都匀废弃铅锌矿区土壤—作物重金属污染调查及健康风险分析

发布时间：2020-04-29 16:04

【摘要】：本文以贵州省都匀市废弃铅锌矿区农田表层土壤、农作物为研究对象,调查废弃矿区农田土壤8种重金属污染情况,以及农作物对8种物重金属的富集情况,设置了2个采样点,共计74个样品,采用经典的HNO_3-HClO_4-HF消解法对矿区土壤样品进行消解,采用HNO_3-H_2O_2法对农作物进行消解,运用电感耦合等离子体发射光谱仪、原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪等分析仪器,检测土壤、作物样品中重金属铜、锌、镍、铬、镉、铅、汞、砷的总含量,分别以贵州省土壤环境背景值、《土壤环境质量标准》(GB15618-1995二级)为评价标准,采用内梅罗综合指数法、污染负荷指数法及潜在生态指数法对农田土壤重金属污染程度及潜在生态风险进行评价;运用单因子指数、综合污染指数、富集系数,对作物的安全进行评价。以重金属总量,为参考依据,利用USPEA(美国环保署)人体健康风险评价模型对研究区对人体产生的健康风险进行分析估计;以作物重金属含量为依据,用危害商评价人类通过食用矿区作物对人体健康带来影响。主要研究结果如下:(1)以贵州土壤背景值为标准,As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn均有不同程度的超标,超标率分别为46.15%、100.00%、13.46%、92.31%、100.00%、51.92%、100.00%、100%;废弃铅锌矿矿区土壤呈弱酸性至弱碱性之间,pH值介于6.10-7.64之间,平均值为6.99。单因子指数法研究表明,矿区农田土壤均受到8种重金属的污染,但污染程度上有所差异,从单因子污染指数上看CdZnPbHgCuNiAsCr;矿区内土壤的Pb、Cd、Zn的单因子指数均大于3,都属于重污染水平。(2)以《土壤环境质量标准》(GB15618-1995二级)为评价标准,综合污染指数研究表明,研究区域内52个采样点的重金属污染水平有所不同,综合污染指数均大于3,均属于重度污染;潜在生态风险分析表明,9.61%的样点的RI在600-1200之间为很强生态风险水平,90.39%的样点的RI均大于1200,为极强生态风险水平;污染负荷指数法表明,21%的采样点处轻度污染等级,近一半的采样点为中度污染等级,28.8%的采样点处于重度污染等级。(3)作物重金属含量表明8种重金属在不同作物的累积不同,平均积累含量大小顺序为ZnCdCuPbNiCrAsHg。以食品安全限量值为标准,农作物综合污染指数法,结果表明75%的植物样的综合污染指数大于3,属重度污染。农作物的富集系数表明,8种重金属的平均富集系数大小顺序为CdCuNiZnAsCrPbHg。(4)致癌健康风险评价结果表明,对于成人和儿童总非致癌风险指数HI的均值分别为0.61、3.75,成人潜在总非致癌风险可以忽略,儿童产生的潜在总非致癌风险较大;成人、儿童TCR值为2.3×10~(-3)、3.51×10~(-3),超出了风险阈值范围(10~(-6)~10~(-4)),土壤重金属元素会对成人、儿童产生潜在的致癌风险。食用作物危害商分析结果表明,区域作物的HI值均大于1,食用研究区域内的作物会对人的健康产生影响的可能,其中辣椒、姜、红薯、萝卜和魔芋的食用存在慢性中毒。综上所述,废弃矿区周边土壤的受重金属污染整体比较严重,应引起有关部门的重视,矿区土壤环境亟待恢复与治理。就研究矿区内耕作作物种类而言,如果长期食用矿区内的作物,会对人体健康会产生影响,在作物品种选种及安全性还需进一步研究。
【图文】：

分布图,采样点,分布图,土壤样品

样品采集时间为至 2017 年 10 月，根据废弃矿区的地形，沿着矿井口堆积方向向下，根据当地农作物的种类、种植规模的大小及样品代表性等要求，以 500 m2左右的农田为一个采样单元，按梅花形布点法进行采样。用不锈钢铲采集每个农田的土壤样品(表层 0~20 cm 耕作土)1 kg 左右，土壤样品采集方法参照土壤环境监测技术规范HJ/166-2004 进行，每个采样点以 150m×l50m 为一个样品单元，一个单元内采集四角和中心共 5 个土壤样品，混匀后用四分法取约 1 kg 土壤作为该样点的混合样品，同时采用 GPS 定位仪记录每个样点的经纬度，共计 52 份土壤样品。采样点见图 2-1。

综合污染指数法,土壤重金属污染,指数,样点

图 3-1 土壤重金属污染指数在各样点的分布（以综合污染指数法评价）Fig.3-1 Index of soil pollution by heavy metals (comprehensive pollution index)由贵州土壤背景值计算结果作采样点整体污染水平由图 3-2 可以看出，对于 Cd、Pb、Zn，，所有的样点均处于重度污染污染水平，说明该矿区土壤 Cd、Pb、Zn 处于重度污染级别，该矿区为铅、锌矿区，说明该矿区可能含有伴生矿 Cd 的存在；对于其他元素，铅锌矿区土壤大部分样品元素处于轻度污染水平，其中，As 和 Cr 分别有 53.85%和 86.54%的样点处于无污染水平，有 46.15%、和 13.46%的样点处于轻度污染水平；Cu和 Ni 分别有 7.69%和 48.08%的样点处于无污染水平，90.38%和 42.31%的样点受到 Cu和 Ni 的轻度污染，有 1.92%的样点分别受到 Cu 和 Ni 的中度污染；只有 1.92%的样点受到 Hg 的轻度污染，而有 98.08%的样点受到 Hg 的重度污染。80%90%100%
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53;X56

【参考文献】