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土壤污染是危害生态环境、农产品安全以及人体健康的关键问题。随着对土壤污染研究的不断深入，仅关注单一类型污染物已经不能满足日益复杂的土壤环境问题。重金属和多环芳烃是土壤中行为差异较大的两类污染物，共存时存在复杂的交互作用。目前针对土壤重金属和多环芳烃的研究热点主要集中在单一类型、单一时间点污染物的环境行为及暴露风险，而对于土壤重金属-多环芳烃复合污染风险评价以及长时间尺度下它们的时空变异特征的研究仍较少。因此，本文以浙江某电子垃圾拆解区稻田土壤中重金属和多环芳烃为研究材料，通过结合地统计学、多元统计分析和风险评价模型等方法开展了土壤重金属-多环芳烃复合污染及所致风险的研究。揭示了研究区土壤重金属和多环芳烃的污染特征；探究了土壤重金属和多环芳烃的时空变异规律；预测了未来不同情景模式下的土壤重金属含量和风险变化趋势；评价了土壤重金属和多环芳烃污染所导致的生态环境风险和人体健康风险；进一步探索了区域土壤重金属-多环芳烃复合污染风险分区方法。研究结果可为土壤重金属-多环芳烃复合污染风险分区管控和受污染耕地有效安全利用提供科学的参考依据。主要研究结果如下：
(1)土壤重金属污染特征及风险。通过测定和分析土壤与对应水稻籽粒中重金属(Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、As和Cr)的含量及空间分布模式，结果显示研究区在对不规范电子垃圾拆解规范整治后，稻田土壤仍受到不同程度的重金属Cd、Cu和Zn污染，水稻籽粒中Cd含量有20.7%超过食品安全国家标准，威胁研究区稻米质量安全。土壤Cd、Cu、Zn和Pb含量的空间分布模式相似，均为西北区域含量较高，东部较低，其含量的增加与这些区域的不规范电子垃圾拆解等人为活动有关。与之相反，土壤Cr、Ni和As含量表现为由西向东增加，主要为自然来源。潜在生态风险评价结果表明研究区土壤重金属导致的生态环境风险已达中高水平。基于美国环境保护署(USEPA)的多介质多途径健康风险评价结果显示，研究区居民受到Cd致癌风险和Cr非致癌风险概率较高，重金属暴露对目标受体存在潜在危害。综合研究区土壤Cd含量、水稻籽粒Cd含量、生态环境风险、人体健康风险空间分布可识别出它们共同超标的区域，在这些区域应采取相应安全利用技术，从而提出了保障农产品安全和人体健康的基于风险分析的受污染耕地安全利用靶向修复思路。
(2)土壤重金属的时空变异规律和环境风险预警。通过结合研究区历史测定数据探究了土壤重金属的时空变异(2006-2016)特征，并识别时空增量驱动因子。研究结果表明，2006-2016年，土壤重金属(Cd、Cu、Pb、Ni和Zn)含量具有明显各异的时空变异特征，在西北区域土壤重金属含量均增加。采用情景假设模型对研究区未来乐观情景和无突变情景下土壤重金属含量和所致生态风险
进行预测。在假定有效控制污染源的乐观情景下，未来研究区土壤重金属含量及相应生态风险将逐渐下降，而在保持现状的无突变情景下，土壤重金属含量和风险将急剧上升。其中10年后(2026年)无突变情景下土壤Cd和Cu含量超过其相应的风险筛选值(RSV)的比例将是乐观情景下的1.6倍和1.3倍，且无突变情景下土壤重金属所致生态风险超过高风险的概率将是乐观情景下的近两倍。加强污染源控制，实施严格的环境政策，对土壤重金属污染防治具有积极效应，且环境政策应长效保持。
(3)土壤多环芳烃污染特征及风险。通过测定分析土壤样品中USEPA优先控制的16种多环芳烃含量，结果显示研究区土壤多环芳烃总量平均值为407.3μg/kg，污染程度主要为轻中度，16种多环芳烃成分以高环多环芳烃为主；多环芳烃总量在空间分布上显示为西南部和南部含量最高，中部较低。异构体比值法和主成分分析法揭示了不规范电子垃圾拆解中煤等燃烧是研究区土壤多环芳烃污染的主要来源。采用苯并(a)芘毒性当量方法评估土壤多环芳烃污染导致的生态环境风险，结果显示研究区稻田土壤PAHs污染已构成潜在的生态风险，其中33%土壤样点超过荷兰土壤规定苯并(a)芘毒性当量生态风险标准值。运用终身致癌风险增量(ILCR)模型评估研究区稻田土壤多环芳烃多途径暴露的人体健康风险，结果显示土壤多环芳烃污染会导致潜在人体健康风险，其中高风险区位于西南和南部。在蒙特卡洛模拟下的参数不确定性分析对多环芳烃健康风险评价结果的影响差异为3-4倍。敏感性分析结果显示暴露频率与多环芳烃含量是对健康风险值贡献率最大的两个参数，因此建议研究区居民在劳作过程中采取机械化工具以减少与污染土壤的接触频率以及在污染区域采取土壤多环芳烃修复措施降低其含量是减少多环芳烃暴露风险的有效途径。通过对比研究区历史测定数据，结果显示2011-2016年间研究区严厉的环境政策调整降低了土壤多环芳烃含量及相应的人体暴露风险。
(4)土壤重金属-多环芳烃复合污染风险分区及管控。采用地统计中空间自相关分析研究区土壤重金属-多环芳烃的空间集聚特征从而揭示土壤重金属-多环芳烃复合污染的空间相关关系并分析成因；结果显示，研究区稻田土壤典型重金属元素与多环芳烃单体间存在显著空间自相关性，且“高-高”集聚区均分布在西南区域；重金属-多环芳烃污染指数空间相关性结果显示，重金属-多环芳烃“高-高”集聚区位于西南部和东北角，由重金属和多环芳烃相同的源汇作用所致；结合空间集聚关系和人体健康风险评价的土壤重金属-多环芳烃复合风险分区结果表明研究区存在不同风险区，其中重金属-多环芳烃复合风险区位于西南区域，占比为5.6%，应针对不同风险区采取相应风险管控措施以确保人体健康。
上述结果表明，研究区稻田土壤受到重金属-多环芳烃复合污染，土壤重金属和多环芳烃均造成了潜在的生态风险和人体健康风险，重金属-多环芳烃复合污染风险区位于西南区域。重金属和多环芳烃不同的性质使得在研究区环境政策调整下土壤重金属和多环芳烃含量具有不同的变化特征，严厉的环境政策对土壤重金属和多环芳烃污染防控的效应都是积极的。在土壤污染防控中应实行严格的环境政策，并采取土壤污染风险分区管控策略及措施，以降低土壤重金属和多环芳烃含量及暴露风险。
(1)土壤重金属污染特征及风险。通过测定和分析土壤与对应水稻籽粒中重金属(Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、As和Cr)的含量及空间分布模式，结果显示研究区在对不规范电子垃圾拆解规范整治后，稻田土壤仍受到不同程度的重金属Cd、Cu和Zn污染，水稻籽粒中Cd含量有20.7%超过食品安全国家标准，威胁研究区稻米质量安全。土壤Cd、Cu、Zn和Pb含量的空间分布模式相似，均为西北区域含量较高，东部较低，其含量的增加与这些区域的不规范电子垃圾拆解等人为活动有关。与之相反，土壤Cr、Ni和As含量表现为由西向东增加，主要为自然来源。潜在生态风险评价结果表明研究区土壤重金属导致的生态环境风险已达中高水平。基于美国环境保护署(USEPA)的多介质多途径健康风险评价结果显示，研究区居民受到Cd致癌风险和Cr非致癌风险概率较高，重金属暴露对目标受体存在潜在危害。综合研究区土壤Cd含量、水稻籽粒Cd含量、生态环境风险、人体健康风险空间分布可识别出它们共同超标的区域，在这些区域应采取相应安全利用技术，从而提出了保障农产品安全和人体健康的基于风险分析的受污染耕地安全利用靶向修复思路。
(2)土壤重金属的时空变异规律和环境风险预警。通过结合研究区历史测定数据探究了土壤重金属的时空变异(2006-2016)特征，并识别时空增量驱动因子。研究结果表明，2006-2016年，土壤重金属(Cd、Cu、Pb、Ni和Zn)含量具有明显各异的时空变异特征，在西北区域土壤重金属含量均增加。采用情景假设模型对研究区未来乐观情景和无突变情景下土壤重金属含量和所致生态风险
进行预测。在假定有效控制污染源的乐观情景下，未来研究区土壤重金属含量及相应生态风险将逐渐下降，而在保持现状的无突变情景下，土壤重金属含量和风险将急剧上升。其中10年后(2026年)无突变情景下土壤Cd和Cu含量超过其相应的风险筛选值(RSV)的比例将是乐观情景下的1.6倍和1.3倍，且无突变情景下土壤重金属所致生态风险超过高风险的概率将是乐观情景下的近两倍。加强污染源控制，实施严格的环境政策，对土壤重金属污染防治具有积极效应，且环境政策应长效保持。
(3)土壤多环芳烃污染特征及风险。通过测定分析土壤样品中USEPA优先控制的16种多环芳烃含量，结果显示研究区土壤多环芳烃总量平均值为407.3μg/kg，污染程度主要为轻中度，16种多环芳烃成分以高环多环芳烃为主；多环芳烃总量在空间分布上显示为西南部和南部含量最高，中部较低。异构体比值法和主成分分析法揭示了不规范电子垃圾拆解中煤等燃烧是研究区土壤多环芳烃污染的主要来源。采用苯并(a)芘毒性当量方法评估土壤多环芳烃污染导致的生态环境风险，结果显示研究区稻田土壤PAHs污染已构成潜在的生态风险，其中33%土壤样点超过荷兰土壤规定苯并(a)芘毒性当量生态风险标准值。运用终身致癌风险增量(ILCR)模型评估研究区稻田土壤多环芳烃多途径暴露的人体健康风险，结果显示土壤多环芳烃污染会导致潜在人体健康风险，其中高风险区位于西南和南部。在蒙特卡洛模拟下的参数不确定性分析对多环芳烃健康风险评价结果的影响差异为3-4倍。敏感性分析结果显示暴露频率与多环芳烃含量是对健康风险值贡献率最大的两个参数，因此建议研究区居民在劳作过程中采取机械化工具以减少与污染土壤的接触频率以及在污染区域采取土壤多环芳烃修复措施降低其含量是减少多环芳烃暴露风险的有效途径。通过对比研究区历史测定数据，结果显示2011-2016年间研究区严厉的环境政策调整降低了土壤多环芳烃含量及相应的人体暴露风险。
(4)土壤重金属-多环芳烃复合污染风险分区及管控。采用地统计中空间自相关分析研究区土壤重金属-多环芳烃的空间集聚特征从而揭示土壤重金属-多环芳烃复合污染的空间相关关系并分析成因；结果显示，研究区稻田土壤典型重金属元素与多环芳烃单体间存在显著空间自相关性，且“高-高”集聚区均分布在西南区域；重金属-多环芳烃污染指数空间相关性结果显示，重金属-多环芳烃“高-高”集聚区位于西南部和东北角，由重金属和多环芳烃相同的源汇作用所致；结合空间集聚关系和人体健康风险评价的土壤重金属-多环芳烃复合风险分区结果表明研究区存在不同风险区，其中重金属-多环芳烃复合风险区位于西南区域，占比为5.6%，应针对不同风险区采取相应风险管控措施以确保人体健康。
上述结果表明，研究区稻田土壤受到重金属-多环芳烃复合污染，土壤重金属和多环芳烃均造成了潜在的生态风险和人体健康风险，重金属-多环芳烃复合污染风险区位于西南区域。重金属和多环芳烃不同的性质使得在研究区环境政策调整下土壤重金属和多环芳烃含量具有不同的变化特征，严厉的环境政策对土壤重金属和多环芳烃污染防控的效应都是积极的。在土壤污染防控中应实行严格的环境政策，并采取土壤污染风险分区管控策略及措施，以降低土壤重金属和多环芳烃含量及暴露风险。