场地复合污染的生态效应与风险评估研究进展和展望

我国已初步形成基于人体健康风险的污染场地土壤风险评估制度和技术标准体系,但基于保护生态受体的土壤污染风险评估技术方法和标准体系尚未构建. 本文从我国重点行业场地土壤复合污染现状出发,综述了典型行业场地土壤特征污染物复合情形下的生态效应,分析了产生不同联合效应的机理. 对目前常用的生态风险评估方法进行了分类阐述,并评述了复合污染生态效应和风险表征的研究进展,以期为我国构建全面系统的土壤污染风险管控体系提供支撑. 我国冶炼、焦化等重点行业场地通常呈现重金属-重金属复合、重金属-多环芳烃复合等污染特征,当这类污染物共存时,可通过影响彼此的生物吸收转运、降解转化、生物毒性等,产生协同、加和、拮抗等联合效应. 目前常用的生态风险评估方法包括指数法、商值法、概率法等,指数法基于污染源、暴露途径和生物受体的不同指标构建综合评估指数量化污染物的相对风险,商值法基于污染物暴露量和毒性参考值等量化污染物的绝对风险,概率法通过污染物和毒性数据的概率密度函数和累积分布概率函数等获得考虑污染分布和毒性效应变异性的绝对风险,复合污染情形下,可通过浓度加和、效应加和以及二者相结合的多层次方法进行综合表征. 本文针对目前生态风险评估方法体系构建存在的重点难点问题,建议从合理构建多维度多要素综合风险指数、分区分类构建本土化生物有效性和毒性参数、基于复合污染毒性效应机理科学构建概率风险表征方法等方面开展深入研究,推动生态风险评估规范化和精准化.      

基于Meta分析的中国工矿业场地土壤重金属污染评价

工矿业活动是土壤重金属污染的重要来源之一.由于早期企业管理体系不完善和环保意识薄弱等原因,我国工矿业土壤环境问题突出.本文对2005—2022年中国知网、万方、Web of Science等数据库发表的关于我国工矿业土壤重金属污染的138篇文献(包含141处场地)进行Meta分析,并通过地累积指数法和潜在生态风险指数法评价我国工矿业地及周边土壤中Cd、Pb、Zn、Cu、As的污染情况、分布特征及行业特征. Meta分析随机效应模型的计算结果表明,与土壤背景值相比,我国工矿业场地及周边土壤中Cd、Pb、Zn、Cu、As的含量分别增加了897.42%、233.34%、232.34%、196.83%和171.29%.重金属污染分布结果显示,东南沿海及长三角等经济发达地区工矿业土壤污染更严重,北方地区污染较轻,Cd是首要污染物.从行业特征看,化石燃料开采场地及周边土壤中Pb、As含量与背景值差异不显著;有色金属矿开采导致土壤重金属含量显著升高,其中Cd污染十分突出,土壤Cd含量的增幅高达964.40%. 49.21%的有色金属矿区土壤存在极强潜在生态风险;化石燃料开采场区土壤污染较轻,潜在生态...     

浙江海宁电镀工业园区周边土壤重金属污染特征及生态风险分析

以海宁市电镀工业园区周边土壤为对象,研究土壤重金属污染特征,并采用Hakanson提出的潜在生态危害指数法对土壤中重金属的潜在生态危害进行了评价.结果表明,海宁市电镀工业园区附近土壤中平均重金属含量低于我国土壤环境质量标准的二级标准,对植物和环境不构成危害性影响.尽管土壤平均重金属浓度较低,但是仍有6个采样点重金属浓度超出土壤环境质量标准的二级标准,超标率达13%,且超标点位置主要位于路边.统计分析结果显示,路边土壤中的Cu和Cd含量显著高于非路边(P<0.05),这说明海宁电镀工业园区周边土壤重金属的累积与道路运输存在密切联系.海宁电镀工业园区附近平均土壤潜在生态危害指数为46.6,表明海宁电镀工业园区附近土壤平均重金属污染程度较低,存在轻微生态危害.然而局部重金属超标采样地块潜在生态危害指数达到220~278,存在中等生态危害,尤其是Cd的生态危害最为严重.     

复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险

测定了上海郊区53个复垦工业场地土壤点位和23个周边河道沉积物点位中8项重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)含量,通过内梅罗指数法和潜在生态风险指数法评价了复垦工业场地土壤和周边河道沉积物重金属污染及潜在生态风险.结果表明,复垦工业场地土壤中8项重金属均不同程度超过二级标准,其中Zn、Cu的点位超标率最为突出,分别达到了47. 17%和43. 40%;周边河道沉积物中重金属含量显著低于复垦工业场地土壤.复垦工业场地土壤重金属内梅罗综合污染指数为11. 41,处于重度污染水平,其中Cu、Zn最为突出;周边河道沉积物重金属内梅罗综合污染指数为1. 26,处于轻度污染水平.从单项潜在生态风险来看,复垦工业场地土壤重金属除Cd(较强)、Hg(较强)、Cu(中度)外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为385. 79,总体处于较强潜在生态风险水平;周边河道沉积物重金属除Hg略高于轻度外,均处于轻度潜在生态风险水平,潜在生态风险指数(RI)为83. 91,总体处于轻度潜在生态风险水平.总之,复垦工业场地土壤重金属Cu、Zn污染较为突出,考虑到毒性响应因素则Cd、Hg更应引起关注;周边河道沉积物重金属污染较轻,处于轻度潜在生态风险水平.     

辽阳工业遗弃区土壤重金属和多环芳烃污染状况分析

对某工业遗弃区土壤中重金属和多环芳烃( PAHs)污染状况进行调查,采用Harkanson“潜在生态危害指数法”及多介质环境目标值评价法对土壤中重金属及多环芳烃( PAHs)进行生态评价.结果表明:该地区的土壤受重金属污染,以汞、铜、锌、镍为重,污染排序为汞＞铜＞锌＞镍＞砷＞镉＞铅＞铬;多环芳烃(PArs)中污染主要以...     

某焦化厂改建用地土壤中PAHs污染及其风险评价

对北京市朝阳区某焦化厂改建用地土壤中16种USEPA优控多环芳烃的污染状况进行分析,并评估其可能造成的污染风险。结果表明:改建用地表层土壤中16种多环芳烃总含量范围为314.65～1 000.09μg/kg,平均值为578.34μg/kg,主要以3环和4环组分为主,特征比值法分析显示其污染主要与石油燃烧及煤和生物质的燃烧相关。基于内梅罗综合污染指数法与毒性当量因子法等评估其生态风险,该区域单种PAHs存在超标现象且其综合污染状况对生态环境存在潜在的危害。此外,对多环芳烃暴露人群分别进行致癌及非致癌健康风险评价,该区域不会对成人及儿童造成明显的非致癌危害且其平均值的致癌风险均可以接受,但最大值的致癌风险超过可接受值,经口摄入及皮肤接触的贡献较大,需要引起重视。     

四川绵竹—阿坝剖面土壤中多环芳烃含量和来源及其生态风险

利用气相色谱与质谱联用仪(GC-MS)对四川绵竹 阿坝剖面土壤中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量及其来源进行了研究,并分析了土壤中PAHs的生态毒性风险.结果表明:研究区冬季和夏季土壤中∑16 PAHs的含量变化范围分别为32.78～1131.57 ng/g和64.5～461.29 ng/g,整体表现为冬季含量高于夏季,且与高程不存在相关性;冬季和夏季土壤中PAHs均主要来源于木材、煤的燃烧,部分采样点受石油燃烧污染;将土壤中多环芳烃苯并[a]芘的毒性当量(Bapeq)与荷兰目标值(32.96 ng/g)进行比较,结果显示夏季PAHs基本无潜在生态毒性风险,而冬季高度脆弱地区存在一定的潜在生态毒性风险.     

上海市典型工业用地土壤和地下水重金属复合污染特征及生态风险评价

针对上海市3类典型工业用地（化工、金属加工和危废治理）土壤和地下水中有毒有害6种重金属（As、Cd、Cr、Pb、Hg和Ni）的污染程度、分布特征和生态风险效应开展了分析和评价.结果表明,3类工业用地30个潜在污染区域土壤和地下水均受到重金属污染,Cd、Cr、Pb、Hg和Ni在表层土壤中存在明显累积,As、Cr、Pb和Ni在地下水中存在明显累积,土壤中重金属含量和变异系数随着垂直深度的加深而逐渐降低,表明受人类活动扰动影响趋小.不同重金属污染来源不同,土壤中Cr和Hg主要来源于金属加工和危废治理业,Cd、Pb和Ni在3个行业土壤中均有累积;地下水中As主要来源于化工和危废治理行业,Cr主要来源于金属加工行业,Ni主要来源于金属加工和危废治理行业,Pb在3个行业地下水中均有累积.金属加工行业土壤和地下水内梅罗综合污染指数最高,重金属Cr、Pb和Ni存在明显的水土复合污染现象,可能与土壤重金属含量、迁移性和企业管理水平有密切关系.土壤和地下水重金属潜在生态风险处于轻度~中度范围,土壤中重金属Hg和Cd的潜在生态风险水平较高,主要受重金属毒性影响,地下水中重金属Ni的潜在生态风险水平较高,主要受重金属含量影响.     

电石渣堆放场重金属生态风险评价与成因分析

为了解电石渣堆放场重金属潜在生态风险和成因,选择天津市某电石渣堆放场为研究对象,通过现场采集电石渣样品和土壤样品,利用地累积指数和潜在生态风险评价方法对土壤重金属Cr,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb,As,Hg含量进行分析.结果表明,场地内Zn,Cu,Cr平均值与天津市土壤背景值十分接近,地累积指数分布在-1.60~-0.10之间,不存在重金属污染现象;Ni,Pb,As地累积指数最大值小于1.00,存在个别点位轻微污染,Cd最大地累积指数为1.20,存在轻度污染现象,Hg地累积指数最大值为4.20,属于“重度污染”.Cr,Ni,Cu,Zn,Pb,As潜在生态风险低,经过因子分析,主要反映了成土母质对土壤重金属含量的影响;Cd,Hg局部位置具有较高~极高潜在生态风险,是场地内重点关注的潜在污染源,主要受电石渣,煤渣堆放对土壤重金属的淋滤作用和化学抑制作用影响.     

某大型砷渣场地土壤As污染特征及生态风险评价

为精确识别大型污染场地土壤污染特征并评价其生态风险,以我国某大型砷渣场地为研究对象,采集场地土壤样品184个、周边农田土壤样品101个和砷渣样品14个,选择场地中特征污染物As,采用多元统计学、地统计学、地累积指数以及潜在生态风险系数等方法揭示研究区As污染特征和生态风险程度.结果表明,场地土壤、农田土壤及砷渣中As含量的平均值分别为1 333. 0、358. 1和17 316. 1 mg·kg~(-1),其污染程度均远高于国家土壤环境质量Ⅲ级标准.污染物垂向分布特征及3维空间分布范围结果显示,As在各土壤剖面深度内均有不同程度的累积,具有一定的空间异质性,场地表层土壤污染较为严重,场地土壤样点中As含量明显高于周边农田土壤.潜在生态危害系数评价结果表明,各土层的潜在生态危害系数平均值均超过了100,场地土壤和周边农田土壤所有样点中等危害程度以上的样点累积比例分别达到58. 21%和61. 39%,表明该场地及周边农田土壤区域存在着比较严重的生态环境风险.     

海螺沟植物和积雪中有机磷酸酯的分布及来源

为研究大气传输以及干湿沉降对偏远地区环境中有机磷酸酯(OPEs)含量及分布的影响,本研究以海螺沟景区为例,采集了海螺沟的植物和积雪样品,用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)定量分析了样品中7种典型有机磷酸酯[磷酸三丁酯(Tn BP)、磷酸三氯乙酯(TCEP)、磷酸三氯丙酯(TCPP)、磷酸三(2,3-二氯丙基)酯(TDCPP)、磷酸三苯酯(TPh P)、磷酸三丁氧乙酯(TBEP)和磷酸三异辛酯(TEHP)]的含量及分布特征.结果表明,海螺沟景区常见的9种植物中7种OPEs(Σ7OPEs)的含量(以DW计)水平在43. 1～1 050. 8 ng·g-1之间,其中TBEP和TPh P含量最高,分别占Σ7OPEs总含量的36%～70%和24%～80%.冰川积雪中主要污染物与植物中一致,TBEP含量最高,占Σ7OPEs总含量的47%,其次为TPh P,占24%.采用Grads、后向轨迹模型及历史风向数据分析得出海螺沟环境显著受到人类活动扰动,其OPEs主要受来自成都方向和云南昭通与宜宾、泸州、西昌交界处方向的大气传输的影响,需要进一步研究其环境行为并加强城市污染控制.     

桂林市菜地土壤和蔬菜铅含量调查与污染评价

从桂林市采集566个蔬菜样品以及相对应的160个菜地土壤样品,同时还采集了背景土壤样品32个,测试其w(Pb),结合GIS制图和数理统计,对土壤铅空间分布特征、土壤和蔬菜中Pb的含量与富集特征进行了分析. 结果表明:桂林市土壤w(Pb)空间差异大,呈西南低、东部和北部高的特点;桂林市菜地土壤w(Pb)的范围、算术平均值和几何平均值分别为10.14～249.00、43.80和38.62 mg/kg,与背景土壤相比,菜地土壤铅积累显著(P为0.001). 蔬菜(以鲜质量计)中w(Pb)范围、中值和几何平均值分别为0.001～1.425、0.050和0.042 mg/kg,综合超标率为6.71%;叶菜类蔬菜w(Pb)显著高于根茎类和瓜果类,甘蓝、萝卜、西红柿和豆类的抗铅污染能力最强,而辣椒和茼蒿的抗铅污染能力则较差;桂林市居民人均通过蔬菜消费摄入铅的量为13.0 μg/d,不存在明显的健康风险.      

西安市秋冬季市区与山区微生物气溶胶组成特征及来源

为探究城市市区与山区微生物气溶胶组成特征及来源,在西安市市区(城区和郊区)及南郊山区设立3个采样点,采集细颗粒物、土壤及叶片样本.通过高通量测序法,解析不同采样点真菌与细菌群落结构,考察其时空变化特征;使用Source Track源解析技术对空气中微生物进行来源分析.结果表明,不同采样点真菌、细菌菌属差异较大,说明地理位置对空气中微生物的群落结构影响显著;冬季市区检测出较多的潜在真菌致病菌和细菌致病菌,且具有较高的相对丰度和多样性.通过源解析技术发现,在局部源叶片和土壤中,叶片表面微生物是空气中微生物的主要潜在源,且秋季叶片对空气中微生物的贡献率高于冬季.本研究不仅为空气中生物气溶胶的溯源研究提供了一定基础,也为深入了解大气中微生物污染特性和为我国空气环境质量评价与疾病预防提供一定的科学依据.     

青岛及崇明岛食用鱼和鸭中共平面多氯联苯与多氯萘的研究

利用HRGC-HRMS测定了青岛海鱼和上海崇明岛淡水鱼、鸭样品中共平面多氯联苯(co-PCBs)和多氯萘(PCNs)(均以脂肪计)的质量分数,并根据每日摄取量可能带来的健康风险进行了初步探讨. 青岛海鱼中w(co-PCBs)和w(PCNs)平均值约为4 041和225 pg/g,崇明岛淡水鱼约为3 318和640 pg/g. 崇明岛鸭肉中w(co-PCBs)和w(PCNs)平均值分别约为966和43.8 pg/g. 青岛海鱼中PCNs同系物组成(以5-CNs和3-CNs为主)与崇明岛淡水鱼完全不同. 与国内外其他地区鱼和家禽相比,其污染物含量均较低. 所有样品中co-PCBs的毒性当量浓度(WHO-TEQ)为0.68～11.40 pg/g,PCNs的毒性当量浓度(WHO-TEQ)为0.001～0.210 pg/g. 根据当地人群的饮食习惯,两地人群co-PCBs和PCNs每日摄入量远低于WHO对普通人群规定的每日容许摄入量,因此不会对人群健康产生严重的负面效应.      

贵州地氟病与碘缺乏病区环境中氟和碘的研究

为查清贵州地氟病与碘缺乏病病源,对这两种地方病区地质环境及食物中氟与碘的含量进行研究.结果表明:高氟燃煤、磷块岩及富氟岩石是产生地氟病的氟源,其致病途径主要是高氟燃煤对室内空气与食物造成氟污染,其次是富氟岩、矿经风化形成富氟土壤,使其上种植的食物含氟高,从而产生氟中毒.碘缺乏病的病源是病区岩石中贫碘,导致土壤、水体及食物中碘低而致病.并探讨了这两种地方病在贵州呈互补性分布,是由氟与碘的地球化学性质相似性及贵州省岩石地层分布的地域性所引起的.      

杭州北里湖春、夏季大气氮、磷沉降研究

采集与分析了杭州北里湖2010年2月-7月这半年中干湿沉降,并计算了大气TN,TDN(总溶解氮),TP和TDP(总溶解磷)的干湿沉降通量的基础上完成的.结果表明,在北里湖地区N沉降以湿沉降为主,占61.5%,并且N沉降中主要是TDN,平均值86.7%;P沉降以干沉降为主,占61.2%,TDP占49.1%.湿沉降中TN时北里湖的富营养化有一定影响,而TP的影响比较小.TN,TP湿沉降通量与降水量相关度比较高,但TN,TP沉降通量月际变化幅度却比较小,平均为427.45和5.96 kg/km2.后3个月中TDN沉降通量低于前3个月,有利于减轻北里湖的富营养化.通过与太湖地区N,P沉降的比较,发现城市环境对N,P沉降影响很大.     

临汾市蔬菜中滴滴涕和六六六的残留与风险评价

通过采集临汾市居民普遍食用的10种蔬菜,利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行检测.研究结果表明,滴滴涕和六六六在10种蔬菜中均有检出,∑DDTs的残留量为1.67~6.68 ng·g~(-1),∑HCHs的残留量为0.43~4.75 ng·g~(-1),其中含量最高的是西葫芦(∑_(10)OCP为(8.73±0.75)ng·g~(-1)).采用农粮组织和世界卫生组织(FAO/WHO)规定的可接受的每日摄取量(ADI)来进行暴露量分析,平均而言,各年龄段人群对γ-HCH和DDTs的日均口摄暴露量(EDI)值远低于FAO/WHO所规定的ADI值.由于食物残留浓度、个体体重及膳食结构变异较大,导致个体暴露水平差别较大,儿童的EDI值要高于同性别的其他年龄段人群,同一年龄段女性的EDI值普遍高于男性.通过美国环境保护局(USEPA)提出的潜在风险评价,对致癌和非致癌的健康危害分别进行评价,在目前的消费量下临汾居民食用蔬菜引起的非致癌风险较低,食用蔬菜而摄入的HCHs对人体具有潜在的致癌风险,其中儿童作为易感人群的致癌风险更高.     

福州城郊冬夏两季大气中HCHs和DDTs分布特征

2010年冬、夏两季,利用大流量采样器采集了福州市大气样品,并用气相色谱-电子捕获检测器(GC-mECD)分析其中六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)残留水平、分布特征及来源.结果表明,大气ΣHCHs浓度范围为28.04~413.0 pg/m3,总体而言,城区高于郊区,夏季高于冬季,气相高于颗粒相;气相中HCHs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;夏季气相中HCHs浓度显著高于颗粒相,而冬季气相与颗粒相中HCHs浓度基本相当.4种HCHs异构体中,气相与颗粒相中均是δ-HCH相对含量最高.大气ΣDDTs浓度范围为146.5~897.8 pg/m3,总体而言,郊区高于城区,冬季高于夏季,颗粒相高于气相;气相中DDTs浓度夏季高于冬季,颗粒相中则相反;冬季颗粒相中DDTs浓度显著高于气相,而夏季颗粒相与气相中DDTs浓度无显著差异.4种DDTs异构体/同系物中,气相中o,p′-DDT的相对含量最高,颗粒相中o,p′-DDT和p,p′-DDT相对含量较高.来源解析表明,福州城郊大气中HCHs非历史污染,存在林丹的使用或输入;大气中可能存在DDTs输入,并可能有大量三氯杀螨醇的输入.     

唐山市和北京市夏秋季节大气VOCs组成及浓度变化

2007年和2008年6～9月,利用前级浓缩-气相色谱/质谱法,对唐山市大气中挥发性有机物的组成及浓度变化进行了采样分析研究.2008唐山市大气VOCs平均浓度为163.5×10-9C(碳单位体积比,下同),其中饱和烷烃占45.9%、芳香烃占29.9%、烯烃占5.9%、卤代烃占18.8%;相对2007年同期唐山大气VOCs平均浓度340.4×10-9C下降了51.9%,苯系物下降幅度最大为66.5%,卤代烃中工业排放的二氯苯浓度有所上升;2008唐山市大气VOCs比同期北京大气VOCs浓度低8.5%,奥运时段VOCs变化表明,唐山市大气VOCs除交通源外工业排放也是大气污染的重要来源.