苏州某电镀地块重金属健康风险评价

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随人类社会和经济的快速发展,人们越来越意识到健康的生活环境的重要性。金属加工及电镀等环境污染高风险企业在生产过程中使用重金属锌、镍、铬等化合物,极易会对地块周边土壤及地下水环境易造成污染。因此,确定地块污染程度,对地块进行健康风险评估已成为目前研究热点。本文以苏州某电镀地块为研究对象,运用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法和地质累积指数法,评估土壤样品中8种重金属[As、Cd、Pb、Cu、Ni、Zn、Hg、Cr(Ⅵ)]的污染程度,基于健康风险模型和Kriging插值法研究土壤中重金属健康风险的三维空间分布。并使用MINTEQ软件模拟优化土壤中重金属-镍形态浓度,进行健康风险分析。主要研究内容和结果如下:(1)经检测分析,在0.5m、1.5m和3.0m采样层Ni和Cr(Ⅵ)部分含量超标,超标点位均位于电镀厂的四车间,说明重金属层Ni和Cr(Ⅵ)在0-3.0m土壤深度中累积。各层土壤8种重金属平均含量的变异系数:Cr(Ⅵ)>Ni>200%>Zn>Cd>100%>Hg>As>Pb>Cu>36%,属于高度变异,为多点状或面源污染。(2)由SPSS软件分析,各层土壤重金属的主成分分析,提出2个主成分,第一主成分为Hg和Cd,表明Hg和Cd受同一污染源影响,来自于自然源;第二主成分包括Pb、Cr(Ⅵ)、Ni和Cu,主要受自然源和人为源的复合源影响。(3)从单因子指数和内梅罗综合污染指数来看,表层土壤未受Cu、Zn、Pb、Cd、Hg的污染,但已受到Ni和Cr(Ⅵ)的污染,且Ni为主要污染物。土壤中Ni和Cr(Ⅵ)在0.5m、1.5m、3.0m、4.5m采样层均对土壤造成了不同程度的污染,特别是0-3.0m深度。(4)从地质累积指数可知,在0-4.5m深度土壤主要受到重金属Ni和Zn的污染,且在表层土中污染最严重,Ni达到中度污染水平,Zn达到偏中度污染。(5)基于健康风险模型和Kriging插值法,绘制土壤重金属健康风险空间分布图,结果表明,表层土壤Ni(6号、10号~13号采样点)的致癌风险>10-6,Cr(Ⅵ)仅12号采样点的致癌风险>10-6,Ni部分采样点的非致癌风险高于限值,所以认为Ni和Cr(Ⅵ)是地块表层土壤的主要污染物,且这些点位均位于该电镀厂的四车间(挂镀镍、铬)。从健康风险空间分布来看,在1.5m和3.0m区域,13号点位Cr(Ⅵ)的致癌风险性>10-6;在1.5m深度,13号采样点的Ni和Cr(Ⅵ)以及4.5m深度6号采样点的Ni的非致癌风险性均>1。Ni与Cr(Ⅵ)呈点源扩散的污染特性,其中四车间污染最为显著,离四车间(污染区域)越远的,污染程度也越低;从纵向来看,Ni与Cr(Ⅵ)都存在由表层向深层土壤迁移的行为。(6)进行重金属形态模拟和浓度数据修正后发现,占有优势地位的Ni形态为Ni(OH)2、Ni(OH)3-、Ni2+、Ni Cl+、Ni CO3、Ni F+、Ni HCO3+、Ni OH+、Ni SO4。进行健康风险评价后发现,形态Ni2+和Ni CO3部分点位的致癌和非致癌均超过可接受阈值,对人体会造成危害,不可忽视;其他形态的致癌和非致癌风险均很小,不会对人体造成危害。由此可以说明,研究重金属形态的健康风险是很有必要的。综上,电镀地块土壤已被重金属Ni与Cr(Ⅵ)污染,主要来自电镀厂经营期间的工业作业的人为源,污染物主要分布在土壤0-3.0m深度;地块四车间土壤中重金属Ni和Cr(Ⅵ)的健康风险大于可接受水平,说明是会对人体产生健康危害的重金属,三维空间分布图有利于清晰的展示土壤各深度重金属污染风险分布情况,以期为后续该地块修复提供技术支撑。分析地块重金属Ni形态的健康风险评价,可以看出并不是所有的重金属形态都对人类造成健康风险,以期为日后地块修复实现定量评估提供理论依据。
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