典型场地土壤重金属含量特征及健康风险评价

典型场地土壤重金属含量特征及健康风险评价

徐虹砚

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摘要：本文以河北某工业场地为研究对象，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法评价研究区域土壤重金属（砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）和汞（Hg））的污染程度，并分析不同暴露途径下对不同人群（儿童、成人）造成的潜在健康风险（致癌和非致癌风险）。结果表明：各采样点各采样深度均有重金属污染物检出，但污染物浓度符合我国建设用地土壤污染风险管控标准；各采样点及各采样深度均处于无污染状态（包括单种重金属污染及复合污染），且污染程度与土壤深度之间无相关关系。生产车间复合污染指数（0.111）在各区域中相对最高，但仍远低于污染状态临界值。各类人群所受健康风险均低于专家建议风险临界值（1×10-4），手口摄入是各类风险的主要摄入途径。

关键词：土壤；重金属；污染评价；健康风险

引言

土壤是地理环境的重要组成要素，是人类赖以生存的资源载体，与生物多样性和人群健康休戚相关。近年来，随着工业化和城镇化的快速推进，人类活动范围逐渐扩大，致使污染物进入土壤，大量重金属在土壤中富集，对水资源、生态系统和大气造成了一定程度的影响，土壤重金属污染事件时有发生[1]。重金属具有不易降解、潜伏期长、隐蔽性强等特点，主要包括镉（Cd）、铅（Pb）、铬（Cr）、汞（Hg）、铬（Cr）、砷（As），其通过食物链富集和转运到人体内，对人类的身体健康产生了严重的危害。因此，评价工业企业周围土壤重金属的污染情况以及对人类所产生的健康风险，对于保护人类健康、促进生态环境可持续发展具有重要意义。

1材料与方法

1.1 研究区概况

选取沧州北部工业区某工业企业作为研究对象，总占地面积约为37000平方米。企业在取得土地使用权后对此地块进行了垫土（垫土厚度1-2m），随后，经过平整压实开展了厂区内的地面硬化。2018年企业曾开展过对厂区周边200m处的土壤检测，未发现超标现象。

1.2 样品采集

在收集到的企业资料的基础上，通过现场勘察和污染识别结果，把可能存在潜在污染源的区域作为潜在污染区，同时再综合考虑污染源分布、污染物类型、污染物迁移途径、区域污染可能性等条件，确定了企业2021年度的重点监测区域。根据实际情况，同时考虑到采样的全面性、代表性和经济性，在企业厂界内的不同深度的土壤进行采集，现场一共对24个点位进行采样，所有采样点至少在3个深度进行采样，共涉及4个布点区域（生产车间A、储罐区B、水资源收集处理区C、危废间D），根据土壤采样点布点原则每个布点区域土壤采样点数量不少于2个。其中危废间占地面积较小，故该区域布设1个土壤采样点，储罐区面积较大，布设3个土壤采样点，其他各布点区均设置2个土壤采样点，另外在该地块东侧厂区围墙外上游方向布设1个背景点监测点。因此本地块共布设8个土壤采样点，其中3个为水土共用点。

2结果分析

2.1 土壤重金属污染分布特征

本研究基于不同土壤深度（0-0.5m、0.5-3.0m、3.0-3.5m）进行重金属污染物采样检测，As、Cd、Pb、Hg和Cu在各土壤深度均有检出，但均低于我国建设用地土壤污染风险管控标准（GB 36600-2018）中第二类用地重金属污染物土壤污染风险筛选值（以下简称风险筛选值）。以风险筛选值作为单因子污染物评价标准，量化不同土壤深度下各重金属污染物污染程度。各采样深度下各重金属污染物Pi介于0.00-0.15之间，均处于无污染状态，远低于轻微污染临界值（Pi=1）。Pb污染程度相对较高（Pi介于0.09-0.12之间），其他污染物污染程度依次为Cd、Pb、Hg和Cu。各采样点不同采样深度PN相近，表明各采样点垂直土壤深度下污染程度相差不大，污染程度与土壤深度之间无明显相关关系。

2.2 土壤重金属污染健康风险评价

所以，研究区域土壤重金属经手口途径摄入的日均摄取量均明显高于皮肤接触日均摄取量。成人在皮肤接触暴露路径下重金属日均摄取量极低，仅为4.48×10-7mg/(kgd)，儿童在2种暴露途径下的重金属日均摄取量高于成人，表明儿童更易受到重金属污染影响。

非致癌健康风险方面，儿童的致癌风险（2.32×10-7）高于成人（6.53×10-8），但总体均远低于专家建议非致癌风险临界值（1×10-4），属于可接受的非致癌风险。各区域非致癌重金属的单项健康风险指数（HQ）和非致癌总风险指数（HI）均小于临界值（HQ=1，HI=1），表明各人群手口摄入和皮肤接触暴露路径下研究区域土壤重金属的日均摄取量均低于参考剂量，即对成人和儿童造成非致癌风险较低。但儿童受到的非致癌风险（HI均值为0.38，下同）高于成人（0.15），这可能与儿童和成人之间生理特征方面的差异及免疫水平相关。不同暴露途径下的成人和儿童非致癌风险存在着显著差异，其中手口摄入暴露途径对HI值贡献率较高（儿童平均为75.5%，成人平均为94.5%），表明手口摄入是重金属非致癌风险的主要途径，皮肤接触暴露途径下重金属对成人存在的非致癌风险极低（0.0087）。

3结论

本研究以河北沧州某工业场地为研究对象，以其功能分区域及不同土壤深度（表层、中层和深层）进行土壤取样，测定土壤中重金属污染物（As、Cd、Cu、Pb和Hg）含量，采用单因子污染指数法和内梅罗综合指数法分析研究区域土壤重金属污染程度，并运用健康风险评价模型探究重金属对儿童和成人的致癌和非致癌健康风险。主要结论如下：（1）各采样点各采样深度各重金属污染物均有检出，但均低于我国建设用地土壤污染风险管控标准（GB 36600-2018）中第二类用地重金属污染物土壤污染风险筛选值（简称风险筛选值）；（2）各采样点各采样深度均处于无污染状态（包括单种重金属污染及复合污染），且污染程度与土壤深度之间无相关关系。A区（生产车间）污染程度相对最高，主要污染来源为As。（3）手口摄入是各类风险（致癌风险、非致癌风险）的主要摄入途径，且各人群所受风险均低于专家建议风险临界值（1×10-4），属于可接受风险。其中儿童所受致癌风险（2.32×10-7）相对较高，主要风险来源为As和Pb。成人所受致癌风险（4.21×10-5）相对较高，主要风险来源为Cd（TCR贡献率为63.2%）。

参考文献

[1]张义，周心劝，曾晓敏，等.长江经济带工业区土壤重金属污染特征与评价[J].环境科学，2022，43(04)：2062-2070.

[2]上官宇先，黑儿平，曾祥忠，等.水旱轮作稻田土壤与稻米重金属含量关联分析及健康风险评价[J].中国稻米，2022，28(03)：26-33+41.

[3]张双银，吴琳娜，张广映，等.都柳江上游沿岸喀斯特地区土壤重金属污染及健康风险分析[J/OL].环境科学学报，2022，1-14.