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广西河池是我国一重要的有色金属基地,矿业活动的开发在带动当地经济的发展的同时,也带来了严重的环境污染,危害当地居民的人体健康。本研究选取广西河池南丹县大厂镇和大环江板力村两个典型污染地区,进行了重金属污染研究和环境暴露下的健康风险评价。
采用ICP-MS分析了采自大厂镇周围的23个旱地土样品,8个蔬菜样品,和大厂镇的2个大气颗粒物样品(TSP和PM10),获得了样品中20多种金属元素的定量分析结果,在此基础上,运用地积累积指数,对研究区环境中的重金属进行了污染评价。结果表明,大厂镇及其附近地区土壤存在多种重金属的复合污染,主要污染物为Cd(29.0 mg.kg-1),As(776 mg.kg-1),Sb(36.8 mg.kg-1),Pb(582mg.kg-1),Zn(1379 mg.kg-1)and Cu(156 mg.kg-1),Mn(1476mg.kg-1);大气PM10的浓度约是我国国家相应环境标准的10倍,其主要重金属污染元素为Cd(210mg.kg-1),As(15239 mg.kg-1),Sb(445 mg.kg-1),Pb(8053 mg.kg-1),Zn(13151mg.kg-1),Cu(673 mg.kg-1),Mn(2826mg.kg-1),Mo(120mg.kg-1)。土壤与大气PM10中的重金属元素的污染程度次序均为Cd>As>Sb>Pb>Zn>Cu>Mn,表明大气颗粒物的沉降可能是土壤重金属的主要来源途径,针对不同重金属元素的相关分析结果,进一步证实了该推断。大厂镇周围菜地蔬菜中的重金属污染元素主要为As(1.15mg.kg-1),Cd(0.37mg.kg-1)和Pb(2.10mg.kg-1),分别是相应国家标准的23,1.9和7.0倍,其最大浓度则高达国家标准的68,6.9和33倍,其安全性需引起高度重视。
识别出大厂镇居民的重金属环境暴露途径主要为呼吸暴露,皮肤接触暴露,尘土摄食,和蔬菜食用等4个。运用美国国家环保局(USEPA)的评价模型进行的健康风险评价结果表明,当地居民的非致癌风险极高,各暴露途径总的危害指数达145(成人),560(儿童),远远超出了正常接受水平1。非致癌风险主要来自呼吸暴露,其危害指数达94(成人)、188(儿童),蔬菜摄食也有不可忽视的风险,该途径的危害指数为7(成人)、22(儿童)。经呼吸摄入的大气颗粒物中的Mn,经口摄入的As(来自尘土和蔬菜),是产生危害的主要重金属污染物。
当地居民总的致癌风险为1×10-1(成人)和3×10-1(儿童),也大大超过了可接受的水平10-4~10-6。97%的致癌风险来自呼吸和尘土摄入两个暴露途径,主要源于As的暴露;摄食蔬菜也有明显的致癌风险,其致癌风险值达2×10-3(成人)和8×10-3(儿童)。总体上,大气颗粒物污染是该区重金属污染及与之相关的非致癌风险和致癌风险的主要载体和散布介质,因此,交通和矿业粉尘的控制和削减,是阻止该区重金属污染扩散,降低其人体暴露水平和健康风险的关键节点。尽管如此,目前仍需通过更精细的调研提高风险筛选和评价的准确度,同时通过流行病学调查揭示该区(大厂镇及周边地区)重金属污染的人体健康效应。
有色金属矿业所造成的广西河池大环江沿岸大面积废弃农田,其土壤重金属污染严重。对沿岸板力村8个稻田土样和6个欠收点的稻谷样品的中的重金属元素进行了分析,采用地质累积指数判定法评价稻田土的重金属污染程度,采用污染指数判定法评价稻谷重金属污染程度,结果表明,河池大环江板力村河岸大面积污染农田土壤中的主要超标元素为Pb,Zn和As,废弃田中其平均浓度分别为388mg.kg-1,275mg.kg-1,和29.4mg.kg-1。依地质累积指数判定Pb为强污染,Zn为中度污染,As为轻污染。稻米中主要超标元素这Pb和Cu,其平均值为1.85mg.kg-1和14.7 mg.kg-1。稻壳中的重金属浓度高于相应稻米,而瘪谷壳中的重金属浓度向于正常结粒的稻壳(Cu除外),说明稻壳比稻米更易累积重金属,同时,重金属的累积也可能影响稻谷的结粒。
研究还运用ICP-AES对采集于大厂镇、车河镇、板力村的当地居民的头发样品进行了微量元素分析。结果表明,在污染程度方面,Cd,Cu,Pb,Sb和Zn等5种重金属元素的浓度次序为大厂居民>车河居民>板力村居民的规律,Mn,Mo浓度则为大厂居民>板力村居民>车河居民。这与三地重金属的环境污染程度次序(大厂.>车河>板力村)基本一致,表明人发中的重金属可有效指示其环境暴露量;在地区差异方面,大厂居民头发中六种关注元素(As,Cd,Cu,Mn,Sb,Zn)的浓度均超出参考平均值,车河居民有五种元素(As,Cd,Cu,Pb,Zn)超出参考平均值,板力村居民头发中三种关注元素(As,Cd,Mn)的浓度显著高于参考平均值;在性别差异方面,八种关注元素在大厂人群头发中的含量存在一定的性别差异,有三种元素浓度男女接近(As,Zn和Cu),其他五种(Cd,Mn,Mo,Sb和Pb)均为男性高于女性;在年龄差异方面,不同年龄人群的头发中,各关注元素的浓度有类似的分布规律(除As和Cu外),21-30岁年龄段的人群头发中元素浓度最高,31-40岁以及10岁以下年龄组的人群也处在一个较高的水平。Cu元素在41-50岁这个年龄段浓度最高,可能与人体代谢能力有关。