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邯郸市土地面临着工业“三废”、汽车尾气排放、燃油泄漏、轮胎磨损、化肥和农药等排放的重金属污染物的威胁。在邯郸市区开展土壤重金属研究,确定土壤重金属污染源,对控制重金属污染具有十分重要的意义。评价土壤重金属污染水平以及生态风险和健康风险,根据重金属污染评价和源解析结果,对污染源采取有效的控制措施从而降低土壤重金属污染水平。
本研究使用五点采样法在邯郸市区采集了64个土壤样品,使用电感耦合等离子体质谱仪测定了样品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的含量,其平均含量分别为94.4mg/kg、588.25mg/kg、47.47mg/kg、43.16mg/kg、158.32mg/kg、0.92mg/kg、33.27mg/kg。除Mn外,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的平均含量均超过了河北省土壤背景值,特别是Cd的污染尤为严重,其平均含量接近背景值的10倍。使用ArcGIS软件制作研究区域土壤重金属含量的空间分布图,通过分析重金属的空间分布初步识别其来源。研究发现Cr和Ni含量空间分布相似,高含量位于研究区域中部和东北部,西南部含量较低,它们有相似的污染源。Mn、Zn、Cd含量的空间变化趋势相似,高含量集中在研究区域西部的工业区周围,该区域的重金属污染是由工业活动造成的。车辆密度较高的道路附近,Cu和Pb的含量也较高,这是由交通活动导致。干湿沉降每年会向研究区域的土壤中分别输入2414.88kg、17877.60kg、1347.84kg、1759.68kg、15556.32kg、93.60kg、3182.40kg的Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb元素。
使用相关性分析、聚类分析、主成分分析对土壤重金属污染源进行识别,用PMF(Positive matrix factorization)模型识别污染源并解析了污染源贡献。通过源识别发现研究区域的土壤重金属含量主要受三个污染源影响,分别是以Cu、Pb、Cd为主要负载元素的交通源、以Cr和Ni为主要负载元素的自然源以及以Mn、Zn为主要载荷的工业源。PMF模型解析得出交通源、自然源和工业源的贡献分别为17.61%,28.62%和53.77%。源识别得到的结果与PMF模型解析的结果基本一致。
通过评价邯郸市区土壤重金属污染水平发现,研究区域Cd的污染水平最严重,研究区域也受到了Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素不同程度的污染,Mn处于无污染水平。整个研究区域污染负荷指数为1.70,处于中等污染水平;内梅罗综合污染指数的平均值为7.23,处于重污染水平。对研究区域土壤重金属进行了风险评价,研究了其对生态环境和人体健康的影响。研究区域Cr、Mn、Ni、Pb和Zn处于低生态风险;大多数采样点的Cu处于低生态风险水平,只有5%样点处于中等生态风险水平;83%样点的Cd处于高生态风险水平以上,Cd污染对邯郸市生态系统构成了严重的威胁。重金属主要通过摄入途径危害公众健康,儿童受到的风险高于成人。研究区域Cr的非致癌风险最高(HI<1),其它依次为Mn、Pb、Ni、Cd、Cu和Zn,这7种重金属的非致癌风险可以忽略。Pb对儿童和成人均无明显的致癌风险;Cd、Cr、Ni对儿童和成人具有可接受或可耐受的致癌危险性。
本研究对于掌握邯郸市区土壤重金属的空间分布、污染状况、生态风险、健康风险、以及主要污染来源具有重要的意义。根据污染源解析结果,推广使用低Cd的燃煤、燃油和轮胎,控制工业污染物的排放,有利于控制土壤重金属污染。
本研究使用五点采样法在邯郸市区采集了64个土壤样品,使用电感耦合等离子体质谱仪测定了样品中Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的含量,其平均含量分别为94.4mg/kg、588.25mg/kg、47.47mg/kg、43.16mg/kg、158.32mg/kg、0.92mg/kg、33.27mg/kg。除Mn外,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的平均含量均超过了河北省土壤背景值,特别是Cd的污染尤为严重,其平均含量接近背景值的10倍。使用ArcGIS软件制作研究区域土壤重金属含量的空间分布图,通过分析重金属的空间分布初步识别其来源。研究发现Cr和Ni含量空间分布相似,高含量位于研究区域中部和东北部,西南部含量较低,它们有相似的污染源。Mn、Zn、Cd含量的空间变化趋势相似,高含量集中在研究区域西部的工业区周围,该区域的重金属污染是由工业活动造成的。车辆密度较高的道路附近,Cu和Pb的含量也较高,这是由交通活动导致。干湿沉降每年会向研究区域的土壤中分别输入2414.88kg、17877.60kg、1347.84kg、1759.68kg、15556.32kg、93.60kg、3182.40kg的Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb元素。
使用相关性分析、聚类分析、主成分分析对土壤重金属污染源进行识别,用PMF(Positive matrix factorization)模型识别污染源并解析了污染源贡献。通过源识别发现研究区域的土壤重金属含量主要受三个污染源影响,分别是以Cu、Pb、Cd为主要负载元素的交通源、以Cr和Ni为主要负载元素的自然源以及以Mn、Zn为主要载荷的工业源。PMF模型解析得出交通源、自然源和工业源的贡献分别为17.61%,28.62%和53.77%。源识别得到的结果与PMF模型解析的结果基本一致。
通过评价邯郸市区土壤重金属污染水平发现,研究区域Cd的污染水平最严重,研究区域也受到了Cr、Cu、Ni、Pb、Zn元素不同程度的污染,Mn处于无污染水平。整个研究区域污染负荷指数为1.70,处于中等污染水平;内梅罗综合污染指数的平均值为7.23,处于重污染水平。对研究区域土壤重金属进行了风险评价,研究了其对生态环境和人体健康的影响。研究区域Cr、Mn、Ni、Pb和Zn处于低生态风险;大多数采样点的Cu处于低生态风险水平,只有5%样点处于中等生态风险水平;83%样点的Cd处于高生态风险水平以上,Cd污染对邯郸市生态系统构成了严重的威胁。重金属主要通过摄入途径危害公众健康,儿童受到的风险高于成人。研究区域Cr的非致癌风险最高(HI<1),其它依次为Mn、Pb、Ni、Cd、Cu和Zn,这7种重金属的非致癌风险可以忽略。Pb对儿童和成人均无明显的致癌风险;Cd、Cr、Ni对儿童和成人具有可接受或可耐受的致癌危险性。
本研究对于掌握邯郸市区土壤重金属的空间分布、污染状况、生态风险、健康风险、以及主要污染来源具有重要的意义。根据污染源解析结果,推广使用低Cd的燃煤、燃油和轮胎,控制工业污染物的排放,有利于控制土壤重金属污染。