泉州市主要工业区土壤重金属健康风险评价.pdf

第6 3 卷第2 期 20l1 年5 月 有色金属 N o n f e r m u sM e l a l B V o L6 3 ．No ．2 M a y2Ol l D o I l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 l 0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 7 2 泉州市主要工业区土壤重金属健康风险评价 林晓峰，胡恭任，于瑞莲，赵 阳 华侨大学环境科学与工程系，福建厦门3 6 10 2 1 摘要为了解泉州市工业区土壤重金属的污染程度，采用现场采样及室内测试方法对泉州市主要工业区土壤中c d 、A 目、 P b 、z n 、c u 、H g 、N i 和c r 等重金属的含量进行测定分析，应用健康风险评价模型对这些工业区土壤莺金属通过皮肤暴露途径所引 起的健康风险作出评价。结果表明，工业区土壤已受到不同程度的重金属污染，其中以z n 、c u 、P b 污染最为严重。土壤重金属的 含量宅间分布并不均匀。土壤蕈金属非致病风险大小为P b A 8 c u c r c d z n H g N i ，均小于致癌风险阚值l ，对人体不 会造成健康危害。致癌风险c d A s ，均低于致癌风险阈值。表明c d 和A 8 不是主要的致癌风险因素。 关键词环境工程；重金属；健康风险评价；土壤；工业区；泉州市 中图分类号x 5 0 8文献标识码A文章编号l o o l 0 2 l l 2 0 0 2 一0 2 9 7 一0 5 健康风险评价 H e a l t hR i 8 kA s 8 e s s m e n t ，H R A 以风险度作为评价指标，定量评价人体暴露于环境 污染物之中对人体健康产生的危害，是从污染物来 源一接触途径一受体一风险层次上构建的评价体 系’。该方法广泛应用于由空气、水和土壤等环境 介质污染所造成的人体健康风险的评价，目前已被 许多国家和国际组织所采用J 。我国健康风险评 价研究始于2 0 世纪9 0 年代，国内学者借鉴国外方 法从室内装修、地下水、土壤、蔬菜及鱼肉等易对人 体健康产生危害的环境问题进行了健康风险评 价。7 ’。国家环保总局制定了工业企业土壤环境 质量风险评价基准1 。一些学者对健康风险评价 中我国居民的暴露参数进行了探讨一““。 随着工业化和城市化的飞速发展，城市土壤环 境污染日益严重，城市土壤环境问题越来越受到重 视，城市工业区的土壤重金属污染较为严重⋯1 。到 2 0 0 2 年，泉州市工业园区历经十来年的发展，园区 数量达到1 2 3 个，规划面积1 3 8 2 0 h a ，实际用地面积 5 2 5 0 h a ，落户企业3 6 3 6 家，园区发展初具规模。有 些工业园区，如云谷工业区、江南工业区等，紧靠城 区，对城市的环境质量产生着严重的影响。在借鉴 收稿日期2 0 l o 一∞一∞ 基金项目国家自然科学_ 蕞金资助项目 4 0 6 7 3 0 6 1 ；环境地球化学 国家莺点实验摩开放基金资助项目 s K L E G 7 0 2 1 ；泉州 市科技计划项目 2 0 0 7 2 4 3 作者简介林晓峰 1 9 8 6 一 ．男。福建泉州市人。硕士．主要从事环 境监测与评价等方面的研究。 国内外土壤重金属污染健康风险评价经验的基础 上，在泉州市具有代表性的工业区里布点采样分析， 对其进行健康风险评价，以期为泉州市的环境决策 提供一些依据。 l材料与方法 1 ．1 样品的采集与处理 选取了8 个代表性的采样点，其中L 2 2 和L 2 3 采自炼油厂区，L 4 0 、L 4 3 和L 4 4 采自燃煤火力发电 厂区，L 5 4 采自蓄电池厂区，L 7 1 和L 7 2 采自机械加 工厂区，代表了泉州市主要工业区表层土壤。每个 样点单元采用梅花型布点法采集5 个点的0 ～1 5 c m 表层土壤均匀混合，采用四分法留取l k g 作为供试 土壤样品。 将采集到的土壤样品置于通风处晾干，剔除杂 物，捣碎，再用玛瑙研钵轻轻研磨，混匀后分别过 1 4 7 斗m 和7 4 m 尼龙筛，装入聚乙烯塑料袋中，密 封，置于干燥处保存，备用。 1 ．2 样品重金属含量的分析测定 土壤中重金属总量 除H g 元素外 的提取采用 A d a m o 等⋯1 推荐的方法，提取液用E L A N6 0 0 0 型电 感耦合等离子质谱仪 I C P M S 测定。每批样品处 理时，均随机抽取一个样品作三次平行测定，各重金 属元素的相对标准偏差 R S D 均小于6 ．0 ％。以标 样 E s s 1 做全程质量监控，以保证样品分析的准 确性。所测7 种元素的R s D ≤5 ．0 ％。 汞的测定方法称取0 ．2 0 0 0 9 样品放入5 0 m L 万方数据 2 9 8有色金属 第6 3 卷 比色管中，分别加入4 m L 浓硫酸、2 m L 浓硝酸及 0 ．6 m L5 ％高锰酸钾溶液，加盖静置过夜，再放于水 浴加热1 2 0 m i n 。其间高锰酸钾如褪色则需补充滴 加，每1 5 m i n 摇匀一次，冷却后滴加2 0 ％盐酸羟胺 至高锰酸钾褪色。用去离子水定容到5 0 m L ，摇匀， 静置待沉淀完全后，吸取上清液测定，同时进行试剂 空白试验和以标样 E s s 一1 做全程质量监控，以保 证样品分析的准确性，汞含量的测定采用N I c R A 一3 型测汞仪测定。 1 ．3 健康风险评价模型 健康风险评价的内容主要包括估算污染物进入 人体的数量、评估剂量与负面健康效应之间的关系。 污染物进人人体后所引起的健康风险评价模型包括 非致癌风险模型和致癌风险模型引，分别如式 1 、 式 2 所示，其中日Q H a z a r dQ u o t i e n t 为非致癌风 险，其数值的大小，表示风险的大小；c D ， c h r o n i c D a i l yI n t a k e 为日慢性摄取剂量，m g k g ～d ～，由 式 3 求得；R ，D R e f e 陀n c eD o s e 为化学污染物的某 种暴露途径下的参考剂量，m g k g ～d ～；R 拈．| } 为 致癌风险，表示癌症发生的概率，通常以一定数量人 口出现癌症患者的个体数表示；S ， S l 叩eF a c t o r 为 致癌斜率，k g d m g ～。式 3 中各参数含义及计 量单位如表l 所示。 日Q c D ∥％ 1 R 如七 ∞，S ， 2 C D ， C | s 豫E F E D ／ 曰肜A 7 3 1 ．4 重金属识别、暴露模型及参数的选择 1 重金属识别。在研究的8 种重金属元素 C d ，A s ，P b ，z n ，C u ，H g ，N i ，C r 中，只有C d 和A s 具 有较强的致癌能力卜1 6 】，故只对这两种元素进行致 癌风险评价，对8 种重金属元素都进行非致癌风险 评价。 表1日慢性摄取剂量 c D J 计算中各参数的含义 和不同暴露途径下的计量单位 T a b l el M e 帅i n g s 粕du n i t su n d e rd i 雎r e n te x p 0 8 u r em u t eo f e a c hp 啪m e t e r si nc h m n i cd a i l yi n t a k ec a l c u l a t i o n 2 暴露模型的确定。土壤中重金属主要通过 三种途径进入人体一是通过作物富集，以食品的方 式进入体内；二是通过呼吸直接摄入空气中污染的 土壤飞尘；三是人体皮肤接触污染的土壤而摄入土 壤中的污染物。对于前两种途径，由于没有采集相 关样品，在此暂不研究。由于研究区域的特殊性 工业区 ，因此，主要是研究在皮肤暴露途径下，土 壤重金属对成人人体的健康风险。 经皮肤接触土壤而摄入的污染物的量C D ，，可 按式 4 计算，式中s A 为可能接触土壤的皮肤面 积，c m 2 ；A ，为土壤对皮肤的吸附系数，m g d ～ c m ～；C F 为转换系数，k g m g 一；A 曰S 为皮肤吸附 系数，无量纲；其余同式 3 。 C D I C sx A FxE FxE DxC Fxs AxA B s ／ B W A r 4 3 参数的确定。根据美国E P A 暴露因子手 册‘1 和现有研究资料h 1 7 】，以及参照我国工业企 业土壤环境质量风险评价基准旧1 确定本次暴露评 价参数取值，见表2 。国内学者研究的各重金属健 康风险评价风险参考剂量 尺巾 和斜率系数 | s ， 如 表3 所示Ⅲ。1 ⋯。 表2 健康风险评价暴露参数 T a b l e2 E x p o s u r ep a 舢e t e rV a l u e so fh e a I t hr i s ka s s e s s m e n t 重金属 c dA s P b z nC u H g N iC r 万方数据 第2 期林晓峰等泉州市主要工业区土壤重金属健康风险评价 2 评价结果与讨论 2 ．1 土壤重金属含量统计分析 所选工业区的土壤重金属含量描述性统计分析 结果见表4 。从表4 可以看出，8 种重金属在土壤的 浓度范围分别为C d0 ．1 5 3 7 ．9 8 m g k g ～；A s 1 6 ．5 6 8 9 ．8 6 m g k g 一‘；P b3 8 ．8 8 4 8 6 2 ．5 6 m g k g 一1 ；Z n7 1 ．5 0 9 3 5 8 ．5 3 m g k g 。1 ；C u1 5 ．5 2 9 7 2 9 ．7 7 m g k g - 。；H g0 ．2 5 1 ．7 7 m g k g ～；N i 9 ．2 1 9 7 ．9 1 m g k g 一1 ；C r2 ．5 1 1 2 8 ．5 4 m g k g 。‘。 同一种重金属在土壤中的含量变化比较大，表明工 业区内土壤重金属空间分布并不均匀，其中C u 、P b 、 c d 、z n 的含量变化最大，其他4 种重金属元素含量 变化相对较小。这主要是由于工业区内不同类型工 企 业对土壤重金属污染程度不同造成的。 表4 土壤重金属含量统计结果 T a b l e4s t a t i s t i cv a l u e 8o fh e a v ym e t a lc o n c e n t r a t i o n 8i ns o i l ／ m g k g ’1 参比国家土壤环境质量标准 G B l 5 6 1 8 1 9 9 5 ，工业区土壤重金属的含量 平均值 ，除H g 、 N i 、C r 的含量 平均值 未超过国家土壤环境质量标 准二级标准外，其他5 种重金属元素的含量 平均 值 均已超过国家土壤环境质量标准三级标准。其 中N i 的污染最小，而z n 、C u 、P b 的污染最为严重。 说明这些工业区土壤已普遍受到重金属污染，污染 程度较为严重。 2 ．2 土壤重金属健康风险评价 应用健康风险评价模型和模型参数，计算出所 选工业区土壤重金属 c d ，A s ，P b ，Z n ，C u ，H g ，N i ， C r 可能引起的成人人体健康风险如表5 所示。 表5土壤重金属非致癌风险指数和致癌风险 T a b l e5H a z a r dq u o t i e n t 8a n dr i s k 8f o re a c hh e a v ym e t a le I e m e n ti ns o i l 评价结果表明，8 种重金属的非致癌风险日Q 均小于l ，从理论上讲，不会对工业区内成人造成明 显的非致癌健康影响。其中以P b 的非致癌风险最 大，达到8 ．4 5 1 0 一，N i 的非致癌风险最小，为6 ．3 5 1 0 ～。8 种重金属的非致癌风险水平集中在1 0 ‘5 一1 0 一，每千个人中因土壤重金属的非致癌污染物 而受到健康危害 或死亡 的人数不到1 人，因此表 明在该工业区的土壤中，非致癌物质 c d ，A 8 ，P b ， Z n ，C u ，H g ，N i 。C r 所引起的健康风险比较小，但也 会对暴露人群构成潜在的健康危害。其潜在人体健 康危害风险的大小为P b A 8 C u C r C d z n H g N i 。 从表5 可以看出，C d 和A s 的致癌风险R 触分 别为1 ．0 4 1 0 “和0 ．9 7 1 0 ～，在癌症风险阈值范 围1 0 一一1 0 “内，表明C d 和A s 致癌风险较低，不 是主要致癌风险因素，对人体不会造成健康危害。 3结论 1 工业区土壤重金属的含量 平均值 空间分 布并不均匀。参比国家土壤环境质量标准 G B l 5 6 1 8 万方数据 3 0 0有色金属 第6 3 卷 一1 9 9 5 ，已有5 种重金属元素 C d ，A s ，P b ，z n ，c u 的含量 平均值 超过国家土壤环境质量标准三级 标准，其中以z n 超标最为严重，其次为c u 和P b 。 2 对c d 、A s 、P b 、z n 、c u 、H g 、N i 、C r 的健康风险 评价结果表明，这8 种重金属元素的健康风险水平 均低于风险阈值，不会对工业区内成人人体造成健 康危害，其潜在健康风险大小为P b A s c u c r C d Z n H g N i 。 3 所用土壤中重金属污染物对人体健康风险 评价模型，暴露途径仅考虑了皮肤接触，没有考虑其 他暴露途径，如通过食物的摄入、以呼吸吸入、饮水 摄入等途径，低估了重金属的健康风险，在参数的选 择上参考国外和国内其他研究数据，由于人群和地 域差异等因素，不可避免地给最后评价结果增加了 一些不确定性。 参考文献 [ 1 ] L a u r aP o g g i o ，B o n l tV r s 8 j ，E I ’w i nH e p p e r l e ，e ta 1 ．I n t r o d u c i n gam e t h o do fh u m a nh e a l t hr i s ke v a l u 8 t i o nf o rp l a n n i n ga n ds o i l q u a l i t ym a n a g e m e n to fh e a v ym e t a l - p o l l u t e ds o 订s - A ne x a m p l ef 而mG m g l i a s c o I t a l y [ J ] ．L a n d s c a p ea n du r b a nP l 锄n i n g ， 2 0 0 8 ，8 8 2 4 6 4 7 2 ． [ 2 ] 陈华．环境健康风险评价方法探讨[ J ] ．科技资讯，2 0 0 9 ， 3 4 1 1 3 一1 1 4 ． [ 3 ] 吴鹏章，高杨，陈辉。等．室内空气污染的健康风险评价[ J ] ．上海环境科学，2 0 0 9 ，2 8 2 5 6 6 l ，6 5 ． [ 4 ] 张密西，王沽，滕丽华．瑞安东山垃圾场地下水污染对人体的健康风险评价[ J ] ．广东微量元素科学，2 0 0 9 ，1 6 1 0 2 9 3 4 ． [ 5 ] 黄勇，杨忠芳。张连志，等．基于重金属的区域健康风险评价- 以成都经济区为例[ J ] ．现代地质，2 0 0 8 ，2 2 6 9 9 0 9 9 7 ． [ 6 ] 梁高道，革丽亚，谭慧，等．武汉市城市成人居民总膳食中镉的健康风险评价[ J ] ．中国卫生检验杂志。2 0 0 8 ，1 8 1 2 2 7 1 5 2 7 1 6 ． [ 7 ] 李秀珠．福建三都湾渔业环境和养殖生物体总汞含量及人体暴露健康风险评价[ J 】．中国水产科学，2 0 0 8 ，1 5 6 9 6 l 一9 6 9 ． [ 8 ] 中国国家环境保护总局．工业企业土壤环境质量风险评价基准 H J ／T2 5 2 1 9 9 9 [ s ] ，1 9 9 9 ． [ 9 ] 王吉吉，刘少卿，陈晓民，等．健康风险评价中中国人皮肤暴露面积的估算[ J ] ．安全与环境学报，2 0 0 8 ，8 4 1 5 2 一1 5 6 ． [ 1 0 ] 王宗爽，段小丽，刘平，等．环境健康风险评价中我国居民暴露参数探讨[ J ] ．环境科学研究，2 0 0 9 ，2 2 1 0 1 1 6 4 一1 1 7 0 ． [ 1 1 ] 王宗爽，武婷，段小丽，等．环境健康风险评价中我国居民呼吸速率暴露参数研究[ J ] ．环境科学研究，2 0 0 9 ，2 2 1 0 1 1 7 l 1 1 7 5 ． [ 1 2 ] 张磊，宋风斌，王晓波．中国城市土壤重金属污染研究现状及对策[ J ] ．生态环境，2 0 0 4 ，1 3 2 2 5 8 2 6 0 ． [ 1 3 ] A d 姗oP ，N a i m oD ，A r i e n z oM ，e ta 1 ．s p 砒i a Jd i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a l si nu r b 锄s o i l so fN a p l e sc i 哆 I t a l y [ J ] ． E n v i m n m e n t a lP o I l u t i o n 。2 0 0 3 。1 2 4 2 2 4 7 2 5 6 ． [ 1 4 ] usE P A ．E x p o s u r ef h c t o I 弓h a n d b ∞k [ S ] ．E P A ／6 0 0 ／P 一9 5 ／0 0 2 ，1 9 9 7 1 0 4 一1 2 6 ． [ 1 5 ] 车飞，于云江，胡成，等．沈抚灌区土壤重金属污染健康风险初步评价【J ] ．农业环境科学学报，2 0 0 9 ，2 8 7 1 4 3 9 一1 4 4 3 ． [ 1 6 ] 陈同斌．宋波，郑袁明，等．北京市蔬菜和菜地土壤砷含量及其健康风险分析[ J ] ．地理学报，2 0 0 6 ，6 l 3 2 9 7 3 1 0 ． [ 1 7 ] 常静，刘敏，李先华，等．上海地表灰尘重金属污染的健康风险评价[ J ] ．中国环境科学，2 ∞9 ，2 9 5 5 4 8 5 5 4 ． [ 1 8 ] 李静，俞天明，周洁，等．铅锌矿区及周边土壤铅、锌、镉、铜的污染健康风险评价[ J ] ．环境科学，2 0 0 8 ，2 9 8 2 3 2 7 2 3 3 0 ． [ 1 9 】刘 庆，王静，史衍玺，等．基于c I s 的县域土壤重金属健康风险评价以浙江省慈溪市为倒[ J ] ．土壤通报， 2 0 0 8 。3 9 3 6 3 4 6 4 0 ． 万方数据 第2 期林晓峰等泉州市主要工业区土壤重金属健康风险评价 3 0 1 H e a I t hR i s kA s s e s s m e n to fH e a V yM e t a I si nM a i nI n d u s t r i a IP a r kS o no fQ u a n z h o u 删VX f ∞母昭，日UG D 增- r e n ，y U 冠“讪口n ，z 删Dy 口增 D 哆P 口n m e n ID ，E m 疽r D n m e n t 口Zs c 诂w e 口乃dE 昭i n e e 一，增，日ⅡD q i 口o ￡胁如e r s z I y ，x f 口m e n3 6 1 0 2 l ，F 叫口n ，C i n 口 A b s t r a c t I no r d e rf o rp r e l i m i n a r yu n d e r s t a n d i n go fs o i lh e a V ym e t a l sp o l l u t i o ni ni n d u 8 t r i a lp a r k ，t h ec o n c e n t m t i o n so f C d ，A 8 ，P b ，Z n ，C u ，H g ，N ia n dC ri ns o i li ni n d u s t r i a lp a r ko fQ u a n z h o ua r ea n a l y z e da n di n v e 8 t i g a t e dt o e v a l u a t ee n V i r o n m e n t a lq u a l i t yb a s e do nh e a l t hr i 8 ka s s e s s m e n tm o d e lf o r8 a f e t yo fh u m a n ．T h er e 8 u l t 8s h o wt h a tt h e s o i li nt h e s ei n d u s t r i a lp a r k 8h a v eb e e np o l l u t e db yh e a V ym e t a l 8 ． E 8 p e c i a l l y ，t h ep o l l u t i o n so fZ n ，C u ，P ba r et h e m o s t8 e r i o u 8 ，a n dt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a V ym e t a l si nt h es o i li sn o tu n i f b m ．T h eo r d e ro fn o n - c a n c e rh a z a r d i n d e x e so fh e a v ym e t a l 8i ns o i li sP b A s C u C r C d Z n H g N i ，a n dt h eo r d e ro fc a r c i n o g e nr i s k 8o fh e a v y m e t a l si sC d A 8 ．T h en o n c a n c e rh a z a r di n d e x e sa n dc a r c i n o g e nr i s k so fm e t a l sa 陀b o t l ll o w e rt h a nt h a tt h e i r t l l r e s h o l dv a l u e s ． T h e ya r en o tt ob ed i r e c tt h r e a t 8t op e o p l eh e a l t h ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n te n g i n e e r i n g ；h e a V ym e t a l 8 ；h e a l t hr i s ka s 8 e s s m e n t ；8 0 i l ；i n d u s t r i a lp a r k ；Q u a n z h o u C i t y 责任编辑张振健 上接第2 8 5 页，C o n t i n u e df m mP 2 8 5 P r e p a r a t i o no fC o m p o s i t eI n o r g a n i cP o l y m e rC o a g u l a n t - P o l y m e r i cF e r r i cS m c a t e C o n t a i n i n gB o r o n P F S S B a n dM i c r o p o l l u t e dR a wW a t e rT r e a t m e n t 阳R H i - 妇n 。舢c D n g - ”n D e P 口咖e 砒o ，勖”洒n m e 啪zs c 如们e 口以E 昭i 船e 一昭，H ∞叮矗阳踟觇乃毋。Q Ⅱ口r 曲o u3 6 2 0 2 l ，F 蛳口n ，傩i M A b s t I a c t T h ep o l y m e r i cf b r r i c B i l i c a t ec o n t a i n i n gb o r o n P F S S B i so fh i g he 佑c i e n c y ，w i d ea p p l i c a t i o ns c o p e ，n o t p o i s o n o u s ，8 t m n ga d a p t a b i l i t ye t c ． W i t hw a t e rg l a s s ，f e r r i cs u l f a t ea n db o 豫xa sr a wm a t e r i a I ，t I I ep o l y m e r i cf b 玎i c 8 i l i c a t ec o n t a i n i n gb o r o n P F S S B i 8p r e p a r e du n d e rt h ep a r a m e t e 鸺o f3 ．0 ％c o n c e n t m t i o no fS i 0 2 ，a c t i V a t i n g 砒 p H 2f o rlh ．T h eo p t i m a lc o n d i t i o nf o rP F S S Bp 陀p a r a t i o ni sn F e n S i 0 2 n B 1 2 0 ．3 ，t h ea l k a l i z a t i o n d e g r e ea s0 ．2 ． T h ed o s a g eo fp o l y m e r i cf 毛n i c s i l i c a t ec o n t a i n i n gb o r o n P F S S B f b rh a n d l i n gt h em i c m p o l l u t e dr a w w a t e ri 8t o2 m L ，t i m eo fc o a g u l 8 t i n gi 84 0 m i n ，t h e8 c o p eo fp Hi 86 ～8 ． K e y w o r d s i n o r g a n i cn o n m e t a lm a t e r i a l ；p o l y m e r i cf b r r i c s i l i c a t ec o n t a i n i n gb o m n P F S S B ； a l k a l i z a t i o n ； c o a g u l a n te f 琵c t 责任编辑张振健 万方数据