Health risk assessment of heavy metals in soils and vegetables from wastewater irrigated area, Beijing-Tianjin city cluster, China

The possible health risks of heavy metals contamination to local population through food chain were evaluated in Beijing and Tianjin city cluster, China, where have a long history of sewage irrigation. The transfer factors (TF) for heavy metals from soil to vegetables for six elements including Cu, Zn, Pb, Cr, As and Cd were calculated and the pollution load indexes (PLI) were also assessed. Results indicate that only Cd exceeded the maximum acceptable limit in these sites. So far, the heavy metal concentrations in soils and vegetables were all below the permissible limits set by the Ministry of Environmental Protection of China and World Health Organization. The transfer factors of six heavy metals showed the trend as Cd > Zn > Cu > Pb > As > Cr, which were dependent on the vegetable species. The estimated dietary intakes of Cu, Zn, Pb, Cr, As and Cd were far below the tolerable limits and the target hazard quotient (THQ) values were less than 1, which suggested that the health risks of heavy metals exposure through consuming vegetables were generally assumed to be safe.     

大型古老锡矿影响区土壤和蔬菜重金属含量及其健康风险

对云南大型古老锡矿影响区的主要种类蔬菜及其土壤取样调查,测定分析As、Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,通过暴露风险分析评价食用当地种植蔬菜引起重金属对人体的健康风险.结果发现,与非矿业影响区比较,锡矿影响区的蔬菜地土壤重金属污染严重,其中以As污染最严重,土壤平均As含量为1 225　mg·kg^-1,Nemero指数平均为50.1.锡矿影响区的蔬菜食用部位的重金属含量超标严重,As和Pb尤为严重,其最高含量(以干重计)分别达856　mg·kg^-1及506　mg·kg^-1;各类蔬菜重金属含量表现出叶菜类＞根茎类＞果菜类的趋势;当地居民通过食用这些蔬菜引起的As和Pb的暴露风险非常高,暴露风险指数分别为158和13.3,对当地居民健康有极大的潜在危害.研究结果表明,有必要对当地的土壤和蔬菜重金属含量及其健康风险进行更为详尽的调查研究.     

改良剂对污染土壤上蔬菜生长及吸收重金属的影响

通过盆栽试验研究了石灰、钙镁磷肥、海泡石3种改良剂对重金属As、Cd、Pb和Zn复合污染土壤上蔬菜生长及其吸收重金属的影响,并表征了土壤有效态重金属含量、pH及脲酶活性等指标变化。研究结果表明,施加石灰和钙镁磷肥可以促进蔬菜生长,其中,石灰处理下小白菜生物量较对照提高了99.0%;石灰和钙镁磷肥处理下,西红柿茎叶生物量分别比对照提高了80.7%和82.3%。施用改良剂提高了土壤pH和脲酶活性,土壤有效态重金属含量不同程度降低,特别是海泡石的后期修复效果明显。与对照相比,石灰和钙镁磷肥处理显著降低小白菜叶中As含量,明显抑制西红柿茎叶对As、Cd和Pb的吸收(p<0.05);施加石灰明显降低小白菜叶中Cd和Pb含量(p<0.05)。然而,海泡石对抑制蔬菜吸收重金属的效果不明显。石灰和钙镁磷肥能有效抑制重金属从蔬菜根部向地上部转运,可作为重金属污染土壤上种植农作物优先考虑施用的改良剂。     

石化园区周边农田土壤重金属污染分析与评价

以某化工园区附近300km2区域为研究区,采用辐射状精确布点,采集表层土壤样品共计200个,以该区土壤环境自然背景值和《国家土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准值为评价标准,对土壤重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As的污染进行了分析评价.结果表明,以自然背景值为评价标准,研究区表层土壤中Cd、Hg、Cu和Pb平均含量超过自然背景值,其中,Cd为首要污染因子;以国标二级标准为评价标准,除Cd和Hg以外的6种重金属的单项污染指数平均值均小于1,Cd仍是研究区表层土壤重金属污染的主要因子.化工区西北和西南方向农田土壤重金属含量变化表明,随着与化工区距离的增加,农田土壤中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg的含量呈显著下降趋势.采用相关分析和主成分分析研究区内土壤中重金属的来源,主因子1和主因子2的贡献率分别为65.23%、19.93%,前者反映土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Hg积累的差异,并主要与人类活动有关;后者体现了Ni和As的变化,主要与成土母质有关.     

Heavy metals in oysters,mussels and clams collected from coastal sites along the Pearl River Delta,South China

Concentrations of 8 heavy metals:cadmium(Cd),copper (Cu),zinc(Zn),lead(Pb),nickel(Ni),chromium (Cr),antimony (Sb) and tin(Sn)were examined in 3 species of bivalves (Perna viridis,Crassostrea rivularis and Ruditapes philippinarum)collected from 25 sites along the Pearl River Delta coastal waters in the South China Sea from July to August 1996.In general,Cd,Cu,Zn and Sn concentrations in the three bivalve species collected from the Estuarine Zone were significantly higher than those collected from the Western and Eastern Zones of the Pearl River Delta,which are related to the existence of various anthropogenic activities in the catchment of the Pearl River Delta.The Western Estuarine Zone is mainly impacted by Cr,Ni and Cu contamination.In Victoria Harbor,heavy metal contamination is mainly due to Cu and Pb.Cd,Cu and Zn concentrations in oysters were significantly higher than those in mussels and clams.This could be explained by the fact that oysters live mainly in the Estuarine Zone of the Pearl River Delta which receives most of the polluting discharges from the catchment of the Delta.During turbid condition,heavy metals(soluble or adsorbed on suspended particulates)discharged from the Delta are filtered from the water column and subsequently accumulated into the soft body tissues of oysters.Heavy metal concentrations in the three bivalve species were compared with the maximum permissible levels of heavy metals in seafood regulated by the Public Health and Municipal Services Ordinance,Laws of Hong Kong, and it was revealed that Cd and Cr concentrations in the three bivalve species exceeded the upper limits.At certain hotspots in the Delta, the maximum acceptable daily load for Cd was also exceeded.     

典型锌冶金区蔬菜重金属的生物可给性及健康风险评价

为了探究冶金区蔬菜重金属污染状况及对人体的危害,以葫芦岛锌冶炼厂周围为研究区域,对8种典型蔬菜中重金属含量进行分析,采用体外胃肠模拟实验,测算出蔬菜中重金属的生物可给性,并以此修正健康风险评价计算方法.结果表明,蔬菜中各重金属的生物可给性在模拟胃阶段表现为:Cd(67.67%)Pb(50.70%)Cu(44.69%)Hg(3.09%);在模拟肠阶段表现为:Pb(48.90%)Cd(40.66%)Cu(32.88%)Hg(13.12%).由生物可给性校正后,人群通过饮食蔬菜途径摄入重金属的目标危险系数(THQ)顺序依次为:CdPbCuHg.基于胃肠阶段生物可给性计算的重金属单元素的目标危险系数(THQ)及多种重金属复合的目标危险系数(TTHQ)均小于1,但基于胃阶段生物可给性的Cd目标危险系数(THQ)仍然超过1,表明锌厂周围人群通过饮食蔬菜途径摄入重金属存在健康风险.成人的4种单元素THQ值和TTHQ值均高于儿童,说明成人通过饮食蔬菜途径摄入重金属的健康风险高于儿童.     

湘西花垣矿区土壤重金属污染及其生物有效性

以花垣矿区4个锰矿点、5个铅锌矿点为现场,对湘西花垣矿区的土壤重金属总量及有效态含量进行了测定,采用污染指数法对矿区土壤重金属污染状况进行了评价,在此基础上,结合主成分分析和线性回归分析等统计学方法,探讨了该矿区重金属污染的主要因子,重金属有效态含量与其对应总量的关系.结果表明:①两矿区土壤Mn、Pb、Cd含量较高,分别为湖南省土壤背景值的8.7、21.5和2.9倍,且大多数土样Pb、Cd含量超过国家土壤环境质量三级标准,对矿区土壤造成污染.②重金属污染评价结果显示,目前两矿区土壤受到轻度的Pb污染,中-重度Cd污染.综合污染指数显示锰矿区为轻-中度污染;铅锌矿区为中-重度污染.③两矿区土壤中Pb、Cd有效态含量相对较高,占总量的比例>10%,且DTPA提取态Mn、Pb、Zn、Cd含量与其总量呈极显著正相关(P<0.01).主成分分析结果显示,Mn、Pb、Zn、Cd和DTPA-Mn、DTPA-Pb、DTPA-Zn、DTPA-Cd是导致花垣两矿区重金属污染的主要因子.因此,应采取一定措施对矿区土壤重金属污染进行治理.     

铁矿周边地下水金属元素分布及健康风险评价

以崇左市红阳村、两岸村、亭乐村和孔甲村所在地为研究区域,对该区域内某铁矿周边30个地下水样品中12种金属元素（Hg、Mn、Fe、Al、Zn、Ni、As、Pb、Cr、Cd、Co、Cu）进行测定和分析,运用多元统计的方法和健康风险评价模型研究了地下水金属元素的分布特征及其引起的健康风险.结果表明,地下水中Zn和Fe平均浓度（250.32,103.96μg/L）较高,Hg、Mn、Fe、Al和Zn超过了《地下水质量标准》（GB/T 14848-2017）规定的Ⅲ类标准限值.Fe、Mn、Al高浓度主要分布在红阳村和亭乐村,Zn、Hg高浓度主要分布在红阳村和两岸村.多元统计分析表明,Fe、Mn、Al、Pb、As、Co元素主要来源于铁矿开采,Cu、Zn、Cr、Ni元素主要与铅锌矿的开采与区域地质背景有关,Hg主要来源于本底值及糖厂和造纸厂等企业污染,Cd主要来源于自然源.健康风险评价表明,两岸村地下水金属元素引起的健康总风险（8.82×10^-5a^-1）最高,儿童健康总风险大于成人,经饮水途径引起的健康风险比皮肤接触途径高2~3个数量级,Cr的致癌风险接近或高于最大可接受风险水平5.0×10^-5a^-1,非致癌风险水平在10^-14~10^-9a^-1,低于最大可接受风险水平4~9个数量级.     

Assessment of potential soybean cadmium excluder cultivars at different concentrations of Cd in soils

The selection of cadmium-excluding cultivars has been used to minimize the transfer of cadmium into the human food chain. In this experiment, five Chinese soybean plants were grown in three soils with different concentrations of Cd (0.15, 0.75 and 1.12 mg/kg). Variations in uptake, enrichment, and translocation of Cd among these soybean cultivars were studied. The results indicated that the concentration of Cd in seeds that grew at 1.12 mg/kg Cd in soils exceeded the permitted maximum levels in soybeans. Therefore, our results indicated that even some soybean cultivars grown on soils with permitted levels of Cd might accumulate higher concentrations of Cd in seeds that are hazardous to human health. The seeds of these five cultivars were further assessed for interactions between Cd and other mineral nutrient elements such as Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn. High Cd concentration in soil was found to inhibit the uptake of Mn. Furthermore, Fe and Zn accumulations were found to be enhanced in the seeds of all of the five soybean cultivars in response to high Cd concentration. Cultivar Tiefeng 31 was found to fit the criteria for a Cd-excluding cultivar under different concentrations of Cd in soils.     

锌冶炼区菜地土壤和蔬菜重金属污染状况及风险评价

对黔西北地区某典型锌冶炼区菜地土壤和主要蔬菜进行取样调查,测定了土壤和蔬菜可食用部分Pb、Cd、Zn、Cu、As、Ni 6种重金属的含量,采用单项污染指数和综合污染指数法评价了土壤和蔬菜中重金属的污染状况,并分别采用潜在生态风险指数（RI）和目标危险系数法（THQ）评价了菜地土壤重金属污染的潜在生态风险和蔬菜中重金属对成人和青少年儿童的健康风险.结果表明,该区域菜地土壤已受到重金属的重度污染,且以Cd对综合指数的贡献最大,土壤Cd存在极强生态风险,研究区处于轻微、中等、强和很强的生态风险程度的采样点比例分别为2.0%、14.3%、35.7%和48.0%;在所采集的蔬菜样本中,土豆处于重度污染水平,芸豆处于中度污染水平;复合重金属健康风险指数评价结果表明,食用研究区域蔬菜对成人和青少年儿童健康产生负面影响的可能性很大.     

Assessing the health risk of heavy metals in vegetables to the general population in Beijing, China

A systematic survey of As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn concentrations in vegetables from 416 samples (involving 100 varieties) in Beijing was carried out for assessing the potential health risk to local inhabitants. The results indicated that the metal concentrations in vegetables ranged from < 0.001 to 0.479 g/g fresh weight (fw) (As), < 0.001 to 0.101 g/g fw (Cd), < 0.001 to 1.04 g/g fw (Cr), 0.024 to 8.25 g/g fw (Cu), 0.001 to 1.689 g/g fw (Ni), < 0.001 to 0.655 g/g fw (Pb) and 0.01 to 25.6 g/g fw (Zn), with average concentrations of 0.013, 0.010, 0.023, 0.51, 0.053, 0.046 and 2.55 g/g fw, respectively. The results showed that the concentrations of As, Cr, Cu, Cd, Pb and Ni in vegetables from open-fields were all significantly higher than those grown in greenhouses. In addition, in local-produced vegetables, all HMs except Zn were significantly higher than those in provincial vegetables. The estimated daily intake (EDI) of As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn from vegetables was 0.080, 0.062, 0.142, 3.14, 0.327, 0.283 and 15.7 g/(kg body weight (bw) d) for adults, respectively. Arsenic was the major risk contributor for inhabitants since the target hazard quotient based on the weighted average concentration (THQw) of arsenic amounted to 44.3% of the total THQ (TTHQ) value according to average vegetable consumption. The TTHQ was lower than 1 for all age groups, indicating that it was still safe for the general population of Beijing to consume vegetables.     

典型矿冶区周边农业用地农产品安全风险及影响因素

土壤重金属污染所引发的农产品安全风险日趋严重.以湖南省某典型矿冶区周边农业用地为研究区域,通过分析土壤及农产品重金属含量,揭示了研究区域农业用地土壤重金属污染特征及农产品安全风险,并应用主成分分析及相关性分析手段探明了主要影响因素.结果表明,研究区土壤主要重金属污染物为Cd、Cu、Pb和Zn,平均含量分别为9.12、358、303和185 mg ·kg^-1,pH值范围为4.67~7.22,严格管控类别占比达100%;同种农产品对不同重金属元素的富集情况不同,重金属含量总体表现为：Zn>Cu>Pb>Cd,富集系数（BCF）值为：Cd>Zn>Cu>Pb,其中农产品Pb和Cd超标现象较为严重,超标率分别达78%和41%,具有较高的食用安全风险;不同种类农产品对同一种金属元素富集情况总体表现为叶菜类高于薯类和茄果类;农产品重金属含量可以由2个主成分反映,主成分1方差贡献率高达88.0%,主要受土壤重金属影响（P<0.01）;富集特征除受农产品种类影响外,还可由土壤pH值、阳离子交换量（CEC）和有机质（SOM）含量进行调控（r为-0.407~-0.641,P<0.05）.结果表明,研究区农业用地土壤和农产品均存在多种重金属复合污染,农产品安全风险较高,须规避农作物种植,对污染土壤采取一定的修复管控措施以降低相应风险.     

改良剂对Cu、Cd污染土壤重金属形态转化的影响

采用室内培养的方法,比较石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英、猪粪和泥炭等几种改良剂作用下Cu、Cd污染酸性水稻土中不同形态重金属的动态变化.结果表明,土壤添加石灰、钙镁磷肥、硅肥、紫云英和猪粪培养120d期间,土壤pH值呈现先增加至最大值而后缓慢降低的趋势,但均高于对照,而添加泥炭后土壤pH值略有下降.各改良剂的使用均显著降低了土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量,且在培养期间呈现先逐渐降低至最小值而后再增加的趋势.相关分析结果表明,土壤水溶态和交换态Cu、Cd含量与土壤pH值之间均存在极显著的负相关关系.土壤添加改良剂后碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态Cu、Cd含量均有不同幅度的增加,说明改良剂的应用能够使土壤重金属由有效态向某些潜在有效态或无效态转变,从而达到修复重金属污染土壤的目的.     

福建九龙江流域重金属分布来源及健康风险评价

为研究九龙江流域水体重金属污染水平,在其主要干流及支流采集27个表层水样,分析了Zn、Cu、As、Cr、Pb、Ni和Cd共7种重金属的含量及空间分布特征,利用因子分析方法分析重金属污染物的主要来源,并采用美国环保局推荐的健康风险评价模型对其所引起的健康风险作了初步评价.结果表明,流域水体中Zn的平均浓度最高,为154.893μg/L;As超过地表水Ⅲ类水质标准,超标率为14.81%,超标区域集中位于九龙江下游及河口区.因子分析表明,As、Cr、Cu和Ni的来源主要受各种人为活动影响,Cd、Pb和Zn的来源与成土母质、地球化学作用和农业生产活动有密切的关系.健康风险评价表明,化学致癌物对人体健康危害的个人年均风险远远超过非致癌物的年风险,儿童比成人更易于受到重金属污染的威胁.致癌物Cr和As的个人年均风险值都大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5.0×10-5a-1,其中Cr>As;非致癌有毒化学物质通过饮水途径所引起的健康危害的个人年均风险大小为Cu>Pb>Zn>Ni,四者风险水平在10-9~10-10a-1之间,均低于ICRP标准4~5个数量级.     

电子废物拆解区典型用地土壤重金属分布特征

以广东清远的电子废物拆解区为研究对象,采集了遗留拆解场地,水稻田,蔬菜地,旱地和林地等5种用地类型土壤,分析了土壤基本理化指标和重金属含量.结果表明,各重金属元素含量高低总体呈现出：拆解场地 > 蔬菜地 > 水稻田 > 旱地 > 林地的趋势.其中,拆解场地的As、Cd、Cu、Hg、Pb和Zn均超过《土壤环境质量标准》（GB 15618–1995）二级标准,超标倍数最高的为Cd、Cu、Pb和Zn.蔬菜地和水稻田也出现不同程度的Cd和Cu超标,但林地与旱地的各元素含量均接近于背景值.在垂向分布上,受拆解活动直接影响的拆解场地中,各重金属含量随深度而显著递减,呈现出明显的表聚特征;而电子废物拆解活动影响较小的林地和旱地变化趋势不明显.冗余分析结果表明,研究区域土壤中重金属的迁移主要受土壤pH值、有机质和总磷的共同影响.各重金属元素的潜在生态危害风险程度处于轻微至极强,其中Cd和Cu的危害指数最高;各用地类型土壤的综合生态风险指数介于93（林地）~4750（拆解场地）,平均为1187,属于很强的风险水平.本研究的结果可为政府部门科学开展电子废物拆解综合整治和土地管理提供基础信息.     

湖南采矿区和冶炼区水稻土重金属污染及其潜在风险评价

对湖南省9个县市采矿区和冶炼区附近的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb进行了调查和分析.结果表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中重金属Cd、As、Cu、Zn和Pb的含量呈对数正态分布.单因子污染指数法评价表明,在所调查的区域中,有6个县市矿区和冶炼区附近的水稻土受到Cd的严重污染,其它地区的水稻土分别受到Cd、As、Cu、Zn和Pb不同程度的污染,其中衡阳常宁市水口山铅锌矿区和株洲清水塘冶炼区附近的水稻土受到重金属的严重污染.潜在风险评价表明,采矿区和冶炼区周围的水稻土中Cd潜在风险参数最高,其次是Pb和As.衡阳常宁水口山铅锌矿、株洲清水塘冶炼区、娄底冷水江锡矿和湘潭锰矿附近的水稻土中重金属的潜在生态风险参数很高,具有很高潜在风险程度;永州道县冶炼区水稻土中重金属的潜在生态风险程度为较高程度;郴州柿竹园铅锌矿.常德石门雄磺矿、益阳赫山区金矿区和岳阳临湘铅锌矿区附近的水稻土的重金属潜在生态风险为中等程度.     

北京市大兴区土壤重金属含量的空间分布特征

在面积为1039km2的北京市大兴区布设了70个取样点,测定了其表层土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Ni、As、Se、Hg和Co的含量.统计结果表明,除As和Se外,其它重金属平均含量均高于其背景含量.只有个别地方Cd的含量超过了国家二级标准限值,而其余重金属含量均没有超过其二级标准.通过半方差函数分析,发现10种重金属元素在一定范围内均存在空间相关性.采用Kriging最优内插法得到了表层土壤重金属含量的空间分布图,发现土壤重金属含量与土壤质地和有机质含量关系密切.目前大兴区土壤重金属的主要来源是污灌,特别是来自凉水河、新凤河和凤河的污水,应重点对这些河流周围的排污企业进行治理,严格执行达标排放.     

河南省典型工业区周边农田土壤重金属分布特征及风险评价

为深入探讨典型工业区周边农田土壤重金属分布的特征,以河南省新乡市凤泉区大块镇工业区周边农田土壤为研究对象,对表面和剖面方向上土壤As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn等7种重金属污染的空间分布和污染风险进行分析,并使用主成分分析进行污染源解析,为该类工业区周边农田重金属污染治理与防控提供理论基础.结果表明,该工业区内...     

珠江三角洲冲积平原土壤重金属元素含量和来源解析

利用全国地球化学基准计划在珠江三角洲地区的22个点位上采集的44件冲积平原土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8个重金属元素的含量特征,并利用多元统计分析方法和铅同位素示踪技术研究了重金属元素的来源.结果表明,珠三角地区冲积平原土壤8个重金属元素含量均高于全国土壤背景值,Hg在表层土壤中显著富集,As、Cd、Cu、Pb、Zn在表层土壤的含量略高于深层土壤中含量,Cr、Ni在表层土壤和深层土壤中含量相当.因子分析结果显示,土壤Cu、Cr、Ni主要受地质背景控制,Zn、Cd的高含量既与地质背景有关,也受人类活动影响,As、Pb、Hg的异常则受人为活动影响较严重.富集因子法得出8个重金属元素受人类活动影响程度大小排序为：Hg > As > Cd > Cu > Pb > Zn > Cr > Ni,当深层土壤某元素有外源输入时,会导致其富集因子偏低.铅同位素示踪结果显示,表层土壤铅含量与²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb呈显著的负相关关系,根据二元混合模型推测表层土壤中有超过30%的外源铅输入.综合来看,珠三角地区冲积平原土壤Hg、Cd、As、Pb受到较为严重的人为污染.     

兰州市黄河风情线地表积尘及周边绿地土壤重金属污染特征及风险评价

为研究城市滨河公园景区地表积尘和周边绿地土壤重金属污染状况及潜在生态风险和健康风险,选择兰州市黄河风情线沿线的游园、广场和主题公园为研究区,分别采集了27个地表积尘和26个周边绿地表土样品.采用地累积指数(I_geo)、单因子污染指数(P_i)、内梅罗综合污染指数(P_N)和改进的潜在生态风险指数(RI)评估Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Cd、 Hg和Pb这8种重金属污染特征和潜在生态风险程度,并利用暴露风险模型进行健康风险评价.结果表明,研究区地表积尘和周边绿地土壤As含量的平均值略低于甘肃省土壤元素背景值,但地表积尘的其余元素均高于甘肃省和兰州市元素背景值,而周边绿地除Cr和Ni元素略低于甘肃省和兰州市的背景值之外,其余Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb含量的平均值却高于两者的背景值.地累积指数和单因子污染指数显示,研究区地表积尘受到Cr、 Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb的污染,沿途绿地土壤存在不同程度的Cu、 Zn、 Cd、 Hg和Pb的污染.内梅罗综合污染指数表明,研究区地表积尘和周边绿地土壤的综合污染程...