【摘 要】
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城市土壤作为地球土壤圈层中与人类联系最紧密的一部分,随着工业化、城市化的快速发展,工业“三废”进入环境并在城市土壤中富集,使土壤性质发生改变,土壤污染物毒性强、难降解的特点也对生态环境和人体健康产生威胁。因此了解土壤污染物富集情况,准确识别污染物的分布与来源以及明确污染造成的风险水平是进行土壤修复与治理的基础和关键。本文以某废弃工业用地为研究区域,通过研究区表土45个采样点得到土壤Cu、Ni、Pb
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城市土壤作为地球土壤圈层中与人类联系最紧密的一部分,随着工业化、城市化的快速发展,工业“三废”进入环境并在城市土壤中富集,使土壤性质发生改变,土壤污染物毒性强、难降解的特点也对生态环境和人体健康产生威胁。因此了解土壤污染物富集情况,准确识别污染物的分布与来源以及明确污染造成的风险水平是进行土壤修复与治理的基础和关键。本文以某废弃工业用地为研究区域,通过研究区表土45个采样点得到土壤Cu、Ni、Pb、Cd、As、Hg、苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和C10-C40的含量数据。采用描述性统计和半方差函数模型分析土壤污染物含量和空间变异情况,通过地统计学、多元统计和源解析方法探究污染来源,利用人体健康风险评估模型对研究区土壤污染物进行风险评估。本文主要研究结论如下:(1)土壤污染物含量特征分析结果表明,研究区十种土壤污染物含量特征具有差异,除苯并(a)蒽和二苯并(a,h)蒽外,Cu、Ni、Pb、Cd、As、Hg、苯并(a)芘和C10-C40的浓度均不同程度超过研究区土壤筛选值。Pb的最大值超过筛选值48.42倍,其他污染物平均含量超标倍数较低。土壤污染物的变异系数范围为15%~335%,其中Ni为弱变异,Cu、Cd、As为中等变异,Pb、Hg、苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽和C10-C40为强变异。(2)土壤污染物空间变异特征分析结果表明,苯并(a)蒽符合线性模型,Pb、苯并(a)芘符合球状模型,Cu、Ni、Cd、As、Hg、二苯并(a,h)蒽、石油烃符合高斯模型。所有污染物的块金系数范围为14.29%~100.00%,Cu、Cd、二苯并(a,h)蒽、C10-C40的块金系数小于25%,空间相关性强烈。Ni、Pb、As、Hg、苯并(a)芘的块金系数在25%~75%之间,属于中等强度的空间相关性。苯并(a)蒽的块金系数为100.00%,呈现纯块金效应,空间相关性弱,其空间分布受随机因素影响强烈。(3)通过克里金插值对研究区土壤污染物的空间分布情况进行分析,结果显示:土壤重金属Cu和Hg呈条带状分布,其含量由研究区东北部向西南部递减;Ni同样呈条带状分布,含量则由西南向东北递减;Pb、Cd、As以岛状分布为主,高值点主要在东部;苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽三种PAHs以条带状分布为主,含量由西北部向东南方向递减;C10-C40的空间富集情况较为明显,高值主要分布在中北部。整体来看,污染物高值区主要为西部和北部的工业生产部门,低值区为研究区域南部的办公、仓储区域。(4)相关性分析显示,除As元素与其他污染物之间无显著相关性之外,其他污染物之间有不同程度的显著相关关系,可能存在相似或相同的污染来源。主成分分析结果显示,提取四个主成分因子的累积贡献率为81.79%,Cu、Ni、Pb、Cd、苯并(a)蒽、苯并(a)芘主要来源于工业生产活动和燃煤;As、Pb、Hg、苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、C10-C40可能来源为自然因素和工业活动;二苯并(a,h)蒽和C10-C40可能来自交通排放源;Hg可能源于燃煤源。PMF模型识别出六个因子,Ni、Pb、As来源判定为自然与工业混合源;C10-C40判定为石油泄漏源;Cu和Cd可能来自电镀工业与纺织业源;二苯并(a,h)蒽源自柴油燃烧与交通混合源;并(a)蒽、苯并(a)芘来源于工业活动与交通混合源;Hg来源于燃煤源。(5)内梅罗指数法分析结果显示,研究区有45.56%的采样点处于安全线内,有8.67%的样点区域污染较为严重,整体污染水平较低,以重金属污染为主。研究区人体健康风险评估结果表明,Pb、As、C10-C40的最大值对成人造成的非致癌风险危害商分别为4.12、1.49、1.93,对儿童造成的风险危害商为6.34、1.62、2.78,均超过1,属于不可接受的非致癌风险且儿童所受风险值大于成人,Cu、Ni、Cd、Hg、苯并(a)芘的非致癌风险处于可接受范围。经口摄入和吸入颗粒的非致癌风险暴露途径贡献率较大。致癌风险评价结果显示,Ni经口摄入和皮肤接触造成的致癌风险对成人与儿童是不可接受的,As的三种暴露途径均存在部分区域对成人与儿童造成不可接受的致癌风险。苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽三种PAHs,经口摄入的苯并(a)芘最大值超过10-6,具有致癌风险,其余途径的风险值可忽略不计。Ni的主要风险贡献率为皮肤接触,其余四种则主要为经口摄入。
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