城市再生水灌区作物重金属健康风险评估研究

摘要

随着我国水资源短缺的加剧、水污染的加重，农业灌溉用水缺乏已成为阻碍我国农业生产的重要因素。作为农田灌溉用水的重要替代水源之一的城市再生水，是缓解农业缺水的一个行之有效的方法。但是水中的重金属通过食物链最终可被人体吸收，超过一定量会影响人类健康。因此有必要进行城市再生水农田灌溉后重金属对人体健康的风险研究，为城市再生水回用提供科学的理论依据。 本论文针对天津市武清区的城市再生水灌溉示范工程基地，选取玉米和小麦两种粮食作物，分析再生水灌溉后重金属对土壤及作物产生的影响，并运用蒙特卡罗方法，计算灌区作物中重金属口入途径的人体健康风险概率分布，进行健康风险的评估，以确定城市再生水灌溉的健康安全性，并甄别造成风险的关键因素，为再生水农田灌溉安全回用提供参考依据。 主要结论如下： (1)试验期间，土壤中的重金属未表现出明显的残留规律；再生水灌区作物可食部分中重金属较对照区浓度有所升高，但差异不显著；作物可食部分中七种重金属均低于相应的食品卫生标准，小麦籽粒中的重金属含量普遍比玉米中高；存在风险评价的必要性； (2)通过富集系数比较得出，同一作物对不同重金属的富集能力不同；不同作物对同一种重金属富集能力不同，小麦较玉米更易富集重金属； (3)作物中重金属的健康风险分析得出：按照国际标准将重金属风险分为化学致癌物和非化学致癌物两类进行评价；As、Cd、Cr、Pb的终生致癌风险均小于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受年风险水平；每种重金属的非致癌终生风险均小于英国皇家协会、瑞典环境保护局及荷兰建设环境部等推荐的最大可接受风险水平；对于各重金属致癌风险和非致癌风险，均为小麦风险值高于玉米；基于各化学污染物质对人体健康风险可加性的假设，对于重金属致癌总风险和非致癌总风险均低于推荐的最大可接受风险水平；致癌总风险和非致癌总风险均为小麦高于玉米，其中Cr致癌风险占总致癌风险的70％以上。

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第一章综述

1.1研究背景

1.1.1再生水定义

1.1.2我国城市再生水灌溉的必要性

1.1.3城市再生水灌溉健康风险评价的重要性

1.2城市再生水国内外研究现状

1.2.1城市再生水灌溉国内外现状

1.2.2健康风险评价的国内外研究现状

1.3课题来源、研究内容、意义及技术路线

1.3.1课题来源

1.3.2论文研究内容及意义

1.3.3研究技术路线

1.3.4创新点

第二章健康风险评价基本理论

2.1风险评价的基本概念

2.2风险评价的基本原理

2.2.1健康风险评价方法的选择

2.2.2健康风险评价步骤简述

2.3风险评价的不确定性问题

2.4健康风险评价的标准

第三章示范区灌溉试验设计与水质分析

3.1项目选址依据

3.2试验设计与监测

3.2.1试验设计

3.2.2采样与监测

3.3示范区自然生态环境

3.4示范区土壤背景值调查与评价

3.5城市再生水水质分析

3.5.1再生水水量及来源

3.5.2重点污染源调查

3.5.3污水处理厂工艺及水质

3.5.4示范区灌溉水(城市再生水)水质监测与评价

第四章灌溉示范区土壤及作物的重金属含量分析与评价

4.1试验期土壤重金属的分析与评价

4.1.1土壤中重金属污染的评价标准

4.1.2土壤理化性质的变化

4.1.3试验期土壤重金属含量变化

4.2作物中重金属的分析与评价

4.2.1作物重金属污染的评价标准

4.2.2灌区作物中重金属的分析与评价

4.3对玉米和小麦产量的影响分析

4.3.1再生水灌溉对冬小麦产量的影响分析

4.3.2再生水灌溉对夏玉米产量的影响

第五章玉米和小麦对重金属富集能力的差异分析

5.1土壤与玉米和小麦中重金属的关系——富集系数

5.2玉米和小麦对重金属的富集系数差异分析

5.3玉米和小麦对不同重金属吸收能力的差异

5.3.1玉米对不同重金属吸收能力的差异

5.3.2小麦对不同重金属吸收能力的差异

第六章基于蒙特卡罗原理的风险预测

6.1数据来源

6.2基本假设与参数

6.2.1日均食用暴露剂量计算基本假设

6.2.2健康风险评价参数的确定

6.3日均暴露剂量估算模型

6.4风险预测水晶球软件的使用

6.5健康风险计算模式

6.5.1化学致癌物质健康风险计算模式

6.5.2非致癌污染物健康风险计算模式

6.6风险评价模型参数表

6.7重金属致癌风险预测

6.7.1 Monte-Carlo的敏感度分析

6.7.2致癌风险预测

6.8重金属非致癌风险预测

6.8.1 Monte-Carlo的敏感度分析

6.8.2非致癌风险的估算

6.9基于蒙特卡罗原理的重金属总风险预测

第七章结论

参考文献

致谢

作者简历