广西柳州市某典型废矿区重金属暴露健康风险及其空间分布特征

摘要

[背景]重金属暴露对机体健康存在潜在危害,而废矿区域重金属含量仍可能高于一般地区,开展该区域健康风险评估工作不可忽视。[目的]探讨某典型废矿区重金属暴露健康风险及引起风险的主要金属的空间分布特征。[方法]于2019年11—12月在广西柳州市某典型废矿区所在乡镇的13个自然村落分别采集灌溉土壤、大米、生活饮用水环境样本,最终共采集13份灌溉土壤样本、11份大米样本和13份生活饮用水样本。采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测各环境样本6种金属与类金属元素浓度,包括镉(Cd)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)。同时征募251名当地居民作为健康风险评估的研究对象。通过现场调查获取当地居民体重、大米摄入量、生活饮用水摄入量等模型参数,并以各环境样本金属检测浓度中位数作为该区域风险评估参数,参考美国环境保护署经口途径健康风险评估模型评估当地居民重金属暴露健康风险,利用地理信息系统(GIS)技术,运用经验贝叶斯插值法对引起健康风险的主要重金属进行空间插值,探讨其空间分布特征。[结果]灌溉土壤样本Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn六种金属检出率均为100.00%;大米样本Pb检出率为63.64%,其余金属检出率为100.00%;生活饮用水Cd、As、Pb、Cr、Cu、Zn的检出率分别为53.85%、76.92%、92.31%、15.38%、84.62%、100.00%。经口途径重金属暴露非致癌风险评估结果提示,引起非致癌风险的重金属贡献率由高到低为As(70.52%)> Cd(18.03%)>Zn(6.63%)> Cu(4.12%)> Pb(0.64%)> Cr(0.06%),其非致癌风险分别为3.54×10^(0)、9.05×10^(-1)、3.33×10^(-1)、2.07×10^(-1)、3.23×10-2、5.42×10^(-4);经口途径重金属暴露致癌风险评估结果提示,引起致癌风险的重金属贡献率由高到低为Cd(87.00%)> As(10.24%)> Cr(2.60%)> Pb(0.16%),其致癌风险分别为4.35×10^(-3)、5.12×10^(-4)、1.30×10^(-4)、3.08×10^(-7)。大米是引起非致癌风险和致癌风险升高的主要环境介质(分别为99.4%和99.8%)。GIS空间分布特征显示,金属As在灌溉土壤、大米、生活饮用水的分布无明显规律;重金属Cd在大米、灌溉土壤明显表现出矿区附近村落含量高于其他村落,在生活饮用水则表现距矿区较远村落高于矿区附近村落。[结论]引起当地居民健康风险升高的主要重金属为As和Cd,两重金属在不同环境介质分布规律并不完全一致。