普宁土壤重金属的生态风险与健康风险评价

文章以普宁市4种不同土地利用类型的土壤为研究对象,运用潜在生态风险指数法和健康风险评价、克里金插值等对Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Zn、Cr 8种重金属的潜在生态风险和健康风险进行了研究。结果表明:(1)研究区表层土壤Hg、Cd、As、Cu、Pb、Ni、Zn、Cr平均含量分别为0.104、0.051、5.49、9.05、42.5、11.5、56.6、25.6 mg/kg,其中Hg、Cd、Pb、Ni、Zn的均值超过了广东省背景值。(2)研究区综合潜在生态风险指数(RI)变化范围为34.06～1 299.33,均值为179.08,说明全区具有中等强度的生态风险,不同土地利用类型的RI为建设用地耕地林地园地,Hg、Cd是潜在生态风险最大的2个贡献因子。(3)Hg、Cd、Cu 3种重金属的生态风险高值区主要分布在研究区北部和中部城区,As的生态风险高值区主要分布在研究区中部城区及南部农场地区。(4)研究区总非致癌风险指数(THI)小于1,不存在非致癌健康风险,4种土地利用类型的HI表现为建设用地林地园地耕地,As、Pb、Cr是各土地利用类型非致癌风险最大的3个贡献因子。(5)各土地利用类型As对儿童和成人的致癌风险指数(CR)大于US EPA推荐的土壤治理标准(10~(-6)),Cd和Cr的CR则小于10-6。4种土地利用类型的TCR表现为建设用地林地园地耕地,As也是各土地利用类型最主要的致癌风险因子。     

基于源导向的土壤重金属风险评价及管控因子分析

量化重金属来源风险可以识别主要污染源,为减轻土壤重金属对生态和人类健康风险提供科学依据.以桂北某铅锌矿流域浅层土壤为研究对象,利用潜在生态风险评价（RI）和人体健康风险评价（HRA）进行生态和人体健康风险评价,利用绝对主成分-多元线性回归受体（APCS-MLR）模型和随机森林模型进行土壤重金属源解析,最后结合RI、HRA和APCS-MLR组成联合风险评价模型量化土壤重金属来源风险.结果表明,ω（Pb）、ω（Zn）、ω（Cu）和ω（Cd）均值分别为342.77、693.34、61.27和3.08 mg·kg^-1,含量均超出农用地土壤环境筛选值,存在一定程度的污染;Pb、Cr和As是主要健康风险影响因子,对儿童的健康风险要高于成年人;源解析结果识别出矿山开采活动（来源Ⅰ）、成土母质及原生地层（来源Ⅱ）和未知源,其中Pb、Zn、Cu和Cd主要由来源Ⅰ,Cr和As主要由未知源和来源Ⅱ贡献;土壤重金属来源风险评价结果表明,潜在生态风险和非致癌风险主要由来源Ⅰ和来源Ⅱ贡献,而致癌风险主要由未知源贡献;未知源在来源解析和风险评价均占有较高比例,应对其进一步研究,为土壤重金属防治提供科学依据.基于源解析的联合风险评价模型,注重不同来源的风险特征,精准查明高风险污染源,是一种更为合理可靠的风险评价方法.     

不同土地利用类型土壤重金属生态风险与人体健康风险

采集龙口市北部平原区5种土地利用类型表层土壤,检测5种重金属(Cu、Pb、Zn、Cd和As)的含量.在初步了解土壤重金属污染状况的基础上,利用调整评估阈值以后的Hakanson潜在生态风险评价模型和修正参数后的健康评估模型,评价该区由土壤重金属引起的潜在生态风险和对人体健康带来的风险.结果表明,本研究中的5种重金属含量均超过背景值;Cd元素的潜在生态风险高而复杂,在水浇地、果园和裸地中主要为二级风险,城市工业用地和采矿用地以重度风险为主,As元素在每种地类中一级和二级风险基本相当,其余3种重金属各地类的轻微风险面积占比都在70%以上; 5种元素的综合生态风险在除裸地外的地类中多为三级风险,城市工业用地及采矿用地四级风险的面积占比相对较大;该区5种土壤重金属对人体健康存在非致癌和致癌风险,成人和儿童由Pb元素引起的非致癌风险以经口摄入为主要途径,且致癌重金属As对这两类人群的致癌风险的暴露途径亦是经口摄入.     

江西省主要城市土壤重金属污染及风险评价

该研究分析了江西省8个主要城市（南昌、九江、上饶、景德镇、抚州、宜春、吉安、赣州）中农业用地、生活用地和工业用地的150个表层土壤样品中重金属的污染特征。采用主成分分析（PCA）和正定矩阵因子模型（PMF）分析土壤重金属的潜在污染来源,并运用综合污染指数法、地质累积指数法、潜在生态风险指数法和人体健康风险评估对土壤重金属暴露的生态风险和健康风险进行评价。结果表明：南昌市土壤中镉中值含量（Cd,0.74 mg/kg）是江西省背景值的6.7倍,九江市土壤中汞中值含量（Hg,2.4 mg/kg）是其背景值的30倍。PCA和PMF分析表明,农业用地土壤重金属的主要来源为施肥（磷肥、有机肥）等农业活动;南昌市和抚州市的生活用地和工业用地土壤重金属的主要来源是城市生活垃圾和交通运输等人为活动;而赣州市、九江市、景德镇市和上饶市的生活用地和工业用地土壤重金属主要来源是矿业开采、金属冶炼、煤炭燃烧等工业活动。综合各生态风险指数评价的结果,江西省主要城市表层土壤重金属的生态风险较低,属于轻微污染,其中以Cd和Hg为主要风险元素。对于人体健康风险,生活用地土壤重金属经口摄入的总危害商（∑HQ）为1.56,...     

填埋场长期渗漏的环境风险评价方法与案例研究

填埋场的长期渗漏是由于防渗膜老化、导排层淤堵等原因,导致填埋场封场后渗滤液渗漏量增加的现象. 为分析渗滤液长期渗漏对填埋场环境风险的影响,采用Landsim-HELP耦合模型进行渗漏源强计算和污染组分迁移转化计算. 在此基础上,以致癌风险和非致癌风险为渗滤液渗漏的环境风险表征,采用剂量-效应模型对风险值进行计算. 最终构建了基于Landsim-HELP耦合的填埋场长期渗漏的环境风险评价模型,并将其用于山西省某工业固体废物填埋场渗漏风险研究. 结果表明:①短期(0~100 a)内,在CLTP(考虑长期性能衰减)和NCLTP(不考虑长期性能衰减)情景下,渗滤液渗漏的环境风险无明显差异, 并且二者的风险值均低于可接受风险水平;而长期(>100~1 000 a)状态下,2种情景的风险值差别较大,其中CLTP情景下的风险为NCLTP情景下的7倍左右,并且主要体现为Cr(Ⅵ)的致癌风险(10-4). 采用Monte Carlo方法分析风险结果的不确定性,其中Cr(Ⅵ)致癌风险值的不确定性为6.7,Cr(Ⅵ)和TCr的非致癌风险评价结果的不确定性分别为2.3、2.1.      

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...     

基于总量与形态的矿区周边土壤重金属生态风险与健康风险评估

采集了龙岩市某矿区周边表层土壤及配套农作物样品,在分析土壤Pb、Cd和As等3种重金属总量和形态的基础上,采用Hakanson潜在生态风险评价法、基于地球化学统计学划分生态风险等级的方法以及符合我国人体暴露特征参数的健康风险评价法,开展了土壤重金属Pb、Cd和As的生态风险与人体健康风险评估.结果表明,研究区土壤重金属...     

海沟河小流域耕地土壤重金属污染与生态风险评价

为了解海沟河小流域耕地重金属污染现状,采集海沟河小流域耕地表层土壤样品,采用反距离权重插值方法,结合遥感影像解译和ArcGIS地统计方法,分析海沟河小流域耕地重金属Cd、Pb、Hg、Cu、As浓度分布。结果表明:Cd、Pb、Hg、Cu、As平均浓度分别为0.307、23.422、0.041、21.544和12.235 mg∕kg,均高于黑龙江省土壤背景值;Cd浓度超过GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准,其余重金属浓度均满足一级标准。重金属空间分布为As浓度自东向西逐渐减小;Cd浓度与As相反,为自东向西逐渐增大。采用潜在生态风险指数法对耕地重金属潜在生态风险进行评价,结果表明,Cd、Hg的潜在生态风险等级分别为高度和中等,Pb、Cu和As为轻度,海沟河小流域耕地潜在生态风险为中等。     

香河县农田土壤重金属污染生态与健康风险评价

为系统研究河北省香河县农用地土壤重金属污染状况,网格法采集了288个点位的表层（0~20 cm）土壤样品,分析土壤样品中Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、As、Cu和Zn这8种土壤重金属的分布特征,并采用单因子指数、内梅罗综合污染指数、地累积指数、潜在生态风险指数和人体健康风险指数评估其污染状况、生态风险和健康风险.结果表明：①香河县土壤重金属含量均低于筛选值,但存在较强的空间变异;富集因子分析表明有20.74%的Hg和0.33%的Cd呈显著污染,68.56%的Hg和20.40%的Cd呈中污染,其余重金属处于无~弱污染水平.②内梅罗综合污染指数超标率为8.68%,主要以点状分布在香河县西部与中部.③地累积指数评价表明土壤Cd、Pb和Zn污染相对严重,Hg污染最严重,达到中度污染及以上的点位占比为46.50%.④潜在生态风险指数表明土壤以中等和强潜在生态风险为主,占比分别为46.15%和37.46%,有1.34%点位达到极强潜在生态风险等级,达到中等及以上潜在风险程度的重金属为Cd和Hg.⑤土壤重金属健康风险较低,经任何暴露途径产生的非致癌风险大体均可以接受.相对而言,土壤Cr、As和Pb是各乡镇非致癌风险最大的3个贡献因子,土壤As是各乡镇主要的致癌风险因子.土壤重金属对儿童引起的健康风险高于成人,食物摄取为主要暴露途径.建议香河县针对各乡镇产业布局和土壤重金属含量、生态和健康风险差异,采取对应措施加强防控.     

新疆喀什市城乡交错带耕地土壤重金属污染风险评价

从新疆喀什市城乡交错带采集20个耕地土壤样品,测定其中Cd、Cr、Ni和Pb等4种重金属元素的含量。采用内梅罗污染指数(NPI)、潜在生态风险指数(RI)、生态风险预警指数(IER)以及健康风险评价模型,对耕地土壤重金属的污染及生态、健康风险进行评估。结果表明:1)研究区耕地土壤Cd、Cr、Ni和Pb平均含量分别超出新疆灌耕土背景值的3.25,1.55,1.1,1.29倍,Cd呈现中度污染,Pb、Cr和Ni呈现轻度污染,NPI呈现重度污染。2)各重金属元素单项生态风险指数平均值从大到小依次为:Cd>Pb>Cr>Ni,均处于轻微风险水平。耕地土壤RI呈现轻微生态风险,IER呈现中等预警态势,Cd对NPI和RI的贡献较大,是耕地土壤主要的污染因子。3)耕地土壤4种重金属通过3种暴露途径的非致癌风险熵(HQ)与非致癌风险指数(HI)均小于安全阈值范围,属于可接受风险水平。Cr是最主要的非致癌风险因子,研究区耕地土壤中Cr对人体的健康风险应当引起重视。     

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.     

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.     

基于Monte Carlo模拟的潜在生态危害指数模型及其应用

基于农田土壤重金属污染风险评估系统的随机性和不确定性,将Monte Carlo模拟技术引入Hkanson潜在生态危害指数法中,构建了潜在生态危害指数随机不确定模型,提出了风险等级判别方法,并将其应用于合肥市庄墓镇农田土壤重金属(Cr、Cu、Pb、Zn和As)污染风险的评估. 结果表明:除Cr属轻微污染外,农田土壤中Cu、Pb、Zn和As均为中等污染水平,综合污染指数(C_d)属中等污染水平,相应概率为98.58%;除As为中等潜在生态风险外,其他4种重金属均属轻微风险等级,潜在生态危害指数(RI)属中等风险水平,概率为91.18%.      

基于蒙特卡罗模拟的土壤环境健康风险评价:以PAHs为例

为获得更为合理的健康风险评价结果,并辨识对健康风险影响最大的因素,基于蒙特卡罗随机模拟,运用概率风险评价模型,定量评估了中国上海某居民区土壤中16种PAHs对居民的健康风险水平,并对各参数进行敏感性分析.结果表明,土壤中PAHs造成的健康风险服从对数正态分布,总的致癌风险为3.43×10~(-5)±2.63×10~(-5),最小值为8.10×10~(-7),最大值为2.39×10~(-4),超过10-6的概率为95%,超过10~(-5)的概率为75%,超过10~(-4)的概率小于5%;总的危害商为4.74×10~(-2)±3.42×10~(-2),不超过1,风险较小;在7种具有致癌效应的PAHs中,苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和苯并(a)蒽是总致癌风险的主要贡献物质,贡献率分别占60.41%、26.84%和6.56%;3种暴露途径中,经口途径是造成致癌风险的主要途径,贡献率为73.22%;对于总致癌风险,人体暴露参数中每日土壤摄入量、暴露周期、暴露皮肤面积敏感度较大,分别为58.35%、50.21%和20.51%;体重具有负敏感性,敏感度为-11.66%.     

基于棕地的居民小区土壤重金属健康风险评价

以河南省某市不同类型的棕地居民小区为研究对象,采集土壤样品,测定重金属(As、Hg、Cd、Pb)含量,采用美国环境保护署(US EPA)推荐的健康风险模型对其展开健康风险评价.结果表明,棕地居民小区土壤重金属含量和健康风险比原棕地有了明显改善,但均高于非棕地居民小区;各小区土壤重金属的HQ和HI均小于1,不存在非致癌健康风险;CR和TCR略超过US EPA推荐的土壤治理标准,但低于一些专家所提出的宽松标准,存在致癌风险的可能;儿童4种重金属的HI大于成人,约相当于成人的7倍左右.HQAs对HI的贡献率在75%左右,CRAs对TCR的贡献率在80%左右,As是最主要的非致癌和致癌风险因子.     

基于地球化学基线的土壤重金属污染风险评价

在实地采样分析的基础上,采用标准化方法确定浑河冲洪积平原表层土壤中Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、As、Cd这七种重金属的地球化学基线,分别以土壤环境背景值和地球化学基线为参比值,结合müller地积累指数法和Hkanson潜在生态风险指数法对污染现状和潜在生态风险进行评价。结果表明:其中Pb和As污染较为严重,七种重金属均具有不同程度的潜在生态风险,Cd是具有相对较高潜在生态风险的污染因子,45%采样点土壤多种重金属的潜在生态风险达到中等。     

基于总量及形态的土壤重金属生态风险评价对比:以龙岩市适中镇为例

以龙岩市适中镇为例,在蓝田-洋东一带采集110个表层土壤样品和61件农作物样品,测试了其中重金属元素Pb、Cd、As的总量,分析了土壤中3种重金属的形态分布规律,结合研究区特定农作物吸收重金属的特征,以重金属赋存形态及其生物可利用性为评价指标,根据地球化学统计学分析原理,建立了基于形态的土壤重金属生态风险评价的新方法,利用新方法评价了土壤重金属的生态风险,并与传统的潜在生态风险指数法(RI)的评价结果进行了对比.结果表明,蓝田-洋东一带的土壤重金属是以自然地质成因为主,人为干扰作用较弱的典型区域.全区基本无重金属Pb、As污染,Cd是最主要的污染因子,污染强度较低.Pb、Cd、As主要以残渣态形式赋存,除残渣态以外的4种生物可利用形态的占比排序为Cd(53.28%)Pb(43.28%)As(30.71%).工作区土壤重金属总量-形态-作物吸收量三者之间的相关分析和回归分析表明,土壤重金属的总量与活动性高的离子交换态、碳酸盐结合态等形态的相关度低,甚至表现为非线性相关关系.离子交换态是对薏米和水稻吸收重金属Pb、Cd、As影响最大的形态.从生物可利用的角度来说,基于形态的生态风险评价新方法相比于传统的基于总量的潜在生态风险方法,评价结果更加准确.     

基于污染场地土壤中重金属人体可给性的健康风险评价

模拟测试土壤中重金属在人体胃肠系统中的溶解量(即人体可给量),并以此作为暴露剂量进行健康风险评估,能在一定程度上克服基于总量评估导致结果过于保守的问题. 该文综述了国内外目前已有的可给性测试方法,着重介绍了PBET(physiologically based extraction test)、SBET(simplified bioaccessibility extraction test)、RIVM(rijksinstituut voor volksgezondheid en milieu)及UBM(the unified bioaccessibility method)这4种常用方法的原理及主要参数取值;对目前测试方法在参数(pH、提取时间、提取液组分)取值、模拟过程与环境(消化过程、模拟环境、食物、微生物)存在的问题进行了分析;进一步介绍了基于重金属人体可给性的健康风险评估方法. 建议应在以下4个方面进一步开展研究:①基于我国人体胃肠生理特征建立土壤中重金属可给性的标准测试方法;②研究影响重金属可给性的关键因素并建立经验预测模型;③结合in vivo测试,验证方法的准确性,耦合结肠癌细胞跨膜转运测试模型,研究测试重金属的人体有效性的标准方法;④建立基于重金属可给性的层次化风险评估方法,完善现有风险评估技术导则.      

基于模糊化的长株潭地区地下水重金属健康风险评价

健康风险评价是表征环境污染物对人体健康危害程度(或致死)的一种风险评价方法. 主要研究了长沙、株洲和湘潭三市地下水由于重金属污染而造成的人体健康风险. 采用模糊化原理将评价标准分为6个等级,即低风险、低～中风险、中风险、中～高风险、高风险以及极高风险,可直观地反映地下水中重金属所致健康危害的风险水平. 结果表明:2002—2006年长沙、株洲和湘潭三市地下水重金属所致健康风险水平较高;致癌重金属比非致癌重金属所致个人年均风险值大,其所致健康危害的风险大小依次为Cr6+＞As＞Cd;在重金属所致健康危害的总风险水平中,2002—2006年长沙的个人年均风险值处于逐年降低的趋势,而湘潭和株洲的个人年均风险值都出现了先增高后降低的趋势,这可能是由于近年来长株潭地区加强了地下水的监测与污染防治工作所致.