江门市牛江镇土壤环境质量现状、主要污染物来源解析及其健康风险评价
近年来我国土壤重金属污染问题日益突出，对土壤环境和人体健康造成了极大的威胁，因此，针对重点地区土壤中重金属的污染水平、空间分布、来源解析和风险评估的研究就显得至关重要。 本研究以广东省江门市牛江镇主要粮食产地为研究对象，采集了232个土壤表层样品，并测定了As、Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、N、P、K、MgO、Co、SiO2、SOM十四种元素含量；本研究结合相关性分析、绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分析模型(PMF)对土壤中的常见元素进行定性定量的来源识别与解析，并通过对比两种源解析模型的解析结果探讨不同源解析模型的优劣；本研究采用富集因子法(EF)、污染因子法(CF)、地累积污染指数法(Igeo)和新内梅洛指数法(INI)，系统评价了研究区表层土壤中重金属富集状况和污染程度；在源解析的基础上，本研究评估了八种重金属在研究区范围产生的潜在生态风险及人体健康风险，量化了不同污染来源产生的生态风险及人体健康风险的贡献率。本研究相关结果如下： (1)研究区土壤pH和有机质含量平均值分别为5.63和2.48%，这表明研究区土壤整体偏酸性，有机质含量较丰富。本研究采用描述性统计分析了232个表层土壤样本的元素含量情况，并采用均值离差的方法计算当地背景值，并将计算得到的当地背景值与广东省土壤平均值、全国土壤平均值对比，研究发现Cd、Pb和Zn的当地背景值高于广东省平均值，Pb元素的当地背景值高于全国平均值。研究区的大部分元素实测含量的平均值大于其当地背景值，As、Pb、Zn、Cd和Co元素的变异系数均大于50%，属于高变异水平，说明存在较明显的人为干扰。 (2)本研究采用富集系数、污染因子、地累积指数法等方法分析表层土壤中主要重金属元素的污染水平。通过富集系数的计算发现As、Pb、Zn和Cd四种元素存在较明显的富集；对于污染因子，As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr和Co几种元素均有超过半数的点位处于中度污染及以上水平。通过地累积指数计算结果发现，研究区整体处于无污染水平，但对于个别点位和个别元素存在污染现象。 (3)本研究采用APCS-MLR和PMF模型进行来源解析，APCS-MLR模型解析出三个来源：农业与交通源(37.93%)、混合源(40.60%)和未知源(21.47%)。PMF模型解析结果为：自然源(32.58%)、农药源(11.73%)、农业化肥源(23.75%)和交通运输源(31.94%)。通过两种受体模型解析结果的对比，本研究认为PMF模型对于本研究区表层土壤主要污染物来源解析的结果更可靠。 (4)本研究对牛江镇土壤中有毒有害元素引发的人体健康风险进行评估，研究发现，对所有人群来说，经口摄入导致的健康风险是三种暴露途径中最大的。其中八种重金属对成人和儿童的非致癌风险均小于1，处于安全范围。成人和儿童的致癌风险总值为2.07E-05和3.58E-05，均在人体可接受范围内。通过对不同人群的健康风险结果分析对比，我们发现儿童更易受到土壤重金属的危害影响，我们应当加强对儿童的健康教育与保护。 (5)本研究基于源解析结果提出PMF-IRI和PMF-HHR模型评估对不同来源下的潜在生态风险和人体健康风险。不同来源在总潜在生态风险值中的贡献占比排序为农业化肥源(33.52%)＞交通运输源(28.34%)＞自然源(26.88%)＞农药源(13.23%)，Cd元素是潜在生态风险的优先控制元素。在PMF-HHR模型中，重金属元素对成人和儿童产生的非致癌风险水平贡献由高到低排序为交通运输源＞农药源＞自然源＞农业化肥源。Pb和As元素是研究区控制非致癌风险的关键元素。与非致癌风险不同，研究区表层土壤重金属元素引起的致癌风险对成人和儿童产生的风险值大小排序为：自然源＞交通运输源＞农业化肥源＞农药源。Cu和Cr元素是研究区控制致癌风险的关键元素。
土壤重金属;污染水平;空间分布;来源解析;风险评估
长江大学
硕士
地球化学
罗杰
2023
中文
X53;X502
2023-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）