贵州典型燃煤电厂周边土壤中砷的污染特征与环境风险评价

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为了探究贵州典型燃煤电厂周边土壤环境中As的污染特征与环境风险。本研究主要采集了贵州安顺电厂周边土壤样品,测定土壤样品中As含量与形态,分析其污染水平与空间分布特征;同时采集了电厂用煤、周边植物与大气降尘等样品,测定样品中As含量,分析其分布特征;最后针对该电厂周边土壤环境中As污染作出环境污染评价以及健康风险评价。主要得到以下结论:(1)研究区煤与粉煤灰中As的含量均值分别为8.86 mg/kg、16.90 mg/kg,As含量较高,具有较高的典型性。大气降尘中As含量均值为20.653 mg/kg,是贵州省土壤背景值的1.39倍,显示了研究区大气环境受到了一定程度的As污染。且不同方位大气降尘中As含量差异显著,常年主导风向下风向(北)大气降尘中As含量为22.847~27.636 mg/kg,偏主导风向下风向(西北)大气降尘中As含量为21.383 mg/kg,其余非主导风向大气降尘中As含量则均低于20 mg/kg,明显受当地主导风向影响。(2)研究区表层土壤As含量均值为29.650 mg/kg,分别是安顺和贵州土壤背景值的1.9倍和2.0倍,且旱地表层土壤As含量(30.680 mg/kg)高于水田(21.409mg/kg)。表层土壤中As存在显著的空间分布差异,以燃煤电厂为中心,分别位于常年主导风下风向(北)4.5 km以及次级主导风即冬季主导风下风向(西-西南)2.0 km两处出现了表层土壤总As含量在40 mg/kg以上的高浓度范围,且各个方向表层土壤中As含量随着距离的增加,大体都呈现先增加后减小的趋势,受主导风向影响明显。土壤垂直空间中As含量,大体上表现为表层相对富集(均值27.110 mg/kg),底层相对贫化的状态(均值16.962 mg/kg),但土壤As含量随深度变化规律不明显。(3)表层土壤As的形态主要以残渣态为主(占比89.16%),水溶态最小(占比0.13%)。表层土壤中As的生物有效态浓度以及占比均表现为水田高于旱地。土壤垂直空间中As形态浓度随土壤深度变化,表现为表层相对富集,底层相对贫化状态。土壤As相关性分析,研究区表层土壤中总As、残渣态与土壤有机质显著负相关,其余四种As形态与土壤有机质显著正相关;而土壤垂直空间中总As以及水溶态、弱酸提取态、残渣态均与土壤有机质显著正相关;表层土壤As与Ni、Pb受同一污染源影响;土壤垂直空间中As与Cr、Zn、Cd、Pb具有相同的污染源。(4)植物可食用部位As含量大小分别为生姜(Zingiber officinale Roscoe)>茄子(Solanum melongena)>辣椒(Capsicum annuum)>玉米(Zea mays),平均值分别为0.432 mg/kg、0.336 mg/kg、0.175 mg/kg、0.052 mg/kg,存在一定程度的As富集现象。不同植物对土壤中As的富集能力差距明显,富集能力最高的是生姜(均值0.018),最低的是玉米(均值0.003)。(5)土壤As污染评价:研究区表层土壤As地累积指数平均值为0.274,属于轻微污染,部分地区最高为轻度污染;表层土壤As潜在生态风险指数平均值为19.912,属于轻微生态危害,部分地区最高为中度生态危害。土壤As健康风险评价:研究区成人与儿童致癌健康风险指数大体上介于10-6~10-4之间,整体处于可接受水平,但是儿童受到的致癌健康风险比成人要高,部分地区儿童存在不可接受的致癌健康风险。研究区成人整体不存在非致癌健康风险,但是儿童存在非致癌健康风险。同时研究区土壤As的致癌与非致癌健康风险高值区多集中在主导风下风向,燃煤电厂大气污染物最大浓度落地距离处。
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