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随着社会经济高速发展,高强度的工农业生产活动致使重金属和多环芳烃(PAHs)等污染物通过大气沉降、污水灌溉等途径进入农田土壤,在土壤中不断富集,查明污染物来源,并对其进行风险评价是开展农田土壤重金属和PAHs污染治理的前提,可为环境司法鉴定以及农田土壤污染物环境损害评估提供理论依据。本研究以西南典型采矿冶炼区——赫章县为例,以农田土壤重金属和PAHs为主要研究对象,开展该区域农田土壤重金属和PAHs污染情况的深入调查,分析重金属和PAHs含量的分布特征和空间耦合分布特征,评价其污染风险,采用多元统计分析和地统计分析,结合正定矩阵因子分析方法(PMF)对土壤重金属和PAHs进行了来源解析。主要研究结果如下:
(1)农田土壤中铅(Pb)、锌(Zn)、汞(Hg)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、铬(Cr)和镍(Ni)的平均浓度均高于中国土壤背景值和贵州土壤背景值。地统计学、聚类分析、相关分析和主成分分析结果表明Pb、Zn、Hg、Cd来源于采矿、冶炼和煤炭燃烧等工业活动。Cu和As污染可能来自农业投入,包括动物粪便和农用化学品。相比之下,Cr和Ni的变异系数较低,表明它们来源于自然。PMF结果表明Pb、Zn、Cd、Hg、As主要来源于采矿冶炼等工业源(贡献率:53.1%),Cu主要来源于农业源(贡献率:11.6%),Cr和Ni主要来源于自然母质(贡献率:21.6%)和电镀等工业源的混合源(贡献率:13.7%)。综合内梅罗指数、地积累指数和潜在生态风险指数结果表明,农田土壤Cd、Pb、Zn和As污染严重。健康风险评价表明,农田土壤重金属对成人和儿童的致癌风险和非致癌风险均超过可接受的风险水平,存在潜在的健康风险。
(2)运用主成分分析和PMF分析农田土壤中PAHs的来源,主成分分析的结果是以煤、生物质和化石燃料燃烧为主的混合源以及柴油燃烧源;PMF解析结果为煤燃烧(35.8%)、生物质燃烧(34.1%)和汽油及重油的燃烧(30.1%)。内梅罗指数结果表明,农田土壤PAHs达到了重度污染;健康风险评价表明农田土壤PAHs对成人和儿童的非致癌风险和致癌风险均低于风险水平值,风险是可接受的。
(3)重金属和多环芳烃的高浓度聚集意味着该地区处于高概率危险区,这个面积占总面积的5.8%。重金属或PAHs高浓度聚集区面积占总面积的12.4%。
本研究开展了农田土壤环境污染源解析和风险评价的研究,为制定相关农田生态损害制定法律法规提供依据,为确立合理的农田土壤重金属和PAHs的环境损害补偿机制及准确计量农田土壤重金属和PAHs环境损失提供技术支持,为其他类似地区评估农田土壤污染环境损害提供经验。
(1)农田土壤中铅(Pb)、锌(Zn)、汞(Hg)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、铬(Cr)和镍(Ni)的平均浓度均高于中国土壤背景值和贵州土壤背景值。地统计学、聚类分析、相关分析和主成分分析结果表明Pb、Zn、Hg、Cd来源于采矿、冶炼和煤炭燃烧等工业活动。Cu和As污染可能来自农业投入,包括动物粪便和农用化学品。相比之下,Cr和Ni的变异系数较低,表明它们来源于自然。PMF结果表明Pb、Zn、Cd、Hg、As主要来源于采矿冶炼等工业源(贡献率:53.1%),Cu主要来源于农业源(贡献率:11.6%),Cr和Ni主要来源于自然母质(贡献率:21.6%)和电镀等工业源的混合源(贡献率:13.7%)。综合内梅罗指数、地积累指数和潜在生态风险指数结果表明,农田土壤Cd、Pb、Zn和As污染严重。健康风险评价表明,农田土壤重金属对成人和儿童的致癌风险和非致癌风险均超过可接受的风险水平,存在潜在的健康风险。
(2)运用主成分分析和PMF分析农田土壤中PAHs的来源,主成分分析的结果是以煤、生物质和化石燃料燃烧为主的混合源以及柴油燃烧源;PMF解析结果为煤燃烧(35.8%)、生物质燃烧(34.1%)和汽油及重油的燃烧(30.1%)。内梅罗指数结果表明,农田土壤PAHs达到了重度污染;健康风险评价表明农田土壤PAHs对成人和儿童的非致癌风险和致癌风险均低于风险水平值,风险是可接受的。
(3)重金属和多环芳烃的高浓度聚集意味着该地区处于高概率危险区,这个面积占总面积的5.8%。重金属或PAHs高浓度聚集区面积占总面积的12.4%。
本研究开展了农田土壤环境污染源解析和风险评价的研究,为制定相关农田生态损害制定法律法规提供依据,为确立合理的农田土壤重金属和PAHs的环境损害补偿机制及准确计量农田土壤重金属和PAHs环境损失提供技术支持,为其他类似地区评估农田土壤污染环境损害提供经验。