朝阳地区耕地土壤重金属污染风险评价与来源解析研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 26次 | 上传用户:skynet0079
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耕地土壤重金属污染不仅导致生态环境破坏、粮食减产,还对人畜健康构成严重威胁。朝阳市以农业为主,农用地面积占全市土地总面积的66.8%。特别是“十二五”以来,随着工业、农业和交通事业的迅猛发展,对土壤环境影响复杂。然而,到目前为止尚没有针对该地区耕地土壤重金属污染现状及风险评价的系统性研究。科学评价该地区土壤重金属污染现状并对污染源进行解析,对于当地社会经济发展、加快生态文明建设有重要意义。为此,本文自该市所辖5个农业地区采集耕地表层土壤样品402个、谷物样品73个,按照土壤环境质量检测技术规范要求,分析样本As、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb、Ni、Cr等8种重金属含量。在此基础上,按照基于环境-生态-健康效应的耕地土壤重金属多目标风险评估的研究路径,对研究区土壤及谷物中重金属从含量-空间分布-空间变异-污染程度-环境风险-健康风险-来源解析-风险区识别与管控等方面进行了综合评估。系统评价了朝阳地区土壤重金属污染区域、污染程度、污染来源、生态环境风险以及健康风险,划分了重金属风险管控区域,提出了风险管控对策。主要结论如下:1.土壤重金属As、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb含量数据的空间分布特性具有一定的相似性。各种重金属含量数据呈右偏态分布,具有较强的空间变异性;As、Cu、Zn、Cd、Pb元素呈西部高、东部低,Hg呈东北高、西南低分布;Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的平均含量分别超过当地土壤背景值的1.51、1.36、3.49、1.48、1.67倍,说明这些元素在当地土壤中已存在不同程度的累积。2.土壤重金属含量总体处于安全水平,部分点位个别元素超标。全区内梅罗综合污染指数平均值为0.42,说明该地区土壤总体呈清洁状态;地累积指数法评价结果表明,土壤Cd为“轻度污染”、其余元素为“无污染”水平;区域92.83%面积的土壤质量属于土壤环境质量分类法中的II类,即为安全水平。3.土壤总体生态环境水平良好。Hakanson生态指数评价结果表明,各种重金属元素对当地生态环境风险影响轻微;生态风险商评价结果显示,Ni、Zn、Cu分别对生物种类(Ni中等)和生态过程(Zn中等,Cu轻微)产生明显影响,其它元素影响不明显。4.土壤重金属环境暴露风险在可接受范围。非致癌综合健康风险指数HI为0.02(成人)、0.39(儿童)均小于1,致癌风险指数DMN为8.33×10-5,在10-610-4之间,说明该地区居民通过环境暴露途径接触的土壤重金属所导致的致癌、非致癌风险水平较小可忽略不计。5.敏感点位谷物(籽实)重金属含量总体处于安全水平,仅个别元素在个别点位超过食品安全国家标准限定值(GB 2762-2017)。其中,谷物籽实Cr含量超标率为4.11%,Cd、Pb含量超标率分别为1.37%、12.33%。其余元素均无超标现象。谷物目标风险评估结果显示,HQ成人、Hq儿童风险指数均小于1,表明谷物中重金属对人体健康风险危害轻微。6.不同土壤重金属的来源存在差异。综合多元统计分析、PMF模型及UNMIX模型分析结果得出研究区土壤Cr、Ni具有同源性,主要来自成土母质;Zn、Pb具有较强同源性,主要来自交通;Cu和As主要来自于农业;Cd、Hg主要来自于工业和大气沉降源。土壤重金属各污染源贡献率大小排序为:交通和成土母质综合源>工业源>农业源>大气源。7.土壤环境总体良好,适于大力发展生态农业、有机农业。重金属污染超标区域仅占6.71%,朝阳县中部及西南部有Cd、Zn元素超标,建平县北部、东部和南部有Zn、Cu元素超标,喀左县北部及中部有Cd、Cu、Zn元素超标,北票市局部有Cu、Zn、Cd元素超标,凌源市也存在Cr、Cu、Zn、Cd、Pb小面积各别超标。对超标区域建立识别及管控体系,遏制污染蔓延。
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