论文部分内容阅读
环境中的重金属可通过食物链、污染颗粒物吸入、摄入和皮肤接触等途径进入人体,对人体健康造成不良影响。目前,对环境中的重金属引起的居民健康风险研究不足。本研究选择河南省济源市有色金属冶炼区和卫河沿岸两个典型区域,研究灰尘、土壤、作物、人发重金属积累及健康风险,并根据Pb同位素对典型区域灰尘中的重金属来源进行了推测。研究得到主要得到以下结果,一、在河南省济源市铅冶炼区和城区采集了土壤和窗台灰尘样品,分析其重金属积累并计算土壤污染指数（PI）,使用主成分分析来进行污染源识别。结果表明,冶炼区土壤Pb、Cd、Cu和Zn平均含量分别为803、13.8、118和323 mg kg-1,而城市区域以上数值分别为270、7.95、51.6和244 mg kg-1。土壤Pb和Cd的PI大于Cu和Zn。城市区域45-125、10-45和＜10μm的灰尘中Pb的含量范围分别为197.1-1953（平均值1020）、202-3962（2407）和51.1-1258（310.7）mg kg-1,Cd含量范围分别为11.1-111（49.2）、10.4-159（64.3）和21.5-131（60.0）mg kg-1。在两个采样点发现城市灰尘样品中的Zn含量畸高(5,000-22,000 mg kg-1),其余样品的Zn含量＜2600 mg kg-1。根据主成分分析结果,铅冶炼厂附近的重金属来源以冶炼活动为主,交通运输可能是城市区域Zn和Cu等金属的重要来源。二、从济源市冶炼区（SA）和城市区域（UJ）采集窗台灰尘,通过Pb同位素研究重金属来源,采用溶酶体液（ALF、肺相,L）-模拟胃液-胃肠液（胃相,G;胃肠相,GI）的三阶段测定法模拟人体吸入颗粒物后、颗粒物通过呼吸道进入消化道过程引起的健康风险。结果表明,Zn在L和GI相中的生物可给性含量高于其它金属,SA区域L相重金属的平均生物可给性含量高于UJ区域。SA区域中Pb、Cd、Cu和Zn的平均L+GI相生物可给性含量分别为280、79、124和1458 mg kg-1,而城市区域以上数据分别为215、54、116和598 mg kg-1。L相提取的重金属占整个L+GI相提取总量的87.7%至98.8%。Pb的L+GI生物可给性低于Cd、Cu和Zn（Pb为70%-76%,其它金属为82%-92%）。SA区域和UJ区域重金属对人体健康的风险均处于安全水平。Pb同位素分析(208Pb/206Pb、206Pb/207Pb)结果表明,铅矿石和冶炼底灰是冶炼区灰尘样品中Pb的主要来源,而煤炭燃烧、铅矿、铅冶炼底灰和柴油机尾气对城区灰尘样品中Pb的积累有贡献。以上结果表明,在铅冶炼影响区域,冶炼厂附近和城市区域灰尘中重金属来源和生物可给性的空间分布是不均的。三、在河南省卫河沿岸不同河段采集玉米季农田土壤样品,测定重金属含量,用地累积指数法和生态风险指数法评价重金属在土壤中的污染及潜在生态风险水平,并通过主成分分析来估计土壤重金属的来源。结果表明:土壤Pb、Cu、Zn、Ni、Cd、和Mn的平均含量分别为21.9、31.3、28.1、90.4、0.60和474 mg kg-1,上段土壤Cd积累最为严重(平均含量为1.27 mg kg-1)。主成分分析结果表明,电池企业可能是上段和中段土壤Cd、上段土壤Ni积累的主要原因。上、中和下段农田土壤中Cd的平均地累积指数分别处于偏重度、中度和轻度污染水平,上段土壤Cu和Zn处于轻度污染水平,其他元素均处于无污染水平。卫河上、中、下段土壤重金属的潜在生态风险分别处于极强、很强和强风险水平。以上结果表明,卫河上段电池企业造成的污染已经通过污灌造成了上游和中游两岸农田土壤的Cd和Ni积累,应当重视卫河上段和中段农田土壤Cd污染的防控和治理。四、在河南省卫河沿岸（采样区总长度192 km）采集小麦及对应土壤样品,并在对应居民点采集人发样品,测定样品重金属含量,计算重金属的生物富集系数（BAF）,并对土壤-小麦-人体系统中重金属的迁移行为和健康风险进行评价。结果表明,卫河沿岸上段农田土壤中Cd平均含量为0.89 mg kg-1,高于农用地土壤污染风险筛选值,上段小麦籽粒中Cd含量范围是0.024-0.203 mg kg-1,平均含量接近食品安全国家标准限值0.1 mg kg-1,超标率为20%。卫河上、中和下段居民点人发样品中Cd的含量范围分别为0.097-0.796、0.053-0.208和0.055-0.902 mg kg-1。上段居民人发Cd和Ni平均含量明显高于中段和下段,Ni的差异达到0.05的显著水平。人发Cd含量与小麦籽粒Cd含量之间存在显著正相关关系（p＜0.05）。上段和中段居民点人发样品中Pb和Cd可能主要来源于小麦的摄入,而下段居民点人发中的Cd和Ni可能是由于其他来源的摄入。对于不同河段的同一重金属都存在BAF人发/小麦＞BAF小麦/土壤,这表明小麦对人发中的重金属的积累有重要贡献。人体通过灰尘直接吸收重金属对人体的贡献尚需研究。以上研究表明,在济源有色金属冶炼污染区和卫河沿岸Cd污染区,环境中重金属的分布及来源呈现明显的空间变异,部分区域居民健康可能已经受到环境和食品重金属污染的不利影响。