基于土壤重金属及PAHs来源的人体健康风险定量评价:以北京某工业污染场地为例

以北京某工业污染场地为研究对象,采集130个表层土壤样本,测定了As、 Be、 Cd、 Cu、 Cr、 Hg、 Ni、 Pb、 Sb、 Ti和Zn这11种重金属元素和16种多环芳香烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)元素的含量.运用正矩阵分解模型(positive matrix factorization,PMF)解析重金属及PAHs污染源,并对各个污染源致癌风险及非致癌风险贡献率进行了分析.结果表明,研究场地土壤重金属含量均在不同程度超出北京土壤环境质量背景值,其中Cd、 Hg、 Pb、 Zn和Cu这5种重金属超标率均50%,污染最为严重. 130个采样点中低环(2～3环)PAHs和高环(4～6环)PAHs含量分别占∑16PAHs含量的39.6%和60.4%, 77%的采样点PAHs含量大于1 000μg·kg~(-1),属于PAHs严重污染.污染源分析Be、 Ti、 As和Ni这4种重金属为自然来源.其余7种重金属和16种PAHs具有3种污染来源,分别为煤炭燃烧源(Hg和∑16PAHs),冶炼源(Cu、 Cr、 Pb和Zn)和交通源(Sb和Cd). 3种污染源对130个采样点内7种污染重金属和16种PAHs平均含量的贡献率依次为8.46%、 90.61%和0.94%.人体健康评价结果显示130个采样点中各污染物的致癌风险值分布在4.17×10~(-6)～39.38×10~(-4)之间,非致癌风险分布在0～32.23之间,致癌风险和非致癌风险最大值均位于焦化厂附近,其中BaP是影响土壤致癌风险的主要污染物, Zn是影响土壤非致癌风险的主要污染物.煤炭燃烧源的平均致癌风险值为2.16×10~(-4),占总平均致癌风险的50.26%.冶炼源的平均非致癌风险值为0.834,占总平均非致癌风险的56.43%,这2种污染源是影响该工业污染场地土壤重金属和PAHs人体健康风险的主要因素.本研究结果能够为相似工业污染场地土壤修复及生产工艺优化提供参考.     

再开发利用工业场地土壤重金属含量分布及生态风险

选取上海市普陀、宝山、闵行和嘉定这4个区内50块典型场地,测定1847个不同垂直剖面深度土壤样品中重金属Hg、Cd、Pb、Cr和As含量,并通过内梅罗综合指数法和潜在生态风险指数法进行评价.从总体上看,Hg、Cd、Pb、Cr和As在表层土壤样品中的平均含量分别为0.33、0.37、74.55、69.23和9.05 mg ·kg^-1,其中Hg、Cd和Pb均超过上海市土壤背景值,分别是背景值的2.75、2.85和2.93倍;5种重金属含量随着土壤垂直剖面深度的增加逐渐降低,深层和饱和带土壤重金属含量接近或低于背景值水平,这表明人类活动扰动影响主要局限于表层.普陀区表层土壤中Hg、Cd和Pb的累积程度最为明显,平均含量是背景值的4.25、4.85和3.09倍;宝山区的Hg和Pb平均含量则为背景值的4.92和6.43倍.宝山区和普陀区的内梅罗综合指数分别为3.70和3.20,属重污染等级;普陀区潜在生态风险指数最高为398.59,具有很强风险,宝山潜在生态风险指数为303.08,具较强风险.闵行和嘉定土壤重金属含量和生态风险水平相对较低.综上,再开发利用工业场地土壤重金属污染受企业生产年限、行业类型及历史管理水平等因素的综合影响,工业发展较早的普陀和宝山土壤重金属累积程度明显高于闵行和嘉定.工业场地土壤中重金属Hg、Cd和Pb的污染值得关注.     

云南某历史遗留工业场地土壤污染情况调查研究

为将历史工业场地残留的重金属污染物控制在环境可接受水平,对云南省某历史堆存渣场的重金属污染情况进行了调查。结果表明:土壤重金属的污染程度从重到轻排序为Cr(VI)As=Cr。土壤中各重金属含量在垂向上总体呈现表层较低、中层逐渐升高出现峰值、而后随深度增加逐渐变低的特征。场地的六价铬、总铬和砷等污染物主要分布在工业场地的东南部。对场地开展风险评估,显示六价铬浓度超出可接受水平,应对场地采取相应的修复措施。     

煤气化污染场地土壤PAHs分布特征初探

文章以某大型退役煤气厂场地为研究对象,分析了污染场地土壤中对人体危害风险性较大的化合物PAHs的含量与分布特征。采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对1234个样品中多环芳烃(PAHs)的含量进行检测。分析PAHs在煤气厂不同生产车间土壤的污染状况和深层土壤中的垂直分布特征。结果表明:土壤中总PAHs含量范围为1.67～19120.74 mg/kg,组成成分以2～3环为主,平均含量分别占总PAHs的31.5%和58.8%,其次为4环和5环,分别占总PAHs的7.5%和1.9%,最低为6环PAHs,仅占1.6%。随着土壤深度的增大,多环芳烃总量急剧降低。当土壤深度超过6 m,PAHs以2～3环为主。PAHs在土壤中的富集趋势为粗苯工段冷鼓工段污水处理区脱硫工段土地储备区炼焦熄焦区硫铵工段综合油库生产辅助区煤气储藏及输送区备煤与焦炭储藏区,且污染点位多数位于各工段的生产区域,说明土壤中PAHs的污染与原生产活动有一定相关性。     

典型污染场地六六六残留特征分析

在历史上受某六六六(HCH)生产企业污染的场地采集土壤样品,分析和研究土壤中HCH的污染水平和污染分布趋势.结果表明,∑HCH值最大为271.72 mg·kg-1,HCH污染主要集中在表层(深度:0～20 cm)、亚表层(深度:20～40 cm)土壤,表层、亚表层土壤中HCH含量远高于深层(深度:40～150 cm)土壤中HCH含量;β-HCH含量最高,远高于其他3种异构体;通过Kriging法插值,画出表层土壤中∑HCH的等值线图,可清晰地看出HCH的分布趋势.本污染场地表层的硬化阻止了雨水的浸润作用,使HCH向下迁移缓慢,HCH含量随深度增加而降低,HCH污染深度较浅.     

成都市文娱区表层土壤重金属健康风险评价

为研究成都人口密集的文娱区表层土壤的重金属污染情况以及重金属人体健康风险,采集并分析了川大望江校区、八宝广场、沙河驷马桥段、人民公园和春熙路30个表层土样中Cd、Zn、Cu和Pb元素的含量,并通过内梅罗综合污染指数法和健康风险评价法对重金属污染水平及人体健康风险进行了评价。结果发现,与土壤背景值相比重金属Pb的浓度较高（高出背景值的1~2倍）;综合指数显示除人民公园表土重金属达到中度污染外,其余各区处于轻度污染。在健康风险方面,文娱区表层土中这四种重金属尚不能对人体造成非致癌健康风险;但无论儿童还是成人,由Cd可导致的致癌风险已不能忽视。因此,应将Cd作为成都市土壤重金属污染防控工作中优先控制的重金属。     

河北南部变电站场地土壤中PAHs含量、来源及健康风险

对河北省南部地区28座典型变电站场地土壤中16种优先控制的PAHs含量进行了检测和分析.结果表明,变电站场地土壤中PAHs总量为223.48~1681.17μg/kg,平均值为443.94mg/kg.变电站整体PAHs处于轻微污染水平.利用特征组分比值法和正定矩阵因子分解模型（PMF）分析了污染源类型及贡献率,结果表明,变电站土壤中PAHs主要是石油及其衍生产物污染源,其中生物质和煤炭燃烧等化石燃料燃烧占42.1%,石油及其衍生产物污染源（变压器油、柴油和汽油等混合源）占57.9%.健康风险评价结果表明变电站土壤中PAHs致癌风险较高,非致癌风险相对较低,被测变电站中有潜在致癌风险站点占比为11%,经口摄入和皮肤接触是致癌风险的主要暴露途径,变电站场地内PAHs的生态风险整体处于较低水平.     

河北南部变电站场地土壤中PAHs含量、来源及健康风险

对河北省南部地区28座典型变电站场地土壤中16种优先控制的PAHs含量进行了检测和分析.结果表明,变电站场地土壤中PAHs总量为223.48~1681.17μg/kg,平均值为443.94mg/kg.变电站整体PAHs处于轻微污染水平.利用特征组分比值法和正定矩阵因子分解模型（PMF）分析了污染源类型及贡献率,结果表明,变电站土壤中PAHs主要是石油及其衍生产物污染源,其中生物质和煤炭燃烧等化石燃料燃烧占42.1%,石油及其衍生产物污染源（变压器油、柴油和汽油等混合源）占57.9%.健康风险评价结果表明变电站土壤中PAHs致癌风险较高,非致癌风险相对较低,被测变电站中有潜在致癌风险站点占比为11%,经口摄入和皮肤接触是致癌风险的主要暴露途径,变电站场地内PAHs的生态风险整体处于较低水平.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

焦化厂不同污染源作用下土壤PAHs污染特征

根据生产工序的不同将焦化场地划分为堆煤区、炼焦区、化产区,共采集40组土壤样品,分析各类污染源作用下场地PAHs污染程度、分布、影响途径及组成特征等.结果表明,场地处于严重污染水平且BaP是健康风险首要关注污染物.按ΣPAHs含量中位数排序,化产区（1733.87mg/kg）>炼焦区（32.86mg/kg）>堆煤区（21.21mg/kg）.对应污染途径依次为化工副产品的泄漏及填埋、烟粉尘大气沉降、煤粉（渣）降雨淋滤.异构体比值法判定的污染源不能明显区分各工序的土壤污染特点且存在偏差,利用ω（低环PAHs）/ω（高环PAHs）比值法进行排序,化产区深层（7.39）>化产区表层（1.33）>堆煤区（1.06）>炼焦区（0.39）,PAHs组成特征受污染源自身特性及外环境作用共同所致.4~5环PAHs是该焦化场地的特征污染物,化产区、堆煤区土壤中Nap、Phe占ΣPAHs比重较高,而炼焦区以BbF、Fla、Chry为主要组分.     

温州城市河流河岸带土壤中PAHs的污染特征与来源

为研究城市河流河岸带土壤中多环芳烃（PAHs）的污染特征,于2010年8月沿温州九山外河和山下河河岸带采集了21个表层土壤样品,利用加速溶剂萃取仪（ASE）萃取,净化柱提取净化,使用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析了土壤中18种PAHs的含量.结果表明,温州九山外河和山下河河岸带表层土壤中PAHs含量范围为60.7～3 871.3 ng·g-1,山下河河岸带土壤中ΣPAHs含量显著低于九山外河.两条河流河岸带土壤中的PAHs均以2、3环的低环为主,平均占到PAHs总量的62.47%～72.51%.与国内外其他研究地区土壤中PAHs含量相比,研究河段河岸带土壤中的PAHs处于中等污染水平,但有3个样品中BaP浓度远大于前苏联土壤标准,应引起足够重视.利用Ant/（Ant＋Phe）和Fla/（Fla＋Pyr）比值法和主成分分析方法进行判源,温州城市河流河岸带土壤中的PAHs均表现出明显的燃烧源和石油源的综合来源特征。     

近20年中国表层土壤中多环芳烃时空分布特征及源解析

随着中国经济社会的快速发展,表层土壤多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）污染问题受到了全社会的高度关注.本研究通过搜集2000~2020年间有关我国表层土壤PAHs污染的相关研究,并对筛选得到的166篇文献采样数据综合运用统计学、空间插值分析和污染物特征比值源解析方法,定量分析了我国表层土壤PAHs污染水平、时间变化特征、空间分布特征以及来源特征.结果表明,我国表层土壤普遍存在人为因素的PAHs污染,其含量中位值为675.70 μg·kg^-1,总体情况良好但部分采样点位污染情况较为严重,单体含量中荧蒽（Fla）和芘（Pyr）含量较高,而苊烯（Acy）和二氢苊（Ace）含量较低;调查时段中,表层土壤PAHs含量数据大体稳定在313.10~1070.45 μg·kg^-1的中度污染水平范围内,其年度变化受石油生产与消费的影响相对较小,且不存在明显波动;统计学以及空间插值结果表明,我国表层土壤PAHs污染存在明显区域特征,地区含量从西北、华北、华东、东北、西南和中南依次递减,多数省份的PAHs污染水平处于"中度污染"或"轻度污染";源解析结果表明,我国大部分地区表层土壤PAHs污染来源于石油、生物质和煤等化石燃料的高温燃烧,但黑龙江以及新疆、西藏等西北地区主要表现为石油源污染.本研究对我国土壤环境管理和PAHs污染治理工作开展有一定参考价值.     

我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析

关于我国表层土壤多环芳烃的含量、组成及来源分析的报道很多,但大部分都是针对某一地点或地区的研究,关于我国主要地区总体分布情况的研究很少.为全面了解我国表层土壤中多环芳烃组成及含量特征,本文基于文献报道结果,较系统地分析了全国土壤多环芳烃的总体污染状况及规律.对140组数据进行分析的结果表明:我国表层土壤∑PAHs的含量中位值为580μg·kg-1.从PAHs的组成来看,4～6环PAHs的相对比例较高,占68.53%.我国表层土壤中∑PAHs平均含量的分布趋势为东北>华北>华东>华南>华中,东北地区表层土壤中∑PAHs的含量显著高于除华北地区以外的其它3个地区(p<0.05).东北地区土壤中∑PAHs的含量约是华中地区的6倍.造成这种差异的原因可能和气候条件的地理性差异以及产业结构的区域性分布有关.不同的污染源类型对土壤中PAHs的含量影响很大,点源污染表层土壤多环芳烃的含量显著高于面源污染的土壤(p<0.01),面源与点源污染表层土壤中∑PAHs的平均含量分别为317.3μg·kg-1和1812.95μg·kg-1.上述研究结果可为全国和区域土壤环境质量评价以及土壤环境质量标准制修订提供参考.     

典型工业区土壤重金属污染特征及生物有效性研究

该文采集典型工业区土壤及植物样品,研究了典型工业区土壤中重金属污染程度、污染分布,并进一步分析了土壤中重金属污染特征及潜在生态风险。研究结果表明,研究区域表层土壤中中重金属含量依次从高到低为:PbZnCrCuCd,平均含量分别为113.25、92.15、78.63、44.31和0.32 mg/kg。重金属含量均超过兰州市土壤背景值,其中毒性较强的重金属Pb的平均含量超过土壤背景值的5倍,但各采样点土壤中5种重金属的含量均低于土壤环境质量二级标准。土壤重金属纵向分析显示,随土壤深度增加,重金属含量降低,且污染物主要富集在表层0~20 cm。土壤重金属污染特征分析结果表明工业活动及交通对典型工业区的土壤Pb、Cd含量影响较大.采用地积累指数法对土壤质量进行评价,结果显示研究区域内土壤受到Cu、Zn、Pb、Cr轻-中度污染,受到Cd严重污染。土壤中重金属可提取态分析表明,典型工业区土壤中的Zn、Cd及Cu易于通过土壤-植物系统发生迁移,而Pb和Cr比较稳定,不容易发生迁移。植物样品分析结果表明植物中Zn含量较高,植物对重金属的富集能力从高到低依次为ZnCuCrPb。     

高氟地区电解铝厂场地氟污染特征及其风险评估

针对位于我国典型高氟地区的氟污染场地开展环境调查,分析氟化物污染水平分布特征,并探析场地重污染区不同深度土层氟化物的地下迁移特征,评估该场地基于不同用地功能的氟化物环境风险效应.结果表明:场地表层土壤中氟化物浓度为3340～38400 mg∕kg,与当地土壤氟化物背景值相比超标率为96％,土壤浸出液中氟化物浓度为0.0...     

某油泥堆放场地中多环芳烃的污染及其垂向分布特征

通过采集某油田油泥堆放场地及其周边24个表层土壤样品和2个剖面土壤样品,采用超声波萃取-气相色谱/氢火焰离子化检测分析方法,对美国环境保护局(USEPA)优控的16种多环芳烃(PAHs)进行定量分析.结果表明:该研究区域的PAHs污染已较为严重,污染场地内16种PAHs的检出率为100%,w(PAHs)平均值为7 770.7 ng/g;周边土壤的16种多环芳烃的检出率为58.3%～100%,二苯并［a,h］蒽及茚并［1,2,3-cd］芘的检出率相对较低,w(PAHs)平均值为2 038.8 ng/g.研究区域内主要污染物为萘、苊、二氢苊、芴、菲、蒽、荧蒽、、芘、苯并［a］蒽和苯并［a］芘.从母体PAHs与污染物来源的关系和单组分比值可以看出,污染场地内及周边土壤的污染源是石油源和燃烧源的混合源.w(PAHs)在土壤剖面中的峰值出现在40～60及20～40 cm处,不同组分的PAHs在土壤剖面中的迁移能力表现为2～3环PAHs＞4环PAHs＞5～6环PAHs.      

粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地重金属污染特征与迁移规律分析

粤港澳大湾区电镀企业的数量、生产规模均居全国前列,电镀生产排放的污染物造成该区电镀场地普遍存在土壤和地下水重金属污染现象,调查并分析区域电镀场地土壤和地下水重金属污染特征及迁移规律是粤港澳大湾区该类场地安全再利用的必要工作.在详细调查粤港澳大湾区丘陵地带某电镀场地土壤和地下水重金属污染现状的基础上,定量分析了不同深度土壤、地下水中的重金属空间分布特征,并结合场地水文地质条件探讨了粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地土壤和地下水中的重金属迁移规律.结果表明,该电镀场地土壤和地下水已受到不同程度的重金属污染,土壤中Ni、Cr~(6+)和Cu超标率依次为20. 5%、12. 8%和2. 7%;地下水中Ni、Pb和Cr~(6+)超标率依次为41. 7%、33. 3%和33. 3%;场区内重金属污染与电镀厂生产功能分区相对应,说明重金属主要来源于电镀废物泄漏.由于该场区填土层以下为渗透性较差的粉质黏土,不利于重金属污染物向深部迁移,因而重金属污染物主要集中在表层土壤;但是在全风化花岗岩埋深较浅的电镀车间范围内,土层渗透性增大,重金属迁移深度显著增加,其中Cr~(6+)由于酸性土壤的吸附作用较弱,甚至出现了10 m深度的高浓度检出现象.虽然场区浅层含水层渗透性较弱,但是酸性土壤和地下水氧化环境有利于Cr~(6+)和Ni的迁移,因而在地下水位埋深较浅和土壤重金属迁移深度较大的电镀车间出现了Cr~(6+)和Ni超标现象;而粤港澳大湾区花岗岩中Pb含量背景值较高可能是造成场区地下水Pb超标的主要原因.因此,粤港澳大湾区丘陵地带电镀场地的Ni、Cr~(6+)和Cu主要集中在浅层土壤和地下水中,区域广泛分布的低渗透黏土层在一定程度上阻隔了重金属的扩散迁移;但是在土壤酸化和花岗岩埋深较浅的地区,以及地下水以氧化环境为主的丘陵地带,Ni和Cr~(6+)在土壤和地下水中的迁移深度将显著增加.     

我国主要地区表层土壤中多环芳烃组成及含量特征分析

关于我国表层土壤多环芳烃的含量、组成及来源分析的报道很多,但大部分都是针对某一地点或地区的研究,关于我国主要地区总体分布情况的研究很少。为全面了解我国表层土壤中多环芳烃组成及含量特征,本文基于文献报道结果,较系统地分析了全国土壤多环芳烃的总体污染状况及规律。对140组数据进行分析的结果表明：我国表层土壤∑PAHs的含量中位值为580 µg/kg。从PAHs的组成来看,4~6环PAHs的相对比例较高,占68.53%。我国表层土壤中∑PAHs平均含量的分布趋势为东北>华北>华中>华南,东北地区表层土壤中∑PAHs的含量显著高于其他三个地区(P<0.05),其它三个地区间无显著差异。东北地区土壤中∑PAHs的含量约是华南地区的5倍。造成这种差异的原因可能和气候条件的地理性差异以及产业结构的区域性分布有关。不同的污染源类型对土壤中PAHs的含量影响很大,点源污染表层土壤多环芳烃的含量显著高于面源污染的土壤(P<0.01),面源与点源污染表层土壤中∑PAHs的平均含量分别为317.3 µg/kg和1812.95 µg/kg。上述研究结果可为全国和区域土壤环境质量评价以及土壤环境质量标准制修订提供参考。     

北方某大型钢铁企业表层土壤中多环芳烃污染特征与健康风险评价

采集我国北方某大型钢铁企业22个表层土壤(0~20 cm)样品,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了土壤中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量.结果表明,土壤中Σ16PAHs含量范围为22.0~20 062.0μg·kg~(-1),且以中高环(4、5环)为主,单体以Flu、Pyr的含量最高.与同类相关研究比较,该钢铁厂表层土壤中PAHs污染处于中等水平,中、重度污染采样点主要位于焦化厂、球团厂等典型区域.20个采样点PAHs单体均超过荷兰土壤质量标准中10种PAHs的目标值,而与北京工业场地土壤筛选值相比,仅部分采样点BaA、BaP超标.源解析结果表明,表层土壤中PAHs主要来源于以煤为主的化石燃料的燃烧,石油类燃烧和泄漏的贡献较少.健康风险评价结果表明,BaP、BaA、DBA、BbF、InP在居住用地条件下的致癌风险超过了1×10~(-6),BaP、BaA、DBA在工业用地条件下的致癌风险超过了1×10-6,BaP的致癌风险最大,该钢铁厂表层土壤中PAHs已对人群健康产生危害,需实施土壤修复工程.     

污灌区土壤中多环芳烃的垂直分布及可能来源

用气相色谱-质谱联用(GC/MS)的方法分析太原市小店污灌区9个土壤剖面中16种多环芳烃(PAHs)含量及垂直分布特征.结果表明,小店污灌区表层土(0～10 cm)中PAHs平均含量变化趋势为背景区<沼泽区<清灌区<污灌区;大部分剖面土中PAHs含量随土层深度增加呈减少趋势,PAHs含量变化幅度较大的位置集中在地表以下0～40 cm范围内;高环(4～6环)PAHs大量富集在距地表0～50 cm土壤内,清灌区土壤对4～6环PAHs的富集能力强于污灌区;不同环数PAHs与TOC和砂粒呈正相关关系(rmax=0.791,P=0;rmax=0.882,P=0),与pH呈负相关关系(rmin=-0.1,P=0.702);距地表0～40cm范围内的土壤中PAHs的主要污染来源为小店区煤的燃烧;燃烧产生PAHs的污染途径一是直接沉降至土壤中,二是沉降至水体中,吸附在固体颗粒表面,随着灌溉污水流动而在土壤中大量富集.