鄭開(kāi)城際鐵路兩側(cè)農(nóng)田土壤重金屬污染及健康風(fēng)險(xiǎn)

王勝奎　王夢(mèng)然

【摘 要】采集鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤樣品260個(gè)，用ICP-MS法測(cè)定土壤Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、Co、V和Zn含量，用ICP-AES 法測(cè)定土壤Al和As含量，用內(nèi)梅羅污染指數(shù)法展開(kāi)重金屬污染評(píng)估，用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型展開(kāi)重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的變異系數(shù)變化在12.52%～86.57%之間，為中等變異，南北兩側(cè)斷面上土壤As超標(biāo)，其余重金屬含量都在二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下，不存在超標(biāo)現(xiàn)象；輕軌兩側(cè)200 m范圍內(nèi)土壤重金屬污染綜合指數(shù)I普遍大于1小于2，為輕污染，且輕軌南側(cè)土壤重金屬污染程度均高于北側(cè)，土壤As對(duì)綜合污染指數(shù)的貢獻(xiàn)最大；輕軌兩側(cè)土壤9種重金屬的HQ值和HI值均小于1，短期內(nèi)不會(huì)對(duì)居民健康產(chǎn)生非致癌風(fēng)險(xiǎn)；輕軌兩側(cè)土壤260個(gè)采樣的CRAs和TCR都大于10-6，存在一定的人體可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)，As對(duì)TCR的貢獻(xiàn)率平均高達(dá)85.90%，As是最主要的致癌風(fēng)險(xiǎn)因子。

【關(guān)鍵詞】鄭開(kāi)輕軌；重金屬；污染特征；健康風(fēng)險(xiǎn)

0 引言

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的迅速發(fā)展，誕生了許多新的交通工具。由于汽車(chē)、火車(chē)、動(dòng)車(chē)、高鐵和輕軌等交通工具的出現(xiàn)，導(dǎo)致我國(guó)道路兩側(cè)農(nóng)田土壤污染日益嚴(yán)重。針對(duì)汽車(chē)、火車(chē)、動(dòng)車(chē)對(duì)道路兩側(cè)農(nóng)田的影響[1-2]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)做過(guò)許多研究[3-4]。研究結(jié)果表明：由于民眾車(chē)有量的迅速增加，產(chǎn)生的污染物對(duì)道路兩側(cè)已經(jīng)造成污染。受到重金屬污染的路旁土壤可直接通過(guò)口、鼻和皮膚等3種途徑進(jìn)入人體內(nèi)，積累到一定程度，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。公路和鐵路沿線離地面相對(duì)較低，污染局域主要位于兩側(cè)，但輕軌離地面比較高，其對(duì)兩側(cè)的影響不像道路帶狀污染那樣明顯，對(duì)于這種高空新型交通工具對(duì)兩側(cè)道路的農(nóng)田影響卻鮮見(jiàn)報(bào)道。本文以鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤為例，在土壤樣品采集和重金屬含量測(cè)定基礎(chǔ)上，運(yùn)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)其重金屬多途徑表露所致的健康風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)展評(píng)估，旨在豐厚土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研討案例，維護(hù)公路兩側(cè)常駐人群的健康，為路域生態(tài)環(huán)境的管理與修復(fù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

在采樣斷面上按距高架橋水平距離0（高架橋邊緣正下方）、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、150和200 m對(duì)稱布設(shè)土壤采樣點(diǎn)。在每個(gè)采樣點(diǎn)上，畫(huà)出一條與高架橋平行的線段，每隔15 m進(jìn)行采樣，按照0、15、30、45、60 m布設(shè)水平土壤采樣點(diǎn)，而后在采樣單元內(nèi)按照“梅花型”布點(diǎn)，采集5個(gè)土壤表層（深度15 cm左右）子樣，每個(gè)子樣約200 g。最后將采集的5個(gè)子樣充分混合，按“四分法”舍棄多余的土壤樣品，保留0.5 kg左右的土樣，然后將土壤樣品放入自封袋，標(biāo)號(hào)，待處理。本研究共采集260個(gè)土壤空間樣品。

1.2 重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.2.1 暴露劑量模型

各種途徑的暴露量按下列公式[5-6]計(jì)算：

經(jīng)手—口直接攝入：

式中，CDI為重金屬暴露量，mg·（kg·d）-1，c為灰塵重金屬的濃度。參考我國(guó)場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則（DB11/T 656-2009）以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果[4-8]。

1.2.2 健康風(fēng)險(xiǎn)表征模型

所研究的9種重金屬（As、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd、V、Co）都具有慢性非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)。其中As、Cd、Ni、Cr、Pb具有致癌風(fēng)險(xiǎn)[9-10]。非致癌風(fēng)險(xiǎn)用風(fēng)險(xiǎn)商和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)表征，計(jì)算公式為：

致癌健康用風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)表征，計(jì)算公式如下：

參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果及我國(guó)場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則（DB11/T 656-2009）。公式參考文獻(xiàn)[11]。

2 結(jié)果

2.1 土壤重金屬含量

鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的變異系數(shù)在12.52%～86.57%之間變動(dòng)，為中等變異；輕軌兩側(cè)200m范圍內(nèi)北側(cè)重金屬平均含量大部分小于中國(guó)潮土背景值，南側(cè)重金屬平均含量都大于中國(guó)潮土背景值，這種情況表明，輕軌北側(cè)斷面重金屬含量受輕軌運(yùn)行的影響較小，南側(cè)重金屬含量受輕軌運(yùn)行的影響比較明顯。與中國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（PH>7.5）相比較，南北兩側(cè)斷面上土壤As大部分超標(biāo)，也有小部分Cd存在超標(biāo)現(xiàn)象，其余重金屬含量均在二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下，不存在超標(biāo)現(xiàn)象。

2.2 土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

依照（2）～（6）式分別計(jì)算得到鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤針對(duì)成人經(jīng)3種表露途徑的各個(gè)重金屬非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)單項(xiàng)指數(shù)（HQ）和非致癌風(fēng)險(xiǎn)總指數(shù)（HI）。雖然馬家河斷面土壤重金屬不存在非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，但是輕軌的運(yùn)行對(duì)土壤重金屬的HQ值仍有影響。隨著路基距離的增加，土壤As、Cr、Cu、V和Zn的HQ整體波動(dòng)不大，其中南側(cè)斷面的HQCr和HQV峰值位置離路基較遠(yuǎn)，分別出現(xiàn)在距路基85m和110m處。土壤北側(cè)斷面Cd、Co、Cr、Cu、Ni和V的HQ在路基處較高，隨間隔增加先降低后升高，在離路基0～10m范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值，而后再逐步降低。

2.2.2 致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

將數(shù)據(jù)帶入式（7）和式（8）計(jì)算，分別得到各采樣點(diǎn)As、Cd、Cr、Ni、Pb的CR和TCR。鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤各采樣點(diǎn)的CRNi、CRCd、CRPb和CRCr遠(yuǎn)小于10-6數(shù)量級(jí)，沒(méi)有致癌風(fēng)險(xiǎn)；鄭開(kāi)輕軌兩側(cè)土壤重金屬的平均TCR大于10-6數(shù)量級(jí)，存在人體可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該引起我們的重視。

土壤Cr和Ni的CR值的空間分布與其HQ值較為類(lèi)似，都是南側(cè)斷面峰值位置離路基距離較遠(yuǎn)，北側(cè)斷面的CR值在路基處較高，隨間隔增加先降低后升高，在離路基0～10m范圍內(nèi)出現(xiàn)峰值，然后再逐步降低。endprint

3 結(jié)論

（1）輕軌兩側(cè)土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的變異系數(shù)變化在12.52%～86.57%之間，為中等變異，南北兩側(cè)斷面上土壤As超標(biāo)，其余重金屬含量均在二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下，不存在超標(biāo)現(xiàn)象。

（2）輕軌兩側(cè)200m范圍內(nèi)土壤重金屬污染綜合指數(shù)I平均值為1.33，為輕污染，且輕軌南側(cè)土壤重金屬污染程度均高于北側(cè)。其中，在輕軌南側(cè)200m范圍內(nèi)綜合污染指數(shù)I均大于1；北側(cè)在100m和150m處的綜合污染指數(shù)大于0.7小于1，達(dá)到警戒線，其余綜合污染指數(shù)均大于1，雖沒(méi)有南側(cè)污染嚴(yán)重，但也有一半以上綜合污染指數(shù)大于1。土壤As對(duì)綜合污染指數(shù)的貢獻(xiàn)最大。

（3）輕軌兩側(cè)土壤9種重金屬的HQ值和HI值都小于1，短期內(nèi)不會(huì)對(duì)居民健康造成非致癌風(fēng)險(xiǎn)，HQV值對(duì)HI的貢獻(xiàn)率平均為87.26%，V是最主要的非致癌因子。

（4）輕軌兩側(cè)土壤各樣點(diǎn)的CRAs和TCR均大于10-6，這表明存在一定的致癌健康風(fēng)險(xiǎn)的可能性，應(yīng)引起我們的重視。各樣點(diǎn)土壤的CRAs對(duì)其TCR的貢獻(xiàn)率平均為高達(dá)85.90%，表明As是最主要的致癌風(fēng)險(xiǎn)因子。

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