典型蔬菜基地土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

曹冉 孜比布拉·司馬義 楊勝天 張兆永 斯琴

摘要：為了探究烏魯木齊市典型蔬菜基地表層土壤重金屬對(duì)人的健康風(fēng)險(xiǎn)，采集140份土壤樣品進(jìn)行重金屬分析，結(jié)合實(shí)測(cè)土壤重金屬數(shù)據(jù)和美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（US EPA）推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)成人和兒童的健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，重金屬對(duì)兒童的HI（總非致癌風(fēng)險(xiǎn)）和TCR（總致癌風(fēng)險(xiǎn)）大于成人，各分區(qū)表現(xiàn)為糧食作物區(qū)>蔬菜作物區(qū)>油料作物區(qū)>水果區(qū)，砷（As）、鉻（Cr）和鉛（Pb）是各分區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)中較大的3個(gè)貢獻(xiàn)因子，其中As、Cd也是各分區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)中最主要的貢獻(xiàn)因子。非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，重金屬不會(huì)對(duì)成人健康造成危害，但可能對(duì)兒童健康造成危害。評(píng)價(jià)結(jié)果還表明，致癌風(fēng)險(xiǎn)處于人體可耐受的范圍，As是最主要的致癌因子，鎳（Ni）、Cr無(wú)致癌風(fēng)險(xiǎn)。用污染負(fù)荷指數(shù)（PLI）評(píng)價(jià)該區(qū)域污染程度的結(jié)果表明，該區(qū)域的整體污染程度比較小。

關(guān)鍵詞：土壤;重金屬;EPA;健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;GPS;污染負(fù)荷指數(shù)（PLI）;烏魯木齊

中圖分類號(hào)： X825文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）04-0246-08

收稿日期：2019-01-22

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金-新疆聯(lián)合基金（編號(hào)：U1603241）;國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：41661036）;新疆地方公派出國(guó)留學(xué)成組配套項(xiàng)目（編號(hào)：117/40299006）。

作者簡(jiǎn)介：曹?冉（1993—），女，黑龍江牡丹江人，碩士研究生，主要從事環(huán)境地球化學(xué)研究。E-mail：gwhmdzy@163.com。

通信作者：孜比布拉·司馬義，博士，教授，主要研究方向?yàn)槌鞘邪l(fā)展與城市生態(tài)環(huán)境。E-mail：zibibulla3283@sina.cn。

土壤重金屬污染已經(jīng)成為我國(guó)最突出的環(huán)境問(wèn)題之一。蔬菜基地土壤重金屬的累積會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[1]，且可以經(jīng)過(guò)手-口攝入、呼吸和皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體，影響人類健康[2-3]。1986年美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（US EPA）頒布了一系列有關(guān)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的技術(shù)性文件、準(zhǔn)則或指南，這一科學(xué)體系被世界多國(guó)和組織廣泛采用[4-5]。目前，通過(guò)采用US EPA健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型揭示重金屬等污染物對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)狀況的研究已在土壤、大氣降塵中廣泛開(kāi)展[6]。在對(duì)土壤重金屬引起的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，手-口攝入在很多情況下被認(rèn)為是主要的暴露途徑[7]。地統(tǒng)計(jì)分析（Kriging插值）被廣泛應(yīng)用于分析土壤、大氣降塵和沉積物中重金屬的空間分布特征、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等[8]。隨著公眾對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的加強(qiáng)，蔬菜基地中重金屬產(chǎn)生的健康風(fēng)險(xiǎn)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[9]。已有關(guān)于烏魯木齊蔬菜基地土壤重金屬方面的大量研究，研究者已經(jīng)針對(duì)土壤鎳[10]、土壤鉛[11]、土壤鋅[12-13]的重金屬含量、污染評(píng)價(jià)及空間分布等進(jìn)行了研究。干旱區(qū)土壤環(huán)境更加脆弱，土壤更新周期長(zhǎng)，易造成持續(xù)危害[14-15]。目前，專門針對(duì)干旱區(qū)綠洲烏魯木齊蔬菜基地重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究仍較少。

新疆烏魯木齊市在我國(guó)“一帶一路”重大倡議中占據(jù)重要地位，其北郊主要是蔬菜產(chǎn)區(qū)，是烏魯木齊主要的蔬菜基地，因此準(zhǔn)確地評(píng)估該區(qū)域蔬菜基地土壤重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)狀況，對(duì)于無(wú)公害農(nóng)業(yè)發(fā)展、城市人群健康保護(hù)以及地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展都具有重要意義。本研究通過(guò)選取烏魯木齊北郊蔬菜基地的土壤樣品，采用US EPA推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)土壤中重金屬銅（Cu）、鋅（Zn）、鎳（Ni）、鉻（Cr）、鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、砷（As）經(jīng)手-口攝入、呼吸攝入及皮膚接觸3種暴露途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合GIS（地理信息系統(tǒng)）地統(tǒng)計(jì)分析，以期揭示土壤中重金屬對(duì)人的非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)，旨在為干旱區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展及人類健康等提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1?材料與方法

1.1?研究區(qū)概況

烏魯木齊市地處亞歐大陸腹地[16]，屬溫帶大陸性氣候，全年日照時(shí)數(shù)為2 400～3 000 h，年最高氣溫≥38 ℃，最低氣溫≤-20 ℃，年均降水量為260 mm。烏魯木齊具有豐富的光熱資源，其地形、土壤類型適合種植小麥、蔬菜、水稻等農(nóng)作物，適合種植農(nóng)作物的土地面積占總面積的4%，烏魯木齊市典型蔬菜基地位于北郊的沖積平原上（圖1），面積約為120 km2，蔬菜種植歷史達(dá)30多年，主要為露天蔬菜地[17]。

1.2?數(shù)據(jù)收集與處理

1.2.1?采樣點(diǎn)的設(shè)置和樣品采集?根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[18]的相關(guān)要求及研究區(qū)的蔬菜基地作物分布、種植區(qū)特點(diǎn)，充分考慮風(fēng)向、地形等因素，分區(qū)布設(shè)140個(gè)土壤采集點(diǎn)（采樣點(diǎn)分布見(jiàn)圖1）。采集點(diǎn)四周無(wú)高大遮擋物，并避開(kāi)局部污染源，其中糧食作物區(qū)土壤樣品47個(gè)，蔬菜作物區(qū)土壤樣品71個(gè)，水果區(qū)土壤樣品7個(gè)，油料作物區(qū)土壤樣品15個(gè)。

采用網(wǎng)格布設(shè)樣點(diǎn)，于2016年9月在烏魯木齊北郊蔬菜基地進(jìn)行采樣，應(yīng)用GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）進(jìn)行定位;在采樣點(diǎn)用不銹鋼鏟鏟取0～20 cm 的表層土壤，將土壤中的礫石、根系等雜物去除后，混合均勻，采用四分法取1 kg土壤樣品裝入潔凈的聚乙烯自封袋中，貼上標(biāo)簽編號(hào)，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)干處理。將土壤樣品混勻并用陶瓷研缽研磨后過(guò)100目尼龍篩待測(cè)，處理過(guò)程和重金屬元素的測(cè)試、分析均在新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2.2?重金屬含量的測(cè)定?稱取0.25 g預(yù)處理后的土壤樣品于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，進(jìn)行消解處理，待消解液冷卻后定容于50 mL容量瓶中搖勻備測(cè)。使用TAS-990（原子吸收分光光度儀），用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定Cu、Zn、Ni、Cr含量，用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定Pb、Cd含量，用AFS-2100原子熒光分光光度儀測(cè)定Hg、As含量。在分析過(guò)程中用土壤成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GSS-12作為質(zhì)量控制樣品，并進(jìn)行空白試驗(yàn)、平行雙樣同步測(cè)定，質(zhì)控樣測(cè)定值在95%置信水平范圍內(nèi)。所用試劑均為優(yōu)級(jí)純，所用水均為Direct-Q8超純水。

1.2.3?數(shù)據(jù)分析方法?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及處理使用Excel 2007軟件，健康風(fēng)險(xiǎn)表征的致癌、非致癌風(fēng)險(xiǎn)及重金屬污染空間分布分析采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)ArcGIS 10.2軟件。

1.3?重金屬污染評(píng)價(jià)

污染負(fù)荷指數(shù)（PLI）法最早是由Tomlinson等提出的一種重金屬污染評(píng)價(jià)方法[19-20]，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于土壤、水體重金屬的污染評(píng)價(jià)[21]。PLI法能避免污染指數(shù)加和關(guān)系造成的歪曲評(píng)價(jià)結(jié)果的現(xiàn)象，還可以評(píng)價(jià)整個(gè)區(qū)域的污染狀況。

某一點(diǎn)的PLI計(jì)算公式如下：

CFi=CiCi0;（1）

PLI=nCF1×CF2×…×CFn。（2）

式中：CFi為第i種重金屬污染物的污染系數(shù);Ci為第i種重金屬的實(shí)測(cè)含量;Ci0為第i種重金屬的土壤背景值;PLI為某一點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù);n為評(píng)價(jià)重金屬元素的數(shù)量。

某一區(qū)域的污染負(fù)荷指數(shù)（PLIzone）計(jì)算公式如下：

PLIzone=nPLI1×PLI2×…×PLIn。（3）

式中：PLIzone為區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù);n為采樣點(diǎn)的數(shù)量，個(gè)。根據(jù)污染負(fù)荷指數(shù)的大小來(lái)劃分污染等級(jí)，一共可劃分為4級(jí)：PLI≤1為無(wú)污染，13為強(qiáng)度污染。

在本研究中，采用普通克里格插值方法分析土壤中重金屬污染的空間分布格局。

1.4?土壤重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1.4.1?模型與參數(shù)的選擇?本研究采用美國(guó)環(huán)保署的土壤健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，得到公式（4）～公式（6），參考US EPA的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，并結(jié)合《我國(guó)場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)指南》《中國(guó)人群暴露參數(shù)手冊(cè)》和實(shí)際情況，根據(jù)前人的研究成果選取模型變量參數(shù)[22-29]，參數(shù)及取值見(jiàn)表1，相關(guān)計(jì)算公式如下：

ADDing=c×CF×EF×IngR×EDAT×BW;（4）

ADDinh=c×EF×InhR×EDPEF×AT×BW;（5）

ADDdern=c×CF×EF×ED×SA×SL×ABSAT×BW。（6）

式中：ADDing、ADDinh、ADDderm分別為通過(guò)手-口攝入途徑、呼吸途徑、皮膚接觸途徑攝入的重金屬日均暴露量，mg/（kg·d）;c為實(shí)測(cè)土壤重金屬含量，mg/kg。

1.4.2?人體的健康風(fēng)險(xiǎn)表征?本研究中的8種重金屬元素Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg和As均具有慢性非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，其中Cr、As、Cd、Ni具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)本研究中重金屬的暴露途徑，土壤重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)熵（HQ）、總非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（HI）和致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)（TCR）（土壤非致癌、致癌健康風(fēng)險(xiǎn)表征模型）[24-26]等的計(jì)算公式如下：

HQij=ADDijRfDij;（7）

HI=∑j=3i=8HQij;（8）

CR=∑j=3i=4ADDij×SFij;（9）

TCR=∑j=3i=4CRij。（10）

公式中各參數(shù)的意義見(jiàn)表2。

一般認(rèn)為，當(dāng)HI<1或HQ<1時(shí)，表示重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)較小，可以忽略;當(dāng)HI≥1或HQ≥1時(shí)，存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)，其值越大，表明健康風(fēng)險(xiǎn)越大[22-24]。US EPA和我國(guó)的《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[22]均表明，當(dāng)TCR<10-6時(shí)，表明重金屬無(wú)致癌風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)10-610-4時(shí)，表明處于人體不可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)[23-24]。

參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究[29-32]及我國(guó)DB11/T 656—2009《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則》[22]，重金屬Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg和As在不同暴露途徑下對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)參考劑量RfD[mg/（kg·d）]與As、Cd、Ni、Cr致癌斜率SF見(jiàn)表3。

2?結(jié)果與分析

2.1?土壤重金屬特征

根據(jù)土壤樣品分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在4種不同的土壤分區(qū)中，As的變異系數(shù)均最大，具體排序?yàn)樗麉^(qū)（251%）>油料作物區(qū)（125%）>蔬菜作物區(qū)（103%）>糧食作物區(qū)（99%），Hg的平均變異程度均在100%左右，說(shuō)明As、Hg受人類活動(dòng)的影響較大，時(shí)空分布非常不均勻;Zn的變異系數(shù)均最小，4種分區(qū)均為15%左右。糧食作物區(qū)土壤重金屬的平均變異程度排序?yàn)锳s>Hg>Cd>Pb>Cr>Ni>Cu>Zn，蔬菜作物區(qū)土壤重金屬的平均變異程度排序?yàn)锳s>Hg>Pb>Cd>Cr>Cu>Ni>Zn，水果區(qū)土壤重金屬的平均變異程度排序?yàn)锳s>Hg>Cd>Pb>Cu>Ni>Cr>Zn，油料作物區(qū)土壤重金屬的平均變異程度排序?yàn)锳s>Hg>Cd>Cr>Cu>Pb>Ni>Zn。8種土壤重金屬含量均值中只有As含量低于新疆土壤背景值[33]，其他7種重金屬（Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg）含量均值均高于新疆土壤背景值，糧食作物區(qū)這7種重金屬含量均值分別為新疆土壤背景值的1.30、1.37、1.27、1.26、1.18、1.42、4.71倍，蔬菜作物區(qū)這7種重金屬含量均值分別為新疆土壤背景值的1.34、1.41、1.35、1.26、1.13、1.42、5.29倍，水果區(qū)這7種重金屬含量均值分別為新疆土壤背景值的1.21、1.27、1.51、1.19、1.22、1.67、2.35倍，油料作物區(qū)這7種重金屬含量均值分別為新疆土壤背景值的1.21、1.26、1.43、1.18、1.14、1.33、4.71倍。但8種重金屬的含量均值均未高于《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）[34]的限值?？梢?jiàn)研究區(qū)土壤重金屬呈現(xiàn)出不同程度的累積。

采用新疆土壤背景值[33]和《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618—2018）[34]評(píng)價(jià)烏魯木齊北郊農(nóng)田中8種土壤重金屬的超標(biāo)狀況。圖2結(jié)果表明，烏魯木齊北郊農(nóng)田土壤4個(gè)分區(qū)中除了糧食作物區(qū)As外，其余樣點(diǎn)中8種重金屬的平均值和最大值均未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（本文未列出），其中重金屬Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg的平均值超過(guò)新疆土壤背景值，但未超過(guò)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。糧食作物區(qū)7種重金屬的超標(biāo)率分別為91%、100%、89%、77%、62%、85%、79%，蔬菜作物區(qū)7種重金屬的超標(biāo)率分別為92%、99%、90%、77%、66%、89%、89%，水果區(qū)7種重金屬的超標(biāo)率分別為57%、100%、100%、71%、71%、86%、86%，油料作物區(qū)7種重金屬的超標(biāo)率分別為73%、100%、100%、67%、73%、80%、93%。

2.2?污染評(píng)價(jià)

根據(jù)PLI法的評(píng)價(jià)結(jié)果可得該區(qū)域土壤重金屬的污染程度，采用PLI法評(píng)價(jià)可知，140個(gè)樣點(diǎn)中有62個(gè)處于無(wú)污染狀態(tài)，所占比例為44.29%;有77個(gè)樣點(diǎn)受到輕度污染，占總樣點(diǎn)數(shù)的55%;只有1個(gè)樣點(diǎn)受到中度污染，占總樣點(diǎn)數(shù)的0.71%;沒(méi)有樣點(diǎn)受到強(qiáng)度污染。綜上所述，受到污染的樣點(diǎn)共有78個(gè)，占總樣點(diǎn)數(shù)的55.71%。根據(jù)污染負(fù)荷指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行插值可視化表達(dá)，從圖3可以看出，中度污染的主要是1個(gè)點(diǎn)源污染，輕度污染區(qū)域集中在研究區(qū)東部，西部區(qū)域污染很少，尚處于清潔狀態(tài)。

根據(jù)區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)公式，計(jì)算出該區(qū)域的區(qū)域PLI為1.03，屬于輕度污染狀態(tài)，表明該區(qū)域整體污染程度比較小。

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

2.3.1?土壤重金屬的日平均暴露量?由式（4）～式（6）計(jì)算得到烏魯木齊北郊蔬菜基地土壤重金屬在手-口攝入、呼吸攝入、皮扶接觸這3種暴露途徑下的非致癌、致癌風(fēng)險(xiǎn)日平均暴露量。

2.3.2?土壤重金屬的非致癌和致癌健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)?由式（4）、式（5）計(jì)算得到烏魯木齊北郊蔬菜基地8種土壤重金屬的成人和兒童經(jīng)手-口攝入、呼吸攝入和皮膚接觸3種暴露途徑的單項(xiàng)HQ、HI。由式（9）、式（10）計(jì)算得到土壤Ni、Cr、Cd、As的單項(xiàng)CR、TCR，4個(gè)分區(qū)8種重金屬對(duì)成人的HQ、HI均小于1，說(shuō)明研究區(qū)土壤重金屬對(duì)于成人處于安全范圍內(nèi)，基本不會(huì)危害人體健康。糧食作物區(qū)、蔬菜作物區(qū)的重金屬對(duì)兒童的HI分別為1.40、1.28，超過(guò)1，已超過(guò)風(fēng)險(xiǎn)限值，說(shuō)明糧食作物區(qū)、蔬菜作物區(qū)的土壤重金屬對(duì)兒童產(chǎn)生了非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，易對(duì)兒童健康造成傷害，需要引起注意并制定一系列人體保護(hù)措施。

各分區(qū)土壤Ni、Cr、Cd、As對(duì)成人和兒童的TCR，As對(duì)成人和兒童的CR，糧食作物區(qū)、水果區(qū)的Cd對(duì)于成人和兒童的CR，蔬菜作物區(qū)、油料作物區(qū)的Cd對(duì)兒童的CR均不同程度地大于US EPA推薦的土壤治理標(biāo)準(zhǔn)（10-6），雖然均未超過(guò)有關(guān)專家建議的土壤治理標(biāo)準(zhǔn)（10-6～10-4），但其致癌風(fēng)險(xiǎn)已達(dá)到了較高水平，處于人體可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍（10-6～10-4），應(yīng)引起重視。研究區(qū)其余致癌重金屬的CR小于10-6，不具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。

本研究區(qū)重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)、致癌風(fēng)險(xiǎn)均表現(xiàn)為手-口途徑>皮膚途徑>呼吸途徑。對(duì)于重金屬元素在3種暴露途徑下的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，As、Cr、Pb位列前3，致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)CR排序?yàn)锳s>Cd>Cr>Ni。As對(duì)成人和兒童的致癌風(fēng)險(xiǎn)約占總致癌風(fēng)險(xiǎn)的90%，是最主要的致癌因子。針對(duì)非致癌風(fēng)險(xiǎn)較高的兒童，4個(gè)分區(qū)的HI表現(xiàn)為糧食作物區(qū)>蔬菜作物區(qū)>油料作物區(qū)>水果區(qū)>0.5。各分區(qū)土壤As、Cd對(duì)兒童的CR、TCR都大于成人，不管是對(duì)兒童還是成人，各分區(qū)重金屬TCR都表現(xiàn)為糧食作物區(qū)>蔬菜作物區(qū)>油料作物區(qū)>水果區(qū)。研究區(qū)土壤重金屬僅對(duì)成人的HI未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值，糧食作物區(qū)、蔬菜作物區(qū)對(duì)兒童的HI超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值。TCR處于人體可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍。

非致癌風(fēng)險(xiǎn)HI顯示，成人非致癌風(fēng)險(xiǎn)HI<0.5（圖4-a），說(shuō)明重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)較小，可以忽略，而兒童非致癌風(fēng)險(xiǎn)（圖4-b）HI在四十戶鄉(xiāng)附近存在高值，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，可能危害人體健康。研究區(qū)的成人致癌風(fēng)險(xiǎn)（圖4-c）和兒童致癌風(fēng)險(xiǎn)（圖4-d）TCR小于標(biāo)準(zhǔn)限值，處于可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)范圍。

在兒童和成人非致癌總風(fēng)險(xiǎn)中，每個(gè)分區(qū)HQAs、HQCr、HQPb的貢獻(xiàn)率之和均超過(guò)90%（圖5）[35-36]，可見(jiàn)土壤As、Cr、Pb是各分區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)較大的3個(gè)貢獻(xiàn)因子。由圖6可見(jiàn)，成人的CRAs、CRCd對(duì)TCR的貢獻(xiàn)率為97.2%～98.5%，平均為97.8%;兒童的CRAs和CRCd對(duì)TCR的貢獻(xiàn)率為99.6%～99.8%，平均為99.7%，因此可見(jiàn)土壤As、Cd是各分區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)最主要的貢獻(xiàn)因子。

3?討論

當(dāng)前，土壤重金屬污染已經(jīng)成為世界性的嚴(yán)重問(wèn)題，引起了社會(huì)和學(xué)術(shù)界的巨大關(guān)注[35]，土壤中的重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)可為土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和管理提供依據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)，僅糧食作物區(qū)土壤中As含量最大值超過(guò)國(guó)家土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而以新疆土壤元素背景值作為參比時(shí)，烏魯木齊市北郊農(nóng)田土壤樣品中的各重金屬含量均值均不同程度地高于新疆土壤背景值，說(shuō)明研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬受到人類活動(dòng)的影響，并呈現(xiàn)出不同程度的累積。手-口途徑攝入是研究區(qū)土壤重金屬暴露的最主要途徑，同時(shí)也是影響人類健康風(fēng)險(xiǎn)的主要途徑。

本研究結(jié)果表明，研究區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)值未超出規(guī)定限值，成人總非致癌風(fēng)險(xiǎn)值也小于1，但兒童總非致癌風(fēng)險(xiǎn)值在部分研究區(qū)大于1，說(shuō)明研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量基本不會(huì)對(duì)成人的健康造成危害，但對(duì)兒童人體健康可能造成危害。研究區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)處于人體可耐受的范圍，重金屬Ni、Cr無(wú)致癌風(fēng)險(xiǎn)，As是最主要的致癌因子。值得注意的是，研究區(qū)部分地區(qū)的非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)均大于標(biāo)準(zhǔn)限值，可能危害人體健康，甚至可能引起人體不可耐受的致癌風(fēng)險(xiǎn)，需要重視并制定相關(guān)對(duì)策。

4?結(jié)論

研究區(qū)農(nóng)田土壤中8種重金屬含量均值中只有As含量低于新疆土壤背景值，Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、Hg含量均值均高于新疆土壤背景值，但未高于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，僅糧食作物區(qū)As含量最大值超過(guò)國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中As含量的變異系數(shù)最高，在糧食作物區(qū)、蔬菜作物區(qū)、水果區(qū)、油料作物區(qū)分別達(dá)到99%、103%、251%、125%。

無(wú)論是兒童還是成人，手-口途徑攝入是研究區(qū)土壤重金屬暴露和影響人類健康風(fēng)險(xiǎn)的最主要途徑。重金屬對(duì)兒童的HI、TCR大于成人，4個(gè)分區(qū)表現(xiàn)為糧食作物區(qū)>蔬菜作物區(qū)>油料作物區(qū)>水果區(qū)。As、Cr、Pb是各分區(qū)非致癌風(fēng)險(xiǎn)較大的3個(gè)貢獻(xiàn)因子，As、Cd是各分區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)最主要的貢獻(xiàn)因子。非致癌風(fēng)險(xiǎn)研究結(jié)果表明，研究區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量基本不會(huì)對(duì)成人健康造成危害，但可能對(duì)兒童身體健康造成危害;研究區(qū)致癌風(fēng)險(xiǎn)處于人體可耐受的范圍，重金屬Ni、Cr無(wú)致癌風(fēng)險(xiǎn)，As是最主要的致癌因子。

采用污染PLI法評(píng)價(jià)可知，140個(gè)樣點(diǎn)中有62個(gè)處于無(wú)污染狀態(tài)，所占比例為44.29%;有77個(gè)樣點(diǎn)受到輕度污染，占總樣點(diǎn)數(shù)的55%;只有1個(gè)樣點(diǎn)受到中度污染，占總樣點(diǎn)數(shù)的0.71%;沒(méi)有樣點(diǎn)受到強(qiáng)度污染。根據(jù)區(qū)域PLI公式計(jì)算得出，該區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)為1.03，是輕度污染狀態(tài)，可見(jiàn)PLI法評(píng)價(jià)結(jié)果顯示該區(qū)域的整體污染程度比較低。

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