【摘 要】
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随着城市化进程的加快,工业“三废”、汽车尾气排放、煤炭燃烧、矿产资源开发、化肥和农药的过度使用等,致使土壤受到了重金属污染的威胁。图们江流域作为中国、俄罗斯和朝鲜三国的接壤地区,地理位置特殊,环境复杂,其生态环境引发人们广泛的关注。在图们江流域开展土壤重金属的研究,确定土壤重金属的污染源,对有效控制重金属污染具有十分重要的意义。本研究使用电感耦合等离子质谱仪,调查了图们江中下游流域表层土壤样品重金
【基金项目】
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国家自然科学基金地区项目（21267023）； 延边大学国内横向项目（2016-23）；
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随着城市化进程的加快,工业“三废”、汽车尾气排放、煤炭燃烧、矿产资源开发、化肥和农药的过度使用等,致使土壤受到了重金属污染的威胁。图们江流域作为中国、俄罗斯和朝鲜三国的接壤地区,地理位置特殊,环境复杂,其生态环境引发人们广泛的关注。在图们江流域开展土壤重金属的研究,确定土壤重金属的污染源,对有效控制重金属污染具有十分重要的意义。本研究使用电感耦合等离子质谱仪,调查了图们江中下游流域表层土壤样品重金属浓度水平,探讨了污染特征、生态风险和健康风险。并使用相关性分析、主成分分析对土壤重金属进行了源识别,用PMF模型识别了污染源并且判断了源贡献。图们江中下游流域表层土壤样品中钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）、钼（Mo）、镉（Cd）、锑（Sb）、钡（Ba）、铊（Tl）、铅（Pb）的含量,其平均浓度分别为62.16、55.33、715.61、9.55、20.39、23.59、77.84、44.99、1.38、0.32、0.95、418.72、0.11、45.88 mg/kg。其中,Cr、Mn、Cu、Zn、As、Mo、Cd、Pb等8种重金属均超过了土壤背景值,特别是As和Cd的平均含量超过了土壤环境背景值的5.37和2.93倍。与《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（GB15618-2018）》中的筛选值相比较,As和Cd的超标率分别为39.58%和14.58%。研究区域中As污染水平最为严重,其次为Cd,并且As污染范围较为广泛,Cd则存在局部污染。以土壤背景值为参考值时,整个研究区域的污染负荷指数为0.94,处于未污染水平;内梅罗综合污染指数的平均值为4.89,处于重污染水平。以土壤环境质量标准为参考值时,其中优先控制重金属在研究区域的污染负荷指数为0.41,处于未污染水平;内梅罗综合污染指数的平均值为1.29,处于轻微污染水平。土壤重金属的空间分布图显示Cu、Zn、As、Cd、Pb、Mn、Mo和Sb等元素在天宝山附近均出现了较高的浓度。源识别发现图们江流域土壤中的重金属大致受4个污染源的影响,分别是以Cu、Zn、Cd、Pb为主的矿业活动与交通源,以Ni和Cr为主的自然源,以Mo为主的矿山开采以及Ba和Tl为主的混合源。PMF模型源解析得出矿业活动与交通源、矿山开采、混合源以及自然源的贡献分别为30、24、27和19%。源识别得到的结果与PMF模型解析得到的结果基本一致。生态风险评价表明,图们江流域土壤重金属的潜在生态风险指数（RI）为3.64-474.73,平均值为50.39,属于轻微生态风险。达到中等生态风险的样点占2.08%,较强生态风险的样点占8.33%,极强生态风险的样点占4.17%,其中由于Cd和As的单元素潜在生态风险指数较高,进而影响综合生态风险指数,必要时应采取适当的保护措施。轻微生态风险的样点占85.42%,评价结果表明,该研究区域总体生态风险程度较低,局部较为严重。健康风险评价表明,研究区域土壤重金属主要通过手-口摄入途径危害人类的健康,其中As的影响最大,除此之外,儿童受到的风险高于成人。对于儿童手-口摄入途径非致癌风险度＞1,说明存在非致癌风险,会对当地儿童造成潜在的不利影响。不确定性分析结果显示,有19.00%和55.69%的儿童会受到Mn、As的非致癌风险影响,对于成人研究区域中Mn对极少部分目标人群存在着非致癌风险。因此,应该采取合理措施,预防As、Mn对当地儿童的非致癌影响。致癌风险评估结果显示,在6种元素中As的暴露风险最高,且手-口摄入＞皮肤接触＞呼吸吸入,在3种暴露途径下,手-口摄入途径最为关键,这可能与人们的生活习惯和方式有关。总体来说,该研究区域土壤中重金属人体暴露风险处于安全水平。不确定性评估显示,约有50.33%的人群会受到As所带来的可接受致癌风险的影响。本研究结果可为区域重金属污染的有效控制提供数据支撑,可为今后的城市建设和保护人类健康等提供理论基础;从而为区域土地的合理利用、开发、保护提供科学依据。
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