20. 25～63. 68 mg·kg~(-1);地累积指数结果显示,铅(Pb)、Zn、砷(As)和Cd的污染程度较高,自然堆积焚烧下均已达中度及以上污染水平,Cd的地累积污染指数远大于5;人体健康风险评估结果表明,8种重金属(Pb、Zn、Cu、Mn、As、Cd、Cr和Ni)经呼吸暴露的非致癌风险值均小于1,属于安全范围内;自然堆积焚烧下,As和Pb对儿童经皮肤接触的非致癌总风险值大于1,存在非致癌风险; 4种致癌元素(As、Cd、Cr和Ni)的致癌风险值均小于1. 0×10~(-4),但若长期处于这种环境下,会存在较低的潜在致癌风险.     

阜新城区降尘重金属污染及其健康风险评价

为研究阜新市大气降尘重金属分布情况及可能存在的健康风险,于2015年3月—2016年3月对阜新城区(32个采样点)及周边地区(13个对照采样点)进行大气降尘湿法采集,并利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对降尘中的7种重金属元素(Cr、Ni、Zn、Cd、Pb、As、Cu)含量进行测定.结果表明:① 阜新市大气降尘中重金属含量存在明显差异,表现为w(Zn)＞w(Pb)＞w(Cr)＞w(Cu)＞w(Ni)＞w(As)＞w(Cd). w(Zn)平均值最高,为756.9 mg/kg; w(Cd)平均值最低,为4.8 mg/kg,其他几种重金属含量范围为10~120 mg/kg. ② 城区大气降尘中Cd的背景比值(H)最高,为44.89,其次为Zn(H=11.92),城区大气降尘重金属污染受人为活动影响显著. ③ 地累积指数评价结果显示,Cd为严重-极度污染,Zn为中度-严重污染,Pb、Cu为中度污染,Cr、Ni为轻度污染,As为无污染. ④ 研究区健康风险评价表明,儿童通过3种暴露途径接触Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的非致癌健康风险水平均高于成人,Cr、As的非致癌健康风险水平低于成人. ⑤ Cr经呼吸途径对成人的非致癌风险(HQ_inh)达2.53,非致癌风险总值(HI)达3.41,均大于限值(1),表明Cr经呼吸途径对于成人存在非致癌风险,其余6种重金属元素经呼吸途径对于成人的非致癌风险相对较低. ⑥ Cd、Cr、As、Ni经呼吸途径的致癌风险值(10-9~10-7)均低于可接受水平(10-6),表明致癌元素Cd、Cr、As、Ni经呼吸途径对人体可能不具有致癌风险.鉴于研究区大气降尘重金属元素经3种途径对成人、儿童均构成一定非致癌风险,阜新市应当及时加强对海州露天矿、经济开发区及皮革工业园等主要大气颗粒物污染源的排放及监测管控.      

水葫芦在污染水体修复中的应用

利用水葫芦分别修复受重金属和有机物污染的水体,结果显示,污水中铅和铜共存时,水葫芦对铅的吸附性较高,平均去除率达到75.53%,而对铜的去除率只有23.44%;在对受有机物污染水体的试验中发现,水葫芦对化学需氧量去除率达到了86.6%。试验结果表明,水葫芦对受重金属和有机物污染的水体都有较好的修复能力。     

黑河水资源特征及水环境保护

黑河是我国西北地区较大的内陆河,横跨山地、盆地和沙漠三大地貌类型区,用水矛盾尤其是经济建设与生态环境用水矛盾突出。该文在对黑河流域自然概况及水文特征研究的基础上,重点对黑河的水化学特征进行了较为全面的研究。分析了干流河水的主要离子成分、水化学类型、河水的矿化度、总硬度、总碱度及河水的微量元素组成,并对水质状况进行了评价,提出了水环境保护的意见和建议。     

水源切换对水厂出水细菌群落的影响

针对水源切换可能造成水厂出水微生物风险的问题,以北京某水厂由本地水源切换为河北水源期间原水和出厂水为研究对象,采用焦磷酸测序技术对水中的微生物种群结构和潜在致病菌进行分析.结果显示,出厂水的细菌多样性显著低于原水,原水和出厂水中的优势菌均为变形菌门(Proteobacteria),所占比例为11.99%~95.48%,其中包括α,β和γ变形菌纲(α, β, γ-Proteobacteria),但相对丰度有较大差异.水源切换后的原水中优势菌为蓝藻门(Cyanobacteria),且该菌在切换后的出厂水中也存在.出厂水中检测到部分潜在致病菌,优势菌包括不动杆菌(Acinetobacter)和代尔夫特菌(Delftia),增加了饮用水的微生物安全风险.PCoA结果显示,水源切换前后原水中细菌群落结构变化较大,但改变水源对出厂水的微生物群落影响较小,水厂能够维持稳定的运行.     

膜-生物反应器处理微污染水源水的运行特性

考察了悬浮生长型MBR和3种附着生长型MBR处理人工模拟微污染水源水时的运行特性.结果表明,4种MBR对氨氮的去除率均可达到85%～90%.投加块状填料和粉末活性炭(PAC)的MBR对有机污染物去除率较高;投加沸石粉的MBR和悬浮生长型MBR有机物去除效果较前两者低.当水力停留时间(HRT)为2～4h时,HRT对MBR有机物和氨氮的去除效果影响很小.PAC投加量及其饱和程度会影响PAC-MBR系统对有机物特别是UV₂₅₄的去除率.当PAC投加量提高到1000mg/L以上时,PAC饱和前UV254的去除率可较块状填料-MBR提高约25%; PAC饱和后,两系统对有机物的去除效果相差不大.对于连续运行中膜的过滤性能,投加PAC和块状填料的MBR与悬浮生长型MBR相差不大,而沸石粉-MBR最低.改变PAC投加量对PAC-MBR中膜过滤性能的影响不大.     

污水回用中的循环浓缩水质模型与污水回用率

污水回用中因循环浓缩,存在着水质变差问题．探索其变化规律,定量确定运行参数,做到既节水又保证回用水质合格、稳定,具有重要理论和实用意义．通过数学归纳法推导出一个循环浓缩水质数学模型和计算杂用水质和污水回用率的公式．应用该模型,以厕所污水回用为例,就污水水质、污染物去除率、处理水质和杂用水质标准对杂用水质、污水回用率的影响进行讨论．结果表明,在符合城市杂用水水质标准的前提条件下,分别按生化需氧量、浊度、氨氮及色度等水质指标计算得出的污水回用率是65．3％,82．9％,57．5％和37％．在厕所污水回用中,色度为水回用率的限制指标．由于色度指标的限制,经计算水循环厕所的污水回用率一般不宜超过40％。     

“引黄入呼”取水口动态性水环境容量计算

针对黄河呼和浩特段沿线水体持续污染为"引黄入呼"取水口带来的水环境质量问题,采用MIKE三维水动力和水质耦合模型,进行了"引黄入呼"取水口水环境容量动态性研究,这对取水口水安全与上游排污能力协调、稳定推进呼和浩特市饮用水的健康运行具有重要意义.结果表明:按照90%供水保证率进行计算,黄河呼和浩特段"引黄入呼"取水口处可以满足"引黄入呼"取水需求,流量剩余量在结冰枯水期可达5250%,丰水期可达42500%;黄河呼和浩特段"引黄入呼"取水口处DO、NH_4~+-N、NO_3~-、BOD、TP、FC、COD均可满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅲ类标准中的相关限值,整体水体状况良好,都具有一定的容量,NH_4~+-N、NO_3~-、BOD、TP、FC剩余容量较大,COD容量较小但DO容量较大,经分析,目前没有富营养化、藻类大量繁殖等不良趋势发生,短时间内容量较为稳定;DO、NO_3~-、FC、TP水环境容量通年较为平稳,分别在1.97 mg·L~(-1)、6.25 mg·L~(-1)、9327个·g-1、0.12 mg·L~(-1)附近波动;NH_4~+-N、BOD、COD最小水环境容量分别出现在4月(0.27 mg·L~(-1))、9月(0.70 mg·L~(-1))、6月(0.20 mg·L~(-1)),最大水环境容量均出现在7月,分别为0.72、2.80、7.57 mg·L~(-1).     

三峡库区水质和水龄数值模拟研究

三峡水库是我国重要的生态屏障和水资源战略储备库,保护水库的水质安全对于国家经济发展和社会稳定具有重要战略意义.本文基于EFDC模型模拟了2010—2014年三峡库区及主要支流的水动力水质过程,重点研究上游来水和重点支流对库区水质的影响及水龄变化特征,结果表明：①模型可定量研究重点支流输入对库区水质的影响,17条支流中仅金沙江、嘉陵江、乌江和木洞河对库区水质贡献率较大,其他支流总体贡献率小于1%;各支流对库区氨氮、COD和TP的贡献率沿程呈下降趋势,其中,上游来水（金沙江）对库区水质影响最大,高于65%.②丰水期嘉陵江和木洞河对库区水质的贡献率较枯水期增加,增加幅度为4%~23%,主要表现为水质指标氨氮和TP的增加,研究结果可为库区支流富营养化方面的研究提供科学依据.③2010—2014年除寸滩外,干流其他断面水龄呈缓慢增长趋势,干流水龄和各支流河口水龄都呈现上游至坝前的增长趋势,在枯水期和平水期尤为明显;库区水龄与流量和水位存在定量关系,支流河口水龄与支流本身流量也有一定关系.     

虚拟水社会循环视域下的水资源承载力评价

中国水资源短缺且分布不均,水资源利用的矛盾已从供给不足转为承载过度。以“可持续利用”概念为框架,在生态完整、水资源持续有效供给的基础上结合虚拟水社会循环过程,完善水资源承载力评价体系,并对西北地区进行分析评价。结果表明：（1）陕西总体较好,但近十年间呈现不断下降趋势,其中环境压力承压最大;甘肃总体上呈下降趋势,在环境和社会压力方面变化尤为明显;宁夏一直处于濒临或轻度超载状态,通过虚拟水贸易有所缓解;新疆受虚拟水流出影响较大,一直处于濒临或轻度超载状态;青海基本处于承载富余状态。（2）虚拟水贸易对水资源承载力综合压力指数影响较大,结合虚拟水社会循环过程的水资源承载力评价更具有现实指导意义。（3）面对不同水资源禀赋及用水效率的地区,其发展模式可以适当不同,用水效率高的地区可偏发展激进型一些,用水效率低的地区建议更靠近环保激进型一些。     

大溪水库水质变化趋势及污染成因解析

为探究大溪水库水质时空变化规律和影响因素,利用2011—2015年大溪水库常规水质调查数据,综合分析了大溪水库主要污染物浓度、水质等级和富营养化指数的时空变化特征,并对其影响因素进行了解析.结果表明:总氮、总磷、叶绿素a和高锰酸盐指数具有明显的季节性差异(p0.05),总氮、总磷浓度表现出与降水季节性变化的一致性,在夏季最高;Chl-a浓度在夏、秋季高,冬、春季低,与总磷呈现显著正相关(p0.05),与氮磷比呈显著负相关(p0.05);COD_(Mn)呈现夏、秋季高于冬、春季的季节变化规律;在空间上,按空间分布特征将大溪水库分为3个区域:河口区Z1、湖心区Z2和大坝区Z3,分区统计结果显示,Z1区水质最差,而Z2和Z3区水质较好.2011—2015年的水库水质等级评价表明,全库83%的区域达到了地表水III类水质要求,仅Z1区域范围内处于地表IV类水限定范围内,约占水库面积的17%;2011—2015年间全库区水体富营养化指数(TLI)低于50,属于中营养状态.大溪水库水质的季节性波动受降水影响显著,以地表径流和入库河流携带输入外源污染为主要污染源,调整当地土地利用结构,减少农业施肥量与旅游业污水排放,削减入库水体的污染物浓度,是保护大溪水库的关键.     

小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.