煤矿周边土壤—农作物重金属污染特征及风险评价

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土壤-农作物重金属污染问题已受到人们的广泛关注,尤其是矿区土壤-农作物重金属会污染周围环境,并对人体健康造成严重影响,已成为国内外学者关注的焦点。为探明河南省煤矿区周围耕地是否存在重金属污染及健康风险,本文以河南省永城市车集(CJ)、新庄(XZ)、陈四楼(CSL)3个煤矿区和禹州市旗山(QS)、新阳(XY)、方山(FS)3个煤矿区共计6个煤矿区作为研究区域,利用单因子污染指数法、综合污染指数法、潜在生态危害指数法评价了河南省永城市和禹州市6个煤矿区土壤-农作物重金属(Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Tl)的污染特征,通过测定小麦和玉米根、茎、叶、籽和壳中的重金属含量,从而对永城和禹州煤矿区的小麦和玉米进行农作物食用风险评价。研究结果如下:(1)CJ、XZ、CSL、QS、XY、FS 6个煤矿区的土壤pH>7,均呈现为碱性。和《土壤环境质量质标准》(GB15618-2008)二级标准相比来看,CJ煤矿区中土壤重金属的含量除Zn和Cd含量超标外,其余5种重金属元素Cr、As、Ni、Cu和Pb均未超标。XZ煤矿区7种土壤重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb均未超标。CSL煤矿区除重金属元素Cu含量超标外,其余6种重金属元素Cr、Co、Ni、Zn、Cd和Pb均未超标。QS煤矿区7种土壤重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb均未超标。XY煤矿区7种土壤重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb均未超标。FS煤矿区除重金属元素Zn超标外,其余6种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Cd和Pb均未超标。(2)以河南省土壤重金属背景值为评价标准,CJ煤矿区土壤中8种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。XZ煤矿区土壤中8种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。CSL煤矿区土壤中8种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。QS煤矿区土壤中除重金属元素Zn未超标外,其余7种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。XY煤矿区土壤中8种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。FS煤矿区土壤中8种重金属元素Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb和Tl均有不同程度的超标。(3)通过比较不同煤矿区土壤重金属污染程度不难发现:当把《土壤环境质量质标准》(GB15618-2008)二级标准作为极限值进行参比时,6个煤矿区周边的土壤中Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb的单因子污染指数均小于1,属于未污染等级,但当以河南省土壤背景值为参比时,得出6个煤矿区周边土壤中Cr、As、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Tl的单因子污染指数均大于1,属于污染等级。由综合污染指数可知,6个煤矿区周边的土壤已受到了一定程度的复合污染,且最大达到了重污染等级,污染程度表现为CJ>CSL>XZ>FS>QS>XY。(4)XZ煤矿区小麦面粉中重金属Cr的HQ值很小,几乎为0,这说明当地居民每天从面粉的摄入过程中几乎没有将重金属Cr摄入体内。Ni、Zn、Cd的HQ均小于1,说明Ni、Zn、Cd这3种重金属在互不影响的情况下,单独摄入均不会对人的身体产生显著地健康风险。面粉中的Cu和Pb有38.89%和11.11%的HQ大于1,这表明人体在摄入面粉的过程中,该煤矿区小麦面粉中Cu和Pb将会对人体产生显著健康风险,应当引起人们的警觉。XZ煤矿区小麦面粉中77.78%的面粉样品HI的值均大于1,这表明食用XZ煤矿区小麦面粉将有很大的可能性对人体健康产生危害。(5)XY煤矿区玉米籽中重金属Cr的HQ数值很小,比较接近0,甚至几乎为0,表明研究区周边的居民在日常生活中食用玉米后几乎没有将Cr吸收到体内。Ni、Zn、Cd的HQ值均小于1,说明Ni、Zn、Cd这3种重金属在单独摄入的情况下,均不会对人体健康产生显著的危害效果。玉米籽中的重金属元素Cu和Pb有30.00%和10.00%的HQ大于1,这表明人体在摄入玉米籽的过程中,该煤矿区玉米籽中Cu和Pb将会对人体产生显著健康风险,应当引起人们的警觉。XY煤矿区玉米籽中90.00%的玉米籽样品HI值均大于1,这表明食用XY煤矿区玉米籽将有非常高的可能性对人体健康产生危害。
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