某铅蓄电池厂及其周边土壤、街道尘中的铅分布特征及生物可利用性研究

摘要

铅等重金属污染是近几年的研究热点，调查研究铅蓄电池厂铅暴露途径和对人体健康的影响，可对评估及预测该行业对环境影响、进行合理规划避免居民健康受到危害及场地修复提供一定的参考。论文经过现场调查，在华南地区某铅蓄电池厂及其周边采集了72份土壤样品、18份街道尘样品和5份湖泊底泥样品，并对这些样品的理化性质、铅的含量和形态特征进行了分析测定，以研究该铅蓄电池厂铅对环境的影响程度和影响途径；同时，为了解该铅蓄电池厂周边土壤及街道尘中铅的环境健康风险，论文采用地累积指数法和健康风险模型对研究区域进行了铅污染的初步评价，并建立体外模拟模型，模拟人体消化系统对重金属的消化和吸收，分析土壤、街道尘在胃相阶段的生物可利用性，通过相关性分析探究生物可利用性与铅形态之间的关系。
　　1、研究区域内表层土壤铅含量均超过当地土壤背景值，含量范围为：28.14～21607.59mg/kg，表明该地区已受到不同程度的铅污染。厂内土壤铅污染分布特征主要与车间分布、管理方式和风向有关；厂外表层土壤与街道尘中铅含量跟样点与生产车间的距离呈反比，其主要影响因素为当地风向和与生产车间的距离。剖面土壤中Pb含量呈现出随着垂直深度增加而下降趋势，且污染主要在土壤表面富集，深层趋于稳定。湖泊底泥铅含量也高于当地土壤背景值，说明该铅蓄电池厂排放的铅在当地环境中有一定的累积。
　　2、通过改进的BCR法对铅形态进行提取，发现该区域的铅形态以残渣态含量最高，其次是氧化结合态，经分析，其主要来源于铅蓄电池厂排放废气和汽车尾气。根据酸可提取态和氧化结合态较易被生物利用，各环境介质中的铅生态危害大小顺序为：街道尘＞土壤＞湖泊底泥。
　　3、采用地累积指数法对土壤、街道尘和湖泊底泥铅污染水平进行评价，厂内表层土壤处于中等污染水平以上，大部分厂外表层土壤处于中等污染水平以下，而剖面深层土壤基本处于无污染至中等污染之间，湖泊底泥为中等污染。利用健康暴露模型计算该区域铅的非致癌指数，结果表明：通过手-口途径摄入重金属铅占三种途径总暴露量的99％，儿童铅的暴露量为成人的9.42倍，故儿童潜在的健康风险高于成人；儿童在14个采样点和成人在4个采样点存在非致癌健康风险，建议周边村落注意儿童通过手-口腔途径摄入的风险。
　　4、采用SBRC法模拟胃阶段的消化环境，土壤中铅的提取含量范围为：3.41-16802mg/kg，生物可利用性范围为：3.29-87.87%，平均值为28.43%；街道尘的范围为：43.22-5777.3mg/kg，生物可利用性范围为：21.47-92.93%，平均值为：53.84%，总体上看，街道尘的生物可利用性比土壤的要高，说明街道尘对于人体的危害较土壤要高。
　　5、利用回归方程拟合分析发现，当土壤铅含量较高时，铅的胃相生物可利用量与土壤中铅含量存在极显著正相关关系，而土壤铅含量低于100mg/kg时，铅的胃相的生物可利用量与铅含量相关性较差；街道尘中铅的胃相生物可利用量与土壤中铅含量、各形态含量呈显著正相关关系，且酸可提取态与可还原态含量之和与生物可利用性的相关性R2高达0.9945。结果表明，土壤对人体的危害，应根据土壤各形态、生物可利用性而定，而不能单纯以铅全量来衡量。

目录

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 土壤重金属污染分布特征研究现状

1.3 街道尘重金属的空间分布特征

1.4 重金属形态分析

1.5 重金属的评价方法

1.6 重金属生物有效性、生物可利用性

1.7研究目的和意义

1.8课题研究内容和方法

1.9课题研究技术路线

第二章 实验材料与方法

2.1 研究区域概况

2.2 样品的采集

2.3 样品预处理

2.4 实验方法

2.5 土壤pH值测定

2.6 质量控制

2.7 实验药品

2.8 实验仪器

2.9 采样照片

第三章 土壤中铅的分布特征和形态分析

3.1 研究区域表层土壤中铅的全量

3.2 研究区域剖面土壤重金属分布情况

3.3 土壤中铅的形态分布特征

3.4湖泊底泥中铅含量

3.5湖泊底泥中铅形态分布特征

3.6相关性分析

3.7本章小结

第四章 街道尘中铅的分布特征和形态分析

4.1研究区域街道尘中铅含量

4.2街道尘形态分布特征

4.3与其他城市灰尘中重金属铅形态特征比较

4.4本章小结

第五章 重金属铅的健康风险评价

5.1 评价方法

5.2 重金属铅污染评价

5.3本章小结

第六章 研究区域重金属铅的生物可利用性研究

6.1土壤重金属铅的生物可利用性

6.2 街道尘铅的生物可利用性

6.3土壤、街道尘生物可利用性与各形态相关性分析

6.4本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2不足与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢