齊齊哈爾市主城區(qū)道路土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

喬雪 盧海軍 王今雨

摘要：為了解道路用地土壤中重金屬污染特征及其可能帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)，在齊齊哈爾市主城區(qū)選取了9條主要交通道路，測(cè)定了土壤中重金屬Pb、Cr、As、Cu和Zn的濃度，計(jì)算了污染指數(shù)，并利用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）研究的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)齊齊哈爾市的道路用地重金屬污染做了健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：研究區(qū)內(nèi)同一種重金屬在道路土壤中的含量變化范圍比較大，Pb、Cr、As的含量變化較明顯，Cu、Zn含量變化相對(duì)較小;除重金屬Pb外，其它四種重金屬含量平均值均高于背景值，表明Cr、As、Cu、Zn在道路土壤富集明顯;重金屬Cu含量變異類(lèi)屬高變異，其它重金屬的變異系數(shù)均不大，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，偏倚性低，空間分布較為均勻;重金屬污染程度從大到小排序?yàn)镃u> Zn> As>Cr> Pb，其中Pb屬于無(wú)污染.Cr、As、Zn屬于輕度污染.Cu屬于重度污染;各重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)都在癌癥風(fēng)險(xiǎn)閾值范圍內(nèi)，Pb、Cr、As和Cu致癌風(fēng)險(xiǎn)較低，并不能成為主要致癌風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)人體健康不會(huì)造成傷害，其中Pb皮膚接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10-6，Cr呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率1X10-5，As經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為5×10 -7，呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為2.170×10-11，Cu經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10-6。

關(guān)鍵詞：重金屬;健康風(fēng)險(xiǎn);評(píng)價(jià);齊齊哈爾

中圖分類(lèi)號(hào)：X825

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）8-0085-04

1 引言

城市化的進(jìn)程快速推進(jìn)，工廠廢棄物排放、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣、大氣沉降物和生活廢棄物等進(jìn)入到生活環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致大量重金屬污染物在土壤中累積，會(huì)直接地或間接地危害人類(lèi)的身體健康和城市的環(huán)境質(zhì)量[1，2]。大量研究結(jié)果表明，交通運(yùn)輸過(guò)程中的汽車(chē)尾氣排放和輪胎添加劑中的重金屬（如Cu、Zn、Pb），在車(chē)輛的行駛過(guò)程中均會(huì)直接或間接地進(jìn)入道路土壤，對(duì)道路土壤重金屬含量產(chǎn)生一定影響，通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)城市的交通流量越大，道路用地重金屬的積累也越大[3，4]。近幾年來(lái)，齊齊哈爾市城市建設(shè)很快，隨著機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量迅速增多，城市土壤重金屬污染研究也得到了重視，本文以主城區(qū)主要城市道路土壤為研究對(duì)象，分析重金屬污染狀況并進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以期為城市環(huán)境污染監(jiān)測(cè)與城市道路規(guī)劃、城市環(huán)境規(guī)劃提供有益的理論支持。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

齊齊哈爾為黑龍江省下轄市，地處東北松嫩平原，位于122°E～126°E、45°N～48°N，既然處于松嫩平原，所以齊齊哈爾市地勢(shì)平坦，平均海拔為146 m，東部和南部地勢(shì)較低。齊齊哈爾市大部分地區(qū)土壤熱較量高，透性較好，質(zhì)地較輕，由暗棕壤、黑上、黑鈣上、草甸上、沼澤土、草甸堿土、砂土等土壤類(lèi)型組成。

在齊齊哈爾市主城區(qū)的路網(wǎng)中選擇北疆環(huán)島、勞衛(wèi)路迎賓橋、光復(fù)街二號(hào)院的交通島和聯(lián)通大路、中華西路、卜奎大街、明海公路、中華東路、曙光大街作為采樣地點(diǎn)，采樣點(diǎn)土壤基本特征見(jiàn)表1，采樣時(shí)問(wèn)為2016年5月末。

2.2 采集與實(shí)驗(yàn)方法

每個(gè)采樣點(diǎn)按40 cm剖面進(jìn)行分層采樣，即0～20cm和20～40 cm，每個(gè)樣點(diǎn)采集三處土樣，并進(jìn)行充分混合，剔除雜質(zhì)，用樣品袋收集好，作好標(biāo)簽（0～20 cm和20～40 cm的用阿拉伯?dāng)?shù)字在樣點(diǎn)編號(hào)加1和2區(qū)分），帶同齊齊哈爾大學(xué)分析測(cè)試中心，采用等離子質(zhì)譜儀分析各樣點(diǎn)Pb、Cr、As、Cu、Zn的含量，于2016年6月完成測(cè)定。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)模型

2.3.1 單因子評(píng)價(jià)法

單因子評(píng)價(jià)法是指以測(cè)定待測(cè)土壤得到的實(shí)測(cè)值和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相比得到的比值，比值即為土壤各項(xiàng)污染物的污染指數(shù)。計(jì)算公式為Pi=Ci/Si，其中Pi為土壤中污染物的污染指數(shù)，Ci土壤111污染物i的實(shí)測(cè)濃度，Si為重金屬評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，背景值采用齊齊哈爾各公園土壤重金屬含量的平均值，見(jiàn)表2。Pi≤1，無(wú)污染;1

2.3.2 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

（1）重金屬暴露模型與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表征模型。

道路是城市公共空間、景觀規(guī)劃的重要廊道與節(jié)點(diǎn)，所以研究區(qū)內(nèi)人群的主要暴露途徑有三種：一是直接攝入，人群在生活和工作的過(guò)程中會(huì)不小也直接接觸到城市用地土壤表層從而不慎吞入，即城市用地壤污染物直接攝人人體;二是皮膚接觸，人群在工作或者生活過(guò)程中由于沒(méi)有穿防護(hù)服和手套，所以會(huì)將大量的皮膚裸露在外面，這樣許多城市用地土壤重金屬會(huì)不同程度粘附在皮膚上對(duì)人體健康造成危害;三是呼吸攝入，由于刮風(fēng)或霧霾等自然因素或者人為因素會(huì)將城市用地土壤污染物帶人到空氣巾，人體在呼吸的過(guò)程中便會(huì)將這些污染物吸人體內(nèi)從而造成健康危害。研究采用美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）提出的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型進(jìn)行暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[3，4]。

（2）評(píng)價(jià)暴露參數(shù)。

評(píng)價(jià)暴露參數(shù)（exposure factor）是健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中最重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，任何健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)都要依靠相應(yīng)的暴露參數(shù)去構(gòu)建。因此在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中暴露參數(shù)和實(shí)際情況越相符其得出的結(jié)果電就越有說(shuō)服力。目前，我國(guó)環(huán)保部目前還沒(méi)有構(gòu)建一套符合我國(guó)人民實(shí)際情況的暴露參數(shù)手冊(cè)或者模板，國(guó)內(nèi)大多數(shù)學(xué)者在進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究中均多多少地間接或直接地引用了外國(guó)的暴露參數(shù)的數(shù)據(jù)。本文采用的評(píng)價(jià)暴露參數(shù)如表3和表4所示，需要說(shuō)明的是本研究AT（重金屬平均暴露時(shí)間）是以人體生命期72a進(jìn)行計(jì)算的，成人和兒童的平均FD分別設(shè)為25 a和6 a[4]。

另外，不同學(xué)者的研究表明，當(dāng)HQ（非致癌重金屬的單項(xiàng)健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）或HI（非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)）<1時(shí)，表示非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)可以接受;當(dāng)其>1時(shí)，表示存在非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)環(huán)保署（ USEPA）推薦的CR的土壤治理標(biāo)準(zhǔn)為10-6，電有研究認(rèn)為當(dāng)其在10-6～10-4之間時(shí)也是可以接受的[3～5]。所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)與計(jì)算均采用SPSS和Exccl軟件完成。

2.3.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不確定性分析方法

不確定性分析按照我國(guó)環(huán)保部《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（ HJ 25. 3- 2014）進(jìn)行分析[5]。依據(jù)該導(dǎo)則，采用暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率來(lái)進(jìn)行不確定性分析。

3 重金屬污染健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.1 污染指數(shù)描述性統(tǒng)計(jì)

對(duì)各道路用地土壤重金屬含量進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析[8，9]，見(jiàn)表5。

由表5可知，Pb、Cr、As、Cu、Zn重金屬的濃度范圍分別為12.552～41.900 mg，/kg、23.551～57.300 mg/kg、4.732～89. 500 mg/kg、0.009～0.495 mg/kg、ZnO022～0.734 mg/kg，同一種重金屬在道路土壤中的含量變化范圍比較大，Pb、Cr、As的含量變化較明顯，Cu、Zn含量變化相對(duì)較小;從各重金屬含量的平均值來(lái)看，除重金屬Pb外，其它四種重金屬含量平均值均高于背景值，表明Cr、As、Cu、Zn在道路土壤富集明顯;所有重金屬中Cu的變異系數(shù)達(dá)到了121.923%，屬于高變異，而其它重金屬含量穩(wěn)定性較好，偏倚性低，空間分布較為均勻。

對(duì)各道路用地土壤重金屬進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知.5種重金屬在道路用地中呈現(xiàn)出不同程度的污染情況，但從平均值來(lái)看，重金屬污染程度從大到小排序?yàn)镃u>Zn>As>Cr>Pb。其中Pb屬于無(wú)污染，Cr、As、Zn屬于輕度污染，Cu屬于重度污染。

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

3.2.1 單個(gè)重金屬非致癌風(fēng)險(xiǎn)HQ值

應(yīng)用健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型和模型參數(shù)，計(jì)算土壤重金屬非致癌（HQ）風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，如表7。

由表7可知，各重金屬潛在人體健康危害風(fēng)險(xiǎn)的大小排序?yàn)椋篈s>Cr>Pb>Cu>Zn;經(jīng)口攝入的暴露途徑中，As的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最大，成人為1.276×10-6，兒童為7.444×10-5，Zn的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最小，成人為2.922×10-9，兒童為1.716×10-9;皮膚接觸的暴露途徑中Cr的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最大，非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)達(dá)到4.642×lO-5，Zn的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最小，為4.70×10 -11;呼吸接觸暴露途徑中，Cr的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最大，為1.40×10-6，Cu的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最小，達(dá)到1×10-12。

綜卜所述，5種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平在10-11～10-4之間，表明土壤重金屬的非致癌污染物而產(chǎn)生疾病，受到健康威脅的人數(shù)不到1/1000，因此表明在該取樣點(diǎn)道路用地的土壤中，Pb，Cr，As，Cu，Zn所引起的健康風(fēng)險(xiǎn)比較小，但也不排除會(huì)對(duì)研究區(qū)域居民的人體構(gòu)成潛在的健康危害。

3.2.2 重金屬致癌風(fēng)險(xiǎn)CR值

按致癌風(fēng)險(xiǎn)模型進(jìn)行構(gòu)造，計(jì)算出所選樣點(diǎn)區(qū)土壤重金屬可能引起的成人人體健康致癌風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果，如表8所示。

由表8可知，Pb、Cr、As和Cu的致癌風(fēng)險(xiǎn)Risk分別為經(jīng)口攝入As的致癌風(fēng)險(xiǎn)，成人為3.267×10-8，兒童為2.732×1O-6：Cu的致癌風(fēng)險(xiǎn)為3.372×10-7。皮膚接觸中Pb致癌風(fēng)險(xiǎn)為。呼吸接觸中Cr和As的致癌風(fēng)險(xiǎn)分別為和。各重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)都在癌癥風(fēng)險(xiǎn)閾值范圍10-11～10-6內(nèi)，這說(shuō)明Pb、Cr、As和Cu致癌風(fēng)險(xiǎn)較低，并不能成為主要致癌風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)人體健康不會(huì)造成傷害。

3.2.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)不確定性分析

對(duì)各重金屬進(jìn)行非致癌和致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表9、表10。

表9和表10表明，重金屬經(jīng)口攝入風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率介于4.529×lO-7～4.978×10-7，呼吸接觸貢獻(xiàn)率介于7.60×10-11～2.555×10-9，皮膚接觸貢獻(xiàn)率介于3.931×10-9～7.24×10-8;Pb、Cr、As、Cu、Zn致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率中，Pb皮膚接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10-6，Cr呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率1×10-8，As經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為5×10-7，呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為2.170×10-11，Cu經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10 -6。

4 結(jié)論

（1）研究區(qū)內(nèi)同一種重金屬在道路土壤中的含量變化范圍比較大，Pb、Cr、As的含量變化較明顯，Cu、Zn含量變化相對(duì)較小;除重金屬Pb外，其它四種重金屬含量平均值均高于背景值，表明Cr、As、Cu、Zn在道路土壤富集明娃。

（21）研究區(qū)重金屬Cu含量變異類(lèi)屬高變異。其它重金屬的變異系數(shù)均不大，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好，偏倚性低，空間分布較為均勻。

（3）研究區(qū)內(nèi)，重金屬污染程度從大到小排序?yàn)镃u>Zn>As>Cr>Pb。其中Pb屬于無(wú)污染，Cr、As、Zn屬于輕度污染，Cu屬于重度污染。

（4）研究區(qū)內(nèi)，各重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)都在癌癥風(fēng)險(xiǎn)閾值范圍內(nèi)，Pb、Cr、As和Cu致癌風(fēng)險(xiǎn)較低，并不能成為主要致癌風(fēng)險(xiǎn)因素，對(duì)人體健康不會(huì)造成傷害。其中Pb皮膚接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10-4，Cr呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率1×10-5，As經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為5×10-7，呼吸接觸暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為2.170×10 -11，Cu經(jīng)口攝入暴露風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)率為1×10-6。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊彥，陸曉松，李定龍，我國(guó)環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J].環(huán)境與健康雜志.2014，31（4）：357～362.

[2]紀(jì)小鳳，鄭娜，王洋，等.中國(guó)城市土壤重金屬污染研究現(xiàn)狀及展望[J]，土壤與作物，2016，5（1）：42～47.

[3]谷陽(yáng)光，高富代，我國(guó)省會(huì)城市土壤重金屬含量分布與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境化學(xué)，201 7，36（1）：62～71.

[4]陳星，馬建華，李新寧，等.基于棕地的居民小區(qū)土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2011，35（3）：1068～1074.

[5]中華人民共和國(guó)環(huán)保部.污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則（HJ25.32014）[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2014.

[6]US EPA. Supplemental guidance for developing soil screening levels for superfund sites [R]. Washington DC：US EPA， 2002.

[7]胡惠蓉，田昆.土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2012，44～91.

[8]寧承江，李靜，雷永斌，等.阿拉爾棗園土壤重金屬含量測(cè)定及污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2017，（8）：52～56，60.

[9]何玉生.?？诔鞘型寥乐亟饘傥廴咎卣髋c生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].生態(tài)學(xué)雜志，2014，33（2）;421～428.