场地重金属健康风险评价；副标题：苏州市某电镀遗留场地重金属健康风险评价

摘要

随着产业结构调整和“退二进三”战略的逐步实施，多数行业的污染企业，如电镀、石油、化工等行业，均从城市中心区搬迁或关停，遗留了大量受污染场地，其污染程度和对人群的健康危害引起了高度关注。场地健康风险是针对特定场地开展的基于人类健康的一种局域风险评价，不仅可以分析不同场地活动人群受到污染物的健康风险和潜在危害，还可以为遗留场地进一步的规划利用提供可靠的依据。本论文以江苏省某电镀厂遗留场地为研究对象，根据其功能区划分采集土壤样品，分析土壤样品中8种重金属As、Cd、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg的含量特征，分别应用主成分分析、内梅罗综合污染指数法、地质累积指数和健康风险评估模型，对土壤中重金属污染来源、污染程度和健康风险空间分布特征等进行研究，并发展了一种基于化学平衡模拟软件(Visual MINTEQ)评价地下水重金属形态健康风险的方法及应用于该电镀厂地下水重金属。主要研究内容及取得的结果如下:
　　(1)在所有样点，表层土壤重金属含量，超过土壤背景值的均多于5种，Pb、Cr、Cu、Ni、Zn百分百超标，出现大面积累积，污染严重。分析表层土壤变异系数:Pb＞Cu＞Cr＞Zn＞Ni＞Hg＞Cd＞36％＞As＞15％，均属于强变异。各层土壤5种重金属含量差异较大，在1.0m、15m和3.0m深度的含量均超过背景值，说明重金属主要累积在0～3.0m土壤。土壤5种重金属平均含量的变异系数:As＞Ni＞Cr＞Cu＞36％＞Zn＞15％也均属于高度变异，为多点状或面源污染。
　　(2)由SPSS因子分析表层土壤重金属，提取出4个主成分:第一成分包括Cu、Ni、Zn，可能来自电镀厂作业;第二成分由Cr和Pb构成，可能是自然源和人为源的复合源;Cd和Hg分别构成第三组分和第四组分，可能是自然源。由重金属各层土壤总量的因子分析，只提出2个主成分:第一主成分包括Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn，说明它们具有形似的污染源，而As和Hg构成第二成分。由此可知，土壤中的Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、和Zn含量主要受人为活动影响，而Hg是自然源。
　　(3)内梅罗综合指数结果表明，土壤表层土壤8种重金属，所有样点As、Hg、Cd均属清洁，Pb属中度污染，Cr、Cu、Ni、Zn属重度污染。各层土壤5种重金属As、Cr、Cu、Ni、Zn，除As所有样点均属清洁外，其余均对土壤造成了污染，尤其是在土壤1.0m、1.5m、3.0m深度。
　　(4)地质累积指数表明，表层土壤重金属污染程度强弱排序为:Zn＞Ni＞Pb＞Cu＞Cr＞Hg＞Cd＞As，As和Cd未受污染，大部分样点Pb、Cr、Cu、Ni、Zn、Hg产生污染，达轻度到中度污染。土壤中As、Cr、Cu、Ni、Zn在1.5～12m土壤中的地累积指数，除了As和Ni在7.5m采样层略有增加外，其余均随土壤深度的增加而逐渐降低，主要在土壤0～3.0m受到Cu、Ni、Cr和Zn的污染，且土壤1.5m的污染最严重，均达到了严重污染级别。
　　(5)基于Surfer软件的普通克里金插值法，绘制表层8种土壤重金属健康风险分布图，结果显示:只有Cr的致癌和非致癌风险均高于限值，是主要重金属污染物，且在电镀车间和填埋区的8种重金属风险均较高，是产生污染的主要区域。土壤中5种重金属95％值的纵向空间健康风险，结果显示:只有Cr的非致癌在土壤1.5m处超过了非致癌风险可接受水平。As和Cr的致癌风险均超过了致癌风险可接受水平，尤其在土壤深度1.5m处，Cr的致癌风险达了10-4。
　　(6)基于Visual MINTEQ模型、层次分析法(AHP)和地下水健康风险模型的评价重金属形态方法应用于该电镀厂结果显示:电镀厂地下水中的Cu、Pb、Zn的非致癌风险均小于1，未危害人类健康;Cu、Pb、Zn各形态的非致癌风险也均小于，且各形态的非致癌风险总和远小于Cu、Pb、Zn的非致癌风险，可见，重金属的健康风险取决于重金属形态，而不是其总浓度。
　　综上所述，该遗留的电镀场地土壤已受到这8种重金属的污染，尤其是Cr、Cu、Ni、Zn，污染源极大可能是电镀作业;土壤重金属污染程度和健康风险危害较严重的均在1.5m深度处，0～3.0m深度是主要受污染空间;表层土壤仅Cr的风险值均大于风险可接受水平，是主要的对人体健康有危害的重金属，有助于为土壤防治和后期修复提供决策、管理信息。发展的地下水重金属形态健康风险评价及其应用，证明了重金属形态决定健康风险，完善了重金属健康风险评价体系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 场地健康风险研究背景

1．2 国内外研究现状及趋势

1．2．1 场地重金属污染

1．2．2 重金属污染形态研究进展

1．2．3 场地健康风险评价研究现状

1．3 研究目的与意义

1．4 研究内容及技术路线

第二章 某场地重金属污染现状调查

2．1 场地概况

2．1．1 场地基本情况

2．1．2 场地水文地质条件

2．1．3 场地环境污染状况

2．2 研究方法

2．2．1 场地相关资料收集

2．2．2 采样点布设

2．2．3 采集方法

第三章 场地土壤重金属含量及来源分析

3．1 场地土壤重金属元素含量状况

3．1．1 表层土壤重金属元素含量

3．1．2 各层土壤重金属元素含量

3．2 主成分分析确定场地土壤重金属来源

3．2．1 主成分分析

3．2．2 土壤重金属来源分析

3．3 小结

第四章 场地土壤重金属污染程度评价

4．1 基于内梅罗污染指数的重金属污染程度评价

4．1．1 内梅罗污染指数模型

4．1．2 基于内梅罗污染指数的评价结果

4．2基于地质累积指数的重金属污染程度评价

4．2．1 地质累积指数评价模型

4．2．2 基于地质累积指数评价结果

4．3 小结

第五章 场地土壤重金属空间健康风险

5．1 污染场地土壤健康风险评价标准及模型

5．1．1 危害鉴定

5．1．2 剂量-反应评估

5．1．3 暴露评估

5．1．4 暴露途径

5．1．5 毒性评估

5．1．6 风险表征

5．2 克里金插值法

5．3 土壤重金属的空间插值模拟健康风险评价

5．3．1 表层土壤重金属健康风险评价结果

5．3．2 纵向空间土壤重金属健康风险评价

5．4 小结

第六章 地下水重金属形态健康风险分析

6．1．1 Visual MINTEQ重金属形态模拟

6．1．2 层次分析法

7．1．3 基于层次分析法的健康风险评价

6．2 应用

6．2．1 Visual MINTEQ形态模拟

6．2．2 地下水重金属形态健康风险

6．3 小结

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

附录

作者简历