【S市经济开发区表层土壤中重金属含量及其健康风险评估实证探究4500字（论文）】

S市经济开发区表层土壤中重金属含量及其健康风险评估实证研究目录TOC\o"1-2"\h\u13393引言 138981材料与方法 2173581.1试验材料 2256881.2样本预处理 2238951.3测定方法 3251421.4评价方法 3176552结果与讨论 3178662.1各采样地重金属含量比较 342182.2各采样地重金属污染评价方法 5121902.3污染指数分级标准 6247142.4各采样地重金属评价 7161053健康风险评估指标公式 8153124结论 1231425参考文献 13摘要：通过原子吸收分光光度法测定宿州市经济开发区表层土壤中Cr、Cd、Pb、Ni、Cu五种重金属的含量，以GB36600-2008建设用地土壤污染风险管控标准［1］作为背景值分析重金属污染情况并根据《建设用地土壤污染风险评估技术导则》［2］评估宿州市经济开发区表层土壤的健康风险。测定得出Cd的平均含量为31.81mg.kg-1，Cr的平均含量为62.17mg.kg-1，Ni的平均含量为32.62mg.kg-1，Pb的平均含量为8.11mg.kg-1，Cu的平均含量为15.91mg.kg-1。表层土壤的重金属Cr元素含量超标，五个采样点均为重度污染。Cr的非致癌健康风险较高，Cd和Cr有一定的致癌健康风险。关键词宿州市经济开发区表层土壤重金属健康风险评估引言土壤是在人类生产生活中不可或缺的重要资源，人类的绝大部分活动都在土壤上进行。随之而来的就是对土壤的污染，尤其是表层土壤。随着现代化和工业化的发展，表层土壤受污染程度愈发严重，尤其是重金属污染。环境保护部和国土资源部2014年全国土壤污染状况调查公报显示，全国土壤总的超标率为16.1％，重度污染比例达到了1.1百分号。其中工业园区的受污染的土壤占了大约30％。由此可见表层土壤中重金属污染情况不容乐观，尤其是涉及工业园区的地区土壤。崔军等［3］指出合肥市经济开发区土壤重金属Zn含量严重超标。谢飞［4］等指出江苏省的五个开发区需要控制好重金属污染源。宿州市位于皖北平原，处于安徽江苏交界，距离山东河南也很近。交通便利，京沪高铁途径此地，利于发展经济[5]。2001年宿州市建立了省级经济开发区，宿州市经济开发区目前面积已经达到了30平方公里，人口也达到了十万人。开发区的东部以发展工业为主，西部以高新技术产业和商贸物流产业为主。工业地区常常伴土壤污染和废弃物污染等环境问题。随着宿州市经济开发区的发展，土壤污染情况不容乐观。工业废水废气、含重金属固体废物等容易造成重金属污染，重金属污染会通过各种途径进入人体，从而造成重金属中毒。为此我国在2014年颁布了《污染场地风险评估技术导则》，并在2019年12月修订，更名为《建设用地土壤污染风险评估技术导则》。本文以宿州市经济开发区的五个样地（新宇药业、医疗废物处置中心、红衫生物、紫金科技、冠军建材）的表层土壤为实验材料，分析了Cr、Pb、Cd、Ni、Cu五种重金属的含量。采用单因子指数法和综合指数法两种方法对宿州市表层土壤中重金属污染现状进行评估，并且按照健康风险评价模型对重金属健康风险进行评估，旨在促进开发区企业重视重金属污染带来的环境危害，保护人类身体健康，并为经济开发区土壤重金属污染防治提供一个研究案例。1材料与方法1.1试验材料土壤采自宿州市经济开发区选择的五个采样点，新宇药业、医疗废物处置中心、红衫生物、紫金科技、冠军建材共采集样品35份。1.2样本预处理在五个采样点使用等距采样法在距离地表10-20cm处采集土壤样本，共采集样品35份，将采集的土壤样品混匀后用四分法缩分至约100g。缩分后的土样经自然风干后，除去土样中的石子、树枝叶和人类的垃圾等异物，用研磨棒研磨，通过0.15mm尼龙筛，混匀后准确称取硝化后土壤样品各1g于聚四氟乙烯坩埚中，经过盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸消解后取下冷却。冷却完毕后洗入50ml的容量瓶中，定容，摇匀，取上清液为待测液。1.3测定方法用TAS-990型火焰原子分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）按照仪器使用说明由低到高的浓度顺序正确测定土壤中Cu、Cd、Cr、Ni、Pb的含量。1.4评价方法使用单因子指数法和综合指数法，以GB36600-2008建设用地土壤污染风险管控标准作为评价背景值，评估宿州市经济技术开发区的土壤重金属污染情况。并且利用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》中推荐的健康风险评价模型来评估土壤重金属含量对人体带来的健康风险。2结果与讨论2.1各采样地重金属含量比较采样地重金属元素含量CdCrNiPbCu新宇药业31.4653.4332.736.6716.45医疗废物处置中心30.8254.2133.166.6714.56红衫生物31.1976.4234.437.5715.46紫金科技32.0264.3731.9412.0715.73冠军建材33.5762.4330.847.5717.37平均值31.81262.17232.628.1115.914筛选值655.790080018000管制值172782000250036000表1各采样地表层土壤重金属含量（单位mg.kg-1）根据测试结果将宿州市经济开发区表层土壤中六种重金属含量的数据列于表1。由表1可知Cd含量最高的是冠军建材，达到了33.57mg.kg-1，含量最低的是医疗废物处置中心，为30.82mg.kg-1，相差2.75mg.kg-1。Cr含量最高的是红衫生物，达到了76.42mg.kg-1，最低的为新宇药业，仅53.43mg.kg-1，相差22.99mg.kg-1。Ni含量最高的是红衫生物，达到了34.43mg.kg-1，含量最低的为冠军建材，为30.84mg.kg-1，相差3.59mg.kg-1。Pb含量最高的是紫金科技，达到了12.07mg.kg-1，最低的是新宇药业和医疗废物处置中心，仅6.67mg.kg-1，相差5.4mg.kg-1。Cu含量最高的是冠军建材，达到了17.37mg.kg-1，最低的是医疗废物处置中心，为14.56mg.kg-1，相差2.81mg.kg-1。根据GB36600-2008建设用地土壤污染风险管控标准，宿州市经济开发区土地为第二类即GB50137规定的城市建设用地中的工业用地，标准中Cd的筛选值为65mg.kg-1，管制值为172mg.kg-1；Cr的筛选值为5.7mg.kg-1，管制值为78mg.kg-1；Ni的筛选值为900mg.kg-1，管制值为2000mg.kg-1；Pb的筛选值为800mg.kg-1，管制值为2500mg.kg-1；Cu的筛选值为18000mg.kg-1，管制值为36000mg.kg-1。2.2各采样地重金属污染评价方法2.2.1单因子指数法单因子污染指数法是利用实测值和筛选值对比来反映土壤中各重金属污染程度的方法。计算公式为：Pi=C公式中Pi为土壤中重金属i的单因子污染指数；Ci为土壤中重金属I的实测值；Cn为重金属i的标准值，本研究采用建设用地土壤污染风险管控标准筛选值，Ci和Cn的单位为mg.kg-1。表2各采样地土壤重金属单项污染指数采样地重金属元素含量CdCrNiPbCu新宇药业0.489.370.0360.00830.00091医疗废物处置中心0.479.510.0370.00830.00081红衫生物0.4813.410.0390.0090.00086紫金科技0.4911.290.0350.0150.00087冠军建材0.5210.950.0340.00940.00094平均0.48810.9060.03580.010080.000878由表2可知，Cd的单项污染指数范围为0.47到0.52，污染指数排序为冠军建材>紫金科技>红衫生物>新宇药业>医疗废物处置中心。Cr的单项污染指数范围为13.41到9.37，污染指数排序为红衫生物>紫金科技>冠军建材>医疗废物处置中心>新宇药业。Ni的单项污染指数范围为0.039到0.034，污染指数排序为红衫生物>医疗废物处置中心>新宇药业>紫金科技>冠军建材。Pb的单项污染指数范围为0.015到0.0083，污染指数排序为紫金科技>冠军建材>红衫生物>新宇药业>医疗废物处置中心。Cu的单项污染指数范围为0.00094到0.00081，污染指数排序为冠军建材>新宇药业>紫金科技>红衫生物>医疗废物处置中心。2.2.2综合指数法单因子指数只能反映各个重金属元素的污染程度，不能全面的反映土壤的综合污染状况。而综合指数法可以反映出土壤重金属污染的综合情况，结果更加的全面。综合指数法的公式如下：P综=PP综是采样点的综合污染指数；pimax为i点重金属污染物的单项污染指数的最大值，p为单因子指数的平均值。2.3污染指数分级标准土壤中的重金属污染划分五个等级，标准如表4所示表3Pi及PN分级标准[6]等级划分范围污染等级污染水平Ⅰ≤0.7<安全清洁Ⅱ>0.7~1.0警戒值尚清洁Ⅲ>1.0~2.0轻度污染产品开始受到污染Ⅳ>2.0~3.0中度污染产品受中度污染Ⅴ>3.0重度污染产品受严重污染采样地重金属元素含量超标率//％综合污染指数土壤污染等级CdCrNiPbCu新宇药业08370006.77V医疗废物处置中心08510006.87V红衫生物012410009.69V紫金科技010290008.15V冠军建材09950007.92V平均0990.6000所以根据单因子指数法可知五个采样点的土壤中Cd，Ni，Pb，Cu的单因子污染指数均为清洁，而Cr的单因子污染指数为均重度污染。而根据综合指数法得出各个检测点的综合污染指数可知:新宇药业为6.77，医疗废物处置中心为6.87，红衫生物为9.69，紫金科技为8.15，冠军建材为7.92。五个采样点均为重度污染。2.4各采样地重金属评价表4各采样地表层土壤重金属超标率及污染等级综合污染程度最低的是新宇药业，其次是医疗废物处置中心，然后是冠军建材，然后是紫金科技，污染程度最高的是红衫生物。五个采样地的综合污染程度均为重度污染。五个采样点的Pb含量都比较低，最高也只有12.07mg.kg-1，比GB36600-2008建设用地土壤污染风险管控标准的筛选值低很多。五个采样点的Cu含量也很低，最高的为冠军建材的17.37mg.kg-1。Cu的含量也远低于筛选值。同样，五个采样点的Ni含量也比较低，最高为医疗废物处置中心，仅34.43mg.kg-1，Ni金属的含量也低于筛选值。五个采样点的Cd含量在30.82mg.kg-1到33.57mg.kg-1之间，单因子污染指数在0.47到0.52之间，对土壤有一定的污染，但量比较低，污染较小。而五个采样点的Cr含量都比较高，最低是新宇药业，为53.43mg.kg-1，最高为红衫生物，为76.42mg.kg-1，单因子污染指数较高。采样点Cr元素超标率最低的是新宇药业，超标837％，最高为红衫生物，超标1241％。宿州市经济开发区表层土壤中Cr元素的污染程度较为严重。3健康风险评估指标公式本文利用《建设用地土壤污染风险评估技术导则》中推荐的健康风险评价模型定量评估宿州市经济开发区表层土壤中重金属给人体带来的不良影响。根据导则中的规定，宿州市经济开发区表层土壤为第二类用地，主要考虑经口摄入、皮肤接触、呼吸吸入三种主要途径。研究区内成人暴露于土壤重金属导致的暴露量计算如下：OISER=OSIR×ED×EF×ABSODCSER=SAE×SSAR×EF×ED×EVPISER=PM10×DAIR×ED×PIAF×(fspo×EFO+fspi×EFI)OISER、DCSER、PISER分别指经口摄入、皮肤接触和呼吸吸入三种途径的暴露剂量，单位为kg土壤.kg-1体重.d-1。参数取值主要来自《建设用地土壤污染风险评估技术导则》中的推荐值，也参考了USEPA的《暴露评价指南》和前人的文献，见表5表5健康风险评估参数[7]参数参数意义及单位取值OSIR每日摄取土壤量/mg.d-1100ED暴露期/a25BW体重/kg61.8SAE暴露皮肤面积/cm23023SSAR皮肤表面接触黏附系数/mg.cm-2.d-10.2EV每日皮肤接触事件频率/次.d-11EF暴露频率/d.a-1250PM10空气中可吸入颗粒物含量/mg.m-30.119DAIR每日空气呼吸量/m3.d-114.7PIAF吸入土壤颗粒物在体内滞留比例/无量纲0.75fspo室外空气中土壤颗粒所占比例/无量纲0.8fspi室内空气中土壤颗粒所占比例/无量纲0.5EFO室外暴露频率/d.a-162.5EFI室内暴露频率/d.a-1187.5AT非致癌效应平均时间/d9125AT致癌效应平均时间/d27740ABSO经口摄入吸收效率因子/无量纲1ABSd皮肤接触吸收效率因子/无量纲0.001土壤中单一重金属经过三种途径暴露后致癌风险计算如下：通过口摄入土壤重金属途径的致癌风险计算公式：CRois=OISER×C通过皮肤接触土壤重金属途径的致癌风险计算公式：CRdcs=DCSER×C通过呼吸途径接触土壤重金属的致癌风险计算公式CRpis=PISER×C单一重金属总致癌风险计算公式CR=CRais+TCR=i=1CRi多重重金属总致癌风险：对于非致癌的重金属，用HQ来计算人体收到的危害水平。公式如下：通过口摄入土壤重金属途径的非致癌风险计算公式：HQois=OISER×通过皮肤接触土壤重金属途径的非致癌风险计算公式HQdcs=DCSER×通过呼吸途径接触土壤重金属的非致癌风险计算公式HQpis=PISER×单一重金属的总危害量：HI=HQois+研究区域内多种重金属的总危害量：THI=i=1HIiSAF为暴露于土壤的参考剂量分配系数，取0.5[8]表6各元素的参考剂量RfD和致癌斜率因子SF[9]元素经口摄入皮肤接触呼吸摄入RfDSFRfDSFRfDSFCd1.00E-036.10E+001.00E-036.10E+001.90E-031.80E-03Cr2.50E-025.00E-032.86E-054.20E+01Ni2.00E-025.40E-022.06E-028.40E-01Pb3.50E-033.52E-035.25E-03Cu3.70E-021.90E-034.02E-02表7各元素的危害风险与危害商HQoisHQdcsHQpcsHQCRoisCRdcsCRpisCRCd最大值2.25E-012.25E-021.13E-022.58E-014.65E-062.81E-085.63E-075.24E-06平均值2.32E-012.13E-021.07E-022.64E-014.41E-062.66E-085.34E-074.97E-06Cr最大值1.86E-011.70E-028.96E-011.10E+008.83E-068.83E-06平均值1.51E-011.39E-027.29E-018.94E-017.18E-067.18E-06Ni最大值8.37E-027.20E-045.61E-058.45E-027.95E-077.95E-07平均值7.93E-026.82E-045.31E-058.00E-027.53E-077.53E-07Pb最大值2.93E-025.77E-041.16E-033.11E-02平均值1.97E-023.87E-047.77E-042.09E-02Cu最大值4.22E-027.26E-061.46E-044.24E-02平均值3.87E-026.65E-061.33E-043.88E-02土壤中仅Cr的HQ最大值大于1，表明仅Cr可能对人体健康有非致癌的风险，其他四种金属对人体没有非致癌的健康风险。Ni对成人的CR最大值和均值均小于1.0E-06，处于安全水平，而Cd和Cr的均值都大于1.0E-06，但都处于1.0E-06到1.0E-04之间，处于最大可接受致癌风险