殡葬园区土壤重金属健康风险评价

韩俊丽 武曙红

（北京林业大学自然保护区学院，北京 100083）

殡葬园区土壤重金属健康风险评价

韩俊丽 武曙红

（北京林业大学自然保护区学院，北京 100083）

殡葬园区是为人民群众提供殡葬服务的重要公共场所，园区的土壤环境质量直接影响到殡葬活动参与人员的健康。文中依据美国环保局推荐的健康风险评价模型，结合殡葬园区实际情况，针对Cd、Cu、Hg、Ni、Pb、Pt、Sn、Zn8种典型重金属污染，通过数据收集和分析、暴露评估、毒性评估和风险表征四步骤评价法，系统概括了有阈和无阈两类土壤重金属的健康风险水平的标准。同时以广州中华陵园为研究案例，得出该园区8种重金属总非致癌风险小于1，致癌风险也较低，对人体不会造成健康危害的结论。

殡葬园区；重金属；健康风险；评价

殡葬园区（包括殡仪馆、火葬场、骨灰安置处、公墓等）是为人民群众提供殡葬服务的公共场所［1］。面对我国人口老龄化的不断加剧，随着殡葬改革推进，殡葬园区在人民群众办理丧事活动中愈加体现了其重要作用。重金属作为一种难降解、易积累的持久性有毒污染物，进入土壤后因其不能被生物降解，不仅严重威胁土壤生态环境，而且通过地面扬尘、食物链等途径会对人体健康产生危害［2］。殡葬园区的土壤质量直接影响到殡葬活动参与人员的健康水平。

健康风险评价是20世纪80年代后随环境风险评价发展起来的新领域，是指识别环境中可能的风险源,评价其与人体发生接触的暴露途径以及定量评价暴露结果对人体健康产生的危害程度［3］。殡葬园区作为一种具有特殊功能的园林，随着园林公墓生态建设的推进，殡葬园区在承载丧葬需求的同时，也开辟了新的人文景观和生态旅游景点。殡葬园区由于需要操办遗体土葬、骨灰安葬、祭祀活动等特殊的丧葬活动，其对园区土壤的扰动要比仅需日常管理养护的一般园林要大得多。目前已有一些关于公园土壤重金属含量和污染状况的研究，但针对殡葬园区土壤重金属的健康风险尚无人进行系统研究。

本文通过引用国外较完善的风险评价理论，利用健康风险评价四步骤法，对殡葬园区土壤中重金属（Pb、Zn、Cu、Cd等 8种）的健康风险评价进行探讨,评价了土壤-人体的健康风险,确定重金属污染物的主次及治理的优先权，这不仅能为环境风险管理提供科学依据和主要决策参考，也能为当地居民、殡葬园区工作人员、丧属、游客的健康提供足够的保障，使其风险评估的结果更有指导意义。

1.评价方法与参数选择

本文所研究的8种重金属都具有慢性非致癌健康风险，As、Ni、Cr和 Cd则同时具有致癌健康风险［4］。健康风险评价（health risk assessment，HRA）较成熟的评价理论方法是1989年美国国家环保局（USEPA）颁布的《超级基金场地健康风险评价手册》中建立的四步骤评价方法，即数据收集和分析（date collection and evaluation）、暴露评估（exposure assessment）、毒性评估（toxicity assessment）、风险表征（risk characterization）。本文采用EPA推荐的健康风险评价方法，估算检测殡葬园区的土壤重金属对人体健康发生危害的概率，其过程如图1所示：

1.1 数据收集和分析

数据收集过程是进行土壤健康风险评价的基础，具体包括资料收集、场地调查和采样分析三个步骤。针对具体的殡葬园区需要收集的数据包括：（1）该园区的历史变迁资料；（2）园区内殡葬活动形式和活动强度；（3）园区植物养护施用的农药及化肥；（4）祭祀垃圾、生活垃圾处理；（5）采集园区土壤样品，送检分析。此阶段主要目的在于分析潜在重金属污染物的来源、危害范围等。

图1 健康风险评价内容概略图［5］Fig.1 The contentsofhealth risk assessment

1.2 暴露评估

暴露评估是指结合具体事件和具体暴露人群的情况,调查研究暴露过程、暴露人群的特征，确定暴露环境介质中的有害因子的强度、暴露时间和频率,估算或预测对有害因子的暴露剂量［6］。

1.2.1 不同暴露途径的摄入量计算

人体摄取殡葬园区土壤重金属污染物质的途径主要是经口误食、皮肤接触、呼吸摄入三种途径。摄入量的大小需要通过计算人体单位时间单位体重的污染物摄取量，即日慢性摄取量（CDI，mg/（kg·d））,各途径CDI的计算式［7］如下：

其中，CS：土壤中重金属物质浓度，mg kg-1；IR：土壤摄入量，mg d-1；CF：转换系数，kgmg-1；EF：暴露频率，d a-1；ED:暴露年限，a；BW：体重，kg；AT:平均作用时间，d；SA：可能接触土壤的皮肤面积，cm2d-1；AF：土壤对皮肤的吸附系数，mg cm-2；ABS：皮肤吸收系数；PEF：土壤尘产生因子，m3kg-1。

1.2.2 暴露评估参数

殡葬园区的高暴露人群为园区养护和管理人员，开放式的殡葬园区敏感人群包括儿童和孕妇。根据美国EPA暴露因子手册和《超级基金场地健康风险评价手册》的内容，结合殡葬园区的实际情况，确定暴露评估参数如表1所示：

表1 暴露评估模型参数Tab.1 Parameters of exposure assessm entm odels

1.3 毒性评估

毒性评估需要确定污染物浓度水平与健康的反应之间的关系［9］。毒性评估有致癌毒性评估与非致癌毒性评估两种，关于二者的评估内容如表2。

表3列出了8种重金属不同暴露途径的参考剂量（RfD）值，其中呼吸途径的RfD值仅仅包括Hg、Ni、Cd和Cr4种重金属，其他4种重金属呼吸途径的RfD值认为等同于其相应的经口误食途径的RfD值［4］。由于数据可获得性的限制，根据USEPA的推荐，致癌重金属的毒性数据仅仅考虑呼吸途径的致癌斜率系数（SF）。

表2 毒性评估内容Tab.2 The contentsof toxicity assessment

1.4 风险表征

风险表征是指将前面3个过程得到的信息综合分析，估算人群健康风险，开展不确定性分析和风险概述。通过风险表征可以将风险评价与风险管理连接起来，最终为风险决策提供重要依据。

1.4.1 非致癌风险表征

污染物的非致癌风险通过平均到整个暴露作用期的平均每日单位体重摄入量CDI除以慢性参考剂量计算得出，以风险值HQ表示，即HQ=CDI/RfD［5］，HQ值表征的是人群受到非致癌风险的可能性。同时评价几种污染物或多种途径的非致癌风险，需要通过把每种污染物不同途径的非致癌风险相加，通过联合非致癌风险指数HI［10］表示：

式中，CDIij：第i种污染物第j种暴露途径的平均每日单位体重摄入量；RfDij：第i种污染物第j种暴露途径的慢性参考剂量；n1：表示非致癌影响的污染物的个数；n2：暴露途径的个数。

1.4.2 致癌风险表征

污染物的致癌风险通过平均到整个生命期的平均每日单位体重摄入量CDI乘以致癌斜率因子计算得出，以风险值R表示，即：R=CDI×SF，该风险表示暴露于该种物质而导致的一生中超过正常水平的癌症发病率。当暴露人群处于高风险水平 （估算风险值高于0.01）时，采用公式为 Risk=1-exp（-CDI×SF）［5］。

2.殡葬园区土壤重金属健康风险评价标准

土壤重金属污染物通常被分为有阈和无阈两大类，如表4所示，通常对于致癌风险而言，美国环保局EPA有一个风险可接受程度的区间：如果任何化学物质引起的致癌风险低于或等于10-6，则认为风险是可忽略的；如果任何化学物质引起的致癌风险高于10-4，则风险是不可以接受的；如果引起的致癌风险在10-6到10-4之间，风险可接受。非致癌风险值小于l时，不会对暴露人群造成明显不利的非致癌健康影响。［4］［5］［8］［11］

表3 土壤重金属不同暴露途径的RfD和SF值Tab.3 Reference doses fornon-cancermetalsand slope factors for carcinogensmetals

表4 健康风险评价标准Tab.4 Health risk assessmentstandards

3.案例研究——广州中华墓园土壤重金属健康风险评价

3.1 样品采集与重金属污染分析

选用国家土壤环境质量二级标准（GB15618—1995）［12］作为评价标准，Cu、Ni、Hg、Cd等金属土壤背景值［13］与国家土壤环境质量二级标准见表5。

本研究土壤样品采用常规标准法取样，样点布局涉及了各种不同的骨灰安葬区、绿化区及停车场周围，布设10个采样点，每个样点采样1个，采样深度为表层0~10cm。土壤样品送华南农业大学环境科学与工程研究室进行重金属含量检测。

表6为重金属含量暴露浓度的统计，对比国家标准可以看出，8种重金属污染均较为严重，送检的10份样品的重金属暴露浓度中有8种出现了超出广州土壤背景值的情况，尤其是Pb、Zn和Cd 3种重金属最为明显，平均值分别是土壤背景值的4.36倍、2.48倍、3.8表7土壤重金属不同途径暴露剂量（mg kg-1 d-1）

表5 国家土壤环境质量二级标准（mg kg-1）Tab.5 The gradeⅡstandard for soilenvironmentalquality（mg kg-1）

表6 广州中华陵园土壤重金属暴露浓度及其参数统计（mg kg-1）Tab.6 Concentrationsofheavymetalsand statistic data in soilof Zhonghua Cemetery（mg kg-1）

注：人群1：园区工作人员；人群2：其他成人；人群3：儿童

Tab.7 Chronic daily intake foreach heavymetalsofdifferentexposure pathway（mg kg-1 d-1）倍，Pb最大值达到土壤背景值的约13倍，As和Cr在园区土壤中无明显积累。有研究表明，土壤中Pb和Zn积累有显著相关性，都与交通流量相关［14］，这可能源于广州巨大的机动车拥有量以及中华陵园所处的交通繁忙区域位置。

由表6还知，8种重金属的变异系数由大到小的顺序是Pb>Cd>Ni>Cr>As>Zn>Cu>Hg，土壤中Pb变异系数相对最大，为96.99%,表明土壤中Pb含量在广州中华陵园土壤中的空间分布不均匀，局部存在点源污染,这可能是其他外部污染进入所致，而土壤中重金属的变异系数均大于0.5，说明绝大多数重金属含量在广州中华陵园中的空间分布较为不均匀［15］。

3.2 殡葬园区土壤重金属健康风险评价

3.2.1 人体摄取土壤重金属的不同途径暴露剂量

由表7可以看出，3种途径重金属非致癌日均暴露量均为经口误食暴露剂量>皮肤接触暴露剂量>呼吸途径暴露剂量，不同的暴露人群中，儿童都是最容易遭受高剂量暴露的人群。在8种重金属中，非致癌重金属日均暴露量Pb最高，依次排序是Pb>Zn>Cr>Cu>Ni>As>Cd>Hg，致癌重金属Cr暴露量最高，其次为Ni、As和Cd。

3.2.2 健康风险评价

表8列出了8种重金属不同暴露途径的非致癌风险以及4种重金属呼吸途径致癌风险，结果如下：

由表8可以看出，8种重金属不同途径的非致癌风险HQ均＜1，呈现HQ经口误食>HQ皮肤接触>HQ呼吸途径的风险趋势。就经口误食途径而言，Pb健康风险最大，最高可达到0.45，其次为 As（0.14）和Cr（7.53×10-2），Cd风险最小；皮肤接触健康风险 Cr最高，其他风险较高的重金属为As、Pb和Cd；呼吸途径风险Cr最大，其次为Pb和As。重金属总非致癌风险HI均＜1，顺序为 Pb＞As＞Cr>Ni＞Cu＞Zn＞Hg>Cd,对人体基本上不会造成健康危害。4种致癌重金属致癌风险依次为Cr＞Ni＞As＞Cd,低于癌症风险阈值范围10-6~10-4，表明致癌风险较低，对人体不会造成健康危害。不同途径的8种重金属的联合非致癌风险也＜1，联合致癌风险处于可以接受的范围内，但儿童

表8 重金属不同暴露途径的健康风险Tab.8 Health risk foreach heavymetalsofdifferentexposure pathway

是所有人群中的高风险人群，详见表9。

表9 联合非致癌风险指数与致癌风险值Tab.9 TotalExposure Hazard Index and TotalRisk

3.3 结论

（1）广州中华陵园土壤中8种重金属均出现了超出广州土壤背景值的情况，尤其是Pb、Zn和Cd 3种重金属最为明显，平均值分别是土壤背景值的4.36倍、2.48倍、3.8倍，Pb最大值达到土壤背景值的约13倍，As和Cr在园区土壤中无明显积累。

（2）重金属慢性日平均暴露量为经口误食＞皮肤接触＞呼吸途径，经口误食途径是暴露风险最高的途径，从暴露人群来讲，儿童是敏感人群，更易受土壤的重金属污染的影响。

（3）重金属总非致癌风险HI均＜1，顺序为Pb＞As＞Cr>Ni＞Cu＞Zn＞Hg>Cd，对人体基本上不会造成健康危害。4种致癌重金属致癌风险依次为Cr＞Ni＞As＞Cd，低于癌症风险阈值范围10-6，表明致癌风险较低，对人体不会造成健康危害。

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X502 < class="emphasis_bold">［文章标识码］ A

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1671-5136（2011） 04-0035-05

2011-12-10

本文为国家“十一五”科技支撑项目《殡葬园区生态规划与生态建设关键技术研究》（2007BAK38B06）的成果之一。

韩俊丽（1986-），女，山西太原人，北京林业大学自然保护区学院硕士研究生。研究方向：主要森林碳汇、环境影响评价研究。