浙江省某地區農田土壤重金屬污染的健康風險評價

楊冰雪 方晨 馬勤 許振波

摘要 以浙江省某地區永久農田保護區土壤為研究對象，隨機采集63個土壤混合樣，測試樣品中銅、鎳、鉻、鉛、鎘、鋅、汞、砷的含量;采用健康風險評價法評價研究區域土壤中這8種重金屬對人體健康的影響。監測結果表明，研究區域農田土壤中重金屬平均值均超過土壤背景值，土壤中8種重金屬平均值全部低于農用地土壤污染風險篩選值，但個別點位出現Hg、As、Cu、Cd的含量超過農用地風險篩選值。健康風險評價結果顯示，對于成人和兒童土壤中重金屬的潛在總非致癌風險可以忽略，土壤中重金屬潛在總致癌風險介于可接受的水平范圍內。

關鍵詞 土壤;重金屬;污染;健康風險評價

中圖分類號 X.825;X.53文獻標識碼A文章編號0517-6611（2021）07-0066-04

AbstractTakingsoilinapermanentfarmlandprotectionareainZhejiangProvinceastheresearchobject，63soilmixedsampleswererandomlycollectedtotestthecontentsofcopper，nickel，totalchromium，lead，cadmium，zinc，mercuryandarsenicinthesamples.Thehealthriskassessmentmethodwasusedtoevaluatetheimpactofthese8heavymetalsinthesoilofthestudyareaonhumanhealth.Themonitoringresultsshowedthattheaveragevaluesofheavymetalsinthefarmlandsoilsinthestudyareaexceededthesoilbackgroundvalues，andtheaveragevaluesoftheeightheavymetalsinthesoilswerealllowerthantheagriculturallandsoilspollutionriskscreeningvalues，buttheHg，As，Cu，Cdcontentinindividualsitesexceededtheagriculturallandriskscreeningvalue.Healthriskassessmentresultsshowedthatthepotentialtotalnoncarcinogenicriskofheavymetalsinthesoilofadultsandchildrenwasnegligible，andthepotentialtotalcarcinogenicriskofheavymetalsinthesoilwaswithinacceptablelevels.

KeywordsSoil;Heavymetal;Pollution;Healthriskassessment

作者簡介 楊冰雪（1987—），女，山東臨沂人，工程師，碩士，從事水、氣、土壤中重金屬污染及評價研究。

土壤是經濟社會可持續發展的物質基礎，土壤環境質量關系人民群眾身體健康[1]。近十多年來，隨著中國工業化的不斷加速，涉及重金屬排放的行業越來越多，包括礦山開采、金屬冶煉、化工、印染、皮革、農藥、飼料等，再加上一些污染企業的違法開采、超標排污等問題突出，使重金屬污染事件出現高發態勢，如2005年廣東北江韶關段鎘嚴重超標事件、2006年湘江湖南株洲段鎘污染事故、2009年湖南省瀏陽市鎘污染事件。至于其他重金屬污染事件，僅“血鉛超標”事件就已涉及陜西、安徽、河南、湖南、福建、廣東、四川、湖南、江蘇、山東等省[2-5]，土壤污染問題已成為社會關注的熱點。全國目前約有1.3萬hm2耕地受到Cd的污染，特別是華南、東南以及上海等地區的土壤大部分都遭受Cd污染，而在西南、西北、華中等地區的土壤也出現了Hg、As等重金屬污染[6-7]。土壤重金屬污染問題已成為國家、環境領域科研者關注的重點問題[8-9]。筆者對浙江省某地區永久農田保護區土壤開展重金屬污染調查與評價，采用美國環保署推薦的健康風險評價模型評價當地農田土壤中重金屬對人體健康的影響，旨在為該區域農田土壤重金屬污染防治提供參考依據。

1材料與方法

1.1土壤樣品的采集及處理

2019年3—6月對浙江省某地區的永久農田保護區土壤進行采樣監測。按照村莊的農田布局，分塊隨機布點，在每個區塊采用“S”型路線隨機采集5～15個表層（0～20cm）土壤樣品，把各分點樣品混勻后，去除雜草根系及石礫，采用四分法取1kg土壤樣品裝入布袋中，同時記錄樣品標簽及采樣記錄，共采集土壤混合樣品63個。樣品采集帶回實驗室，經過自然風干后，用瑪瑙研缽研磨后，分別過60目和100目的尼龍篩，作為待測樣備用。

1.2分析方法及質量控制

重金屬全量的分析方法中鎘（Cd）、鉛（Pb）含量的測定采用GN/T17141—1997石墨爐原子吸收法;汞（Hg）和砷（As）含量的測定采用原子熒光光度法（GB/T22105.1、22105.2—2008）;鉻（Cr）含量的測定采用HJ491—2009火焰原子吸收法;銅（Cu）、鋅（Zn）含量的測定采用GB/T17138—1997;鎳（Ni）含量的測定采用GB/T17139—1997。使用儀器主要有AA-7003系列原子吸收分光光度計（北京東西分析儀器有限公司）、AFS-9310型原子熒光光度計（北京吉天儀器有限公司）。每批樣品每個樣品分析時均做20%平行樣品，并帶做國家標準土壤樣品（GSS-7平行雙樣），平行雙樣的最大允許偏差均滿足相應要求，同時質控樣品測定值均落在質控樣保證值（在95%的置信水平）范圍內[10]。

1.3健康風險評價方法

健康風險評價是基于風險度衡量污染物對人體健康風險，一般從非致癌和致癌2個方面效應獲得相應的毒性閾值和斜率系數，包括危害識別和劑量-反應評估2個要素。對于非致癌效應使用危害指數來表達，對于致癌效應使用致癌風險來表達[11]。Cu、Ni、Cr、Pb、Cd、Zn、Hg、As這8種重金屬都具有非致癌風險，所以對這8種重金屬進行了非致癌風險評價;Ni、Cr、Cd、As這4種重金屬對人體有較強的致癌風險，因此對這4種重金屬進行致癌風險評價。當幾種污染同時對人體健康造成危害時，風險的表達則是各個污染物的風險之和。模型公式（1）～（7）中各參數的具體含義及數值見表1。

式中，HQ為非致癌風險;CDI指評價日攝入量，mg/（kg·d）;RfD指不同途徑的攝入參考劑量，mg/（kg·d）;HI指總非致癌風險（當有多種元素對人體產生非致癌風險時，其各種元素的非致癌風險加和為總非致癌風險）;當HQ或HI小于1時，表明非致癌風險可以忽略，當其大于1時，表明非致癌風險不可忽略;CR為單元素的致癌風險;SF為斜率因子，（kg·d）/mg;TCR為總致癌風險（當有多種元素同時對人體產生致癌風險時，其各種元素的致癌風險和為總致癌風險）。一般認為CR或TCR在10-4為最大可接受風險水平，當其不大于10-6表明其致癌風險可以忽略;各元素的不同途徑攝入參考劑量和斜率因子見表2所示。

2結果與分析

2.1研究區域土壤重金屬含量特征分析

表3為研究區域內采集的63個土壤混合樣本中8種重金屬元素的描述性統計特征，通過分析可知，采集的土壤樣本中8種重金屬的平均值均超過土壤背景值，另外從樣品超標個數計依次為Pb=Cd>Hg>Ni>Cu=Zn>As>Cr，以均值超過背景值的倍數計依次為Hg>Cd>Cu>Pb>Ni>As>Zn>Cr，超標倍數分別為4.67、2.71、2.27、2.05、1.80、1.50、1.36、0.91;土壤樣本中8種重金屬均值濃度均超過農用地風險篩選值，個別采樣點位所測值出現Hg、Cu、As、Cd、Zn超過農用地風險篩選值，但均為未超過對應的風險管控值，下一步針對土壤濃度超過農用地風險篩選值的點位應加強土壤及農產品的協同監測，以保證農產品的食用安全。

2.2研究區域土壤中重金屬的健康風險評價

2.2.1重金屬的非致癌風險評價。

研究區域采集樣品的重金屬非致癌風險暴露劑量和健康風險指數均值見表4，由表4分析可知，土壤中重金屬通過3種暴露途徑對于成人和兒童的非致癌風險指數（HQ）均為土壤經口攝入>皮膚接觸>呼吸攝入，通過計算，土壤中重金屬經口攝入的HQ比通過皮膚接觸的風險高數百倍，比經呼吸攝入的風險高幾千倍。對于成人和兒童，土壤中8種重金屬的HQ均值從大到小依次為As>Zn>Pb>Cr>Ni>Hg>Cu>Cd，8種重金屬的HQ值均小于1，表明土壤中8種重金屬對成人和兒童的潛在非致癌風險均可以忽略，成人和兒童的土壤總非致癌風險指數（HI）分別為1.82E-01、3.68E-01，均小于1，表明對于成人和兒童土壤中重金屬潛在總非致癌風險可以忽略。

2.2.2重金屬的致癌風險評價。

表5為研究區域采集樣品中重金屬致癌風險暴露劑量和健康風險指數均值，由表5分析可知，土壤中重金屬通過3種暴露途徑對于成人和兒童的致癌風險指數（CR）均為土壤經口攝入>皮膚接觸>呼吸攝入，通過計算，土壤中重金屬經口攝入的CR比通過皮膚接觸的風險高數千倍，比經呼吸攝入的風險高幾百萬倍。對于成人和兒童，土壤中4種重金屬的CR均值從大到小依次為As>Cd>Cr>Ni，其中成人的CRAs為1.25E-05>10-6，兒童的CRAs為6.03E-06>10-6，表明通過食用研究區域土壤中的重金屬As對成人和兒童致癌風險不可忽略，成人和兒童的土壤總致癌風險指數（TCR）分別為1.35E-05、6.47E-06，均大于10-6且低于10-4，表明對于成人和兒童土壤中重金屬潛在總致癌風險介于可接受的水平范圍內。

3結論

通過調查取樣及監測分析表明，研究區域農田土壤中重金屬平均值均超過土壤背景值，土壤中8種重金屬平均值全部低于農用地土壤污染風險篩選值，但個別點位出現Hg、As、Cu、Cd的含量超過農用地風險篩選值。根據《土壤環境質量農用地土壤污染風險管控標準》（GB15618—2018）相關要求，對于個別土壤重金屬含量超過農用地風險篩選值，但均為未超過對應的風險管控值區域，下一步應加強土壤及農產品的協同監測，以保證農產品的食用安全。

健康風險評價結果顯示，對于成人和兒童土壤中重金屬的潛在總非致癌風險可以忽略，土壤中重金屬潛在總致癌風險介于可接受的水平范圍。

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