吉林省夹皮沟矿区重金属环境地球化学特征与风险评价

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为研究第二松花江上游夹皮沟矿区尾矿的存在对周边环境的影响,探明重金属地球化学特征与生态风险,维护当地矿山环境,以夹皮沟矿区内主要河流为研究对象,采集河水、表层沉积物样品,同时采集尾矿周边作物及土壤样品,分析重金属含量特征及空间分布特征,利用重金属污染指数法研究河水污染情况,采用地累积指数法分析土壤和表层沉积物的污染特征,采用BCR连续提取法对沉积物及尾矿泥中重金属的形态分布进行研究。最后采用因子分析法对表层沉积物进行来源解析。利用潜在生态风险评价法对土壤和表层沉积物的生态风险进行评价,又采用目标危害系数法、水环境人体健康风险评价模型、土壤人体健康风险评价模型分别针对玉米、河水、土壤进行人体健康风险的评价。主要研究结果如下:(1)研究区河水中Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg元素平均值均小于GB3838—2002的Ⅲ级标准。Cd、As平均值低于二松背景值,Cu、Pb、Zn、Hg平均值高出二松背景值的4.2、18.0、1.7、6.9倍。苇沙河表层沉积物Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Cr、As、Hg 8种元素中,除Zn元素含量小于第二松花江背景值外,其余7种元素平均含量均高于二松背景值。表层沉积物的形态分析结果显示,Cu、Ni、Cr主要赋存于残渣态中,对环境造成危害的可能性较低;Pb、Cd主要赋存在铁锰氧化物结合态,在一定条件下有较强的释放,易形成二次污染。Zn主要赋存在强有机结合态中,对生物具有潜在的危害性。因子分析将8种元素分为三类:因子1:Cu、Pb、Cd、Hg,污染源主要为尾矿的堆积及尾气的排放;因子2:Zn、Ni、Cr,污染来源为交通运输、农药化肥;因子3:As,污染源主要来自金矿开采及尾矿堆放。(2)玉米中Cu、Zn、Cr、As、Hg 5种元素含量均未超过农业部规定的行业标准限量,但Pb、Cd含量有所超标;野蒿根中重金属含量约为茎中的1.4~3.8倍。整体上看,距尾矿越近,重金属含量越高。以第二松花江土壤背景值为标准,尾矿周边玉米根部土壤8种重金属元素含量均值均未超过食用农产品土地Ⅱ级标准限值,但Zn、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd、Hg含量均值超过第二松花江流域土壤元素背景值;除As元素外,尾矿附近野蒿根部土壤其余元素含量均值均超过第二松花江流域土壤元素背景值,但Cu、Cd超过Ⅱ级标准限值。(3)水质污染评价结果显示,夹皮沟矿区苇沙河河水整体污染程度较轻,仅个别样点Pb、Hg元素为轻污染。苇沙河表层沉积物为轻-中污染水平,Zn为无污染,Ni、Cd、As为轻度污染,Cu、Hg为中度污染,Pb为中-强污染。作物根系土受轻-中度污染。(4)河水人体健康风险评价结果显示,致癌元素的致癌风险水平较低,非致癌元素的健康风险可忽略不计。玉米人体健康风险评价结果表明,尾矿周边玉米对成人无健康风险,但对儿童健康产生负面影响的可能较大。玉米根系土壤人体健康风险评价的结果表明,各元素通过三种暴露途径的致癌和非致癌风险均为经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入,非致癌风险HQ及总非致癌风险HI均小于1,不会对人体健康造成危害。Cr是主要的致癌风险来源,成人在经口摄入和皮肤接触途径下有一定的致癌风险,呼吸途径对儿童造成的致癌风险不明显,但其他两途径下会对儿童造成致癌风险。
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