中国西北地区土壤和沉积物的重金属污染及生态与健康风险评价 ——以陇南某矿区土壤和西安某河流沉积物为例

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近年来,随着我国采矿业和城市工业化的飞速发展,经济水平也得到大幅提升,但是矿区开采和工业化发展排放的“三废”会污染周边环境,危害人体健康。因此本文以中国西北地区的甘肃陇南某尾矿库周边土壤和西安灞河与浐河沉积物为研究对象,通过对样品土壤和沉积物重金属的浓度测定再运用多个污染评价方法对研究区重金属污染水平进行评估,结合国内的“导则”和国外USEPA模型分析研究区健康风险,最后利用多元分析法(相关性分析和主成分分析)确定研究区的重金属来源,主要得出以下结论:(1)研究区土壤中重金属含量Sb、As和Hg均超过了当地土壤背景值,重金属越靠近矿区浓度越大;沉积物中除重金属Pb外,其余重金属的变异系数都显示重金属可能受外源因素影响,其中重金属Cd浓度最高。(2)通过地质累积指数、内梅罗指数法和潜在生态风险评价法分析发现,研究区土壤中重金属Sb污染较为严重,综合潜在生态风险中发现主要贡献率占比65.12%,结合变异系数的结果分析,这显然与人为干扰程度有关;研究区沉积物中,只有Cd有轻度污染,其余重金属几乎无污染,且综合潜在生态风险中发现主要贡献率占比81.77%。(3)通过结合“导则”和USEPA模型对研究区土壤和沉积物进行评价,研究发现“导则”制定的健康风险评估模型得出结论认为研究区土壤中As在三种不同暴露途径下均存在致癌健康风险,其余重金属不存在致癌健康风险,但通过USEPA提出的健康风险评价则认为研究区土壤中重金属As只通过口摄入才存在致癌风险,其余途径不存在致癌风险,两种模型的计算结果相差不大,但最终的评价结果有出入,是由于国内外两种方法给定的人体接受致癌风险值不同导致的。但是两种健康风险评价方法都得出通过口摄入是土壤和沉积物重金属对人类产生健康风险的最主要途径这一结论。(4)通过相关性和主成分分析,研究区土壤中造成污染的重金属主要来自于上游矿区的人为活动;河流沉积物中的污染情况:灞河因地理条件位置的原因,灞河的重金属污染主要来自人为的农业活动,浐河的重金属污染主要来自于浐河流经区域的工业排放和交通运输的尾气排放。
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