浙江省某地区农田土壤重金属污染的健康风险评价

杨冰雪 方晨 马勤 许振波

摘要 以浙江省某地区永久农田保护区土壤为研究对象，随机采集63个土壤混合样，测试样品中铜、镍、铬、铅、镉、锌、汞、砷的含量;采用健康风险评价法评价研究区域土壤中这8种重金属对人体健康的影响。监测结果表明，研究区域农田土壤中重金属平均值均超过土壤背景值，土壤中8种重金属平均值全部低于农用地土壤污染风险筛选值，但个别点位出现Hg、As、Cu、Cd的含量超过农用地风险筛选值。健康风险评价结果显示，对于成人和儿童土壤中重金属的潜在总非致癌风险可以忽略，土壤中重金属潜在总致癌风险介于可接受的水平范围内。

关键词 土壤;重金属;污染;健康风险评价

中图分类号 X.825;X.53文献标识码A文章编号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

作者简介 杨冰雪（1987—），女，山东临沂人，工程师，硕士，从事水、气、土壤中重金属污染及评价研究。

土壤是经济社会可持续发展的物质基础，土壤环境质量关系人民群众身体健康[1]。近十多年来，随着中国工业化的不断加速，涉及重金属排放的行业越来越多，包括矿山开采、金属冶炼、化工、印染、皮革、农药、饲料等，再加上一些污染企业的违法开采、超标排污等问题突出，使重金属污染事件出现高发态势，如2005年广东北江韶关段镉严重超标事件、2006年湘江湖南株洲段镉污染事故、2009年湖南省浏阳市镉污染事件。至于其他重金属污染事件，仅“血铅超标”事件就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、福建、广东、四川、湖南、江苏、山东等省[2-5]，土壤污染问题已成为社会关注的热点。全国目前约有1.3万hm2耕地受到Cd的污染，特别是华南、东南以及上海等地区的土壤大部分都遭受Cd污染，而在西南、西北、華中等地区的土壤也出现了Hg、As等重金属污染[6-7]。土壤重金属污染问题已成为国家、环境领域科研者关注的重点问题[8-9]。笔者对浙江省某地区永久农田保护区土壤开展重金属污染调查与评价，采用美国环保署推荐的健康风险评价模型评价当地农田土壤中重金属对人体健康的影响，旨在为该区域农田土壤重金属污染防治提供参考依据。

1材料与方法

1.1土壤样品的采集及处理

2019年3—6月对浙江省某地区的永久农田保护区土壤进行采样监测。按照村庄的农田布局，分块随机布点，在每个区块采用“S”型路线随机采集5～15个表层（0～20cm）土壤样品，把各分点样品混匀后，去除杂草根系及石砾，采用四分法取1kg土壤样品装入布袋中，同时记录样品标签及采样记录，共采集土壤混合样品63个。样品采集带回实验室，经过自然风干后，用玛瑙研钵研磨后，分别过60目和100目的尼龙筛，作为待测样备用。

1.2分析方法及质量控制

重金属全量的分析方法中镉（Cd）、铅（Pb）含量的测定采用GN/T17141—1997石墨炉原子吸收法;汞（Hg）和砷（As）含量的测定采用原子荧光光度法（GB/T22105.1、22105.2—2008）;铬（Cr）含量的测定采用HJ491—2009火焰原子吸收法;铜（Cu）、锌（Zn）含量的测定采用GB/T17138—1997;镍（Ni）含量的测定采用GB/T17139—1997。使用仪器主要有AA-7003系列原子吸收分光光度计（北京东西分析仪器有限公司）、AFS-9310型原子荧光光度计（北京吉天仪器有限公司）。每批样品每个样品分析时均做20%平行样品，并带做国家标准土壤样品（GSS-7平行双样），平行双样的最大允许偏差均满足相应要求，同时质控样品测定值均落在质控样保证值（在95%的置信水平）范围内[10]。

1.3健康风险评价方法

健康风险评价是基于风险度衡量污染物对人体健康风险，一般从非致癌和致癌2个方面效应获得相应的毒性阈值和斜率系数，包括危害识别和剂量-反应评估2个要素。对于非致癌效应使用危害指数来表达，对于致癌效应使用致癌风险来表达[11]。Cu、Ni、Cr、Pb、Cd、Zn、Hg、As这8种重金属都具有非致癌风险，所以对这8种重金属进行了非致癌风险评价;Ni、Cr、Cd、As这4种重金属对人体有较强的致癌风险，因此对这4种重金属进行致癌风险评价。当几种污染同时对人体健康造成危害时，风险的表达则是各个污染物的风险之和。模型公式（1）～（7）中各参数的具体含义及数值见表1。

式中，HQ为非致癌风险;CDI指评价日摄入量，mg/（kg·d）;RfD指不同途径的摄入参考剂量，mg/（kg·d）;HI指总非致癌风险（当有多种元素对人体产生非致癌风险时，其各种元素的非致癌风险加和为总非致癌风险）;当HQ或HI小于1时，表明非致癌风险可以忽略，当其大于1时，表明非致癌风险不可忽略;CR为单元素的致癌风险;SF为斜率因子，（kg·d）/mg;TCR为总致癌风险（当有多种元素同时对人体产生致癌风险时，其各种元素的致癌风险和为总致癌风险）。一般认为CR或TCR在10-4为最大可接受风险水平，当其不大于10-6表明其致癌风险可以忽略;各元素的不同途径摄入参考剂量和斜率因子见表2所示。

2结果与分析

2.1研究区域土壤重金属含量特征分析

表3为研究区域内采集的63个土壤混合样本中8种重金属元素的描述性统计特征，通过分析可知，采集的土壤样本中8种重金属的平均值均超过土壤背景值，另外从样品超标个数计依次为Pb=Cd>Hg>Ni>Cu=Zn>As>Cr，以均值超过背景值的倍数计依次为Hg>Cd>Cu>Pb>Ni>As>Zn>Cr，超标倍数分别为4.67、2.71、2.27、2.05、1.80、1.50、1.36、0.91;土壤样本中8种重金属均值浓度均超过农用地风险筛选值，个别采样点位所测值出现Hg、Cu、As、Cd、Zn超过农用地风险筛选值，但均为未超过对应的风险管控值，下一步针对土壤浓度超过农用地风险筛选值的点位应加强土壤及农产品的协同监测，以保证农产品的食用安全。

2.2研究区域土壤中重金属的健康风险评价

2.2.1重金属的非致癌风险评价。

研究区域采集样品的重金属非致癌风险暴露剂量和健康风险指数均值见表4，由表4分析可知，土壤中重金属通过3种暴露途径对于成人和儿童的非致癌风险指数（HQ）均为土壤经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入，通过计算，土壤中重金属经口摄入的HQ比通过皮肤接触的风险高数百倍，比经呼吸摄入的风险高几千倍。对于成人和儿童，土壤中8种重金属的HQ均值从大到小依次为As>Zn>Pb>Cr>Ni>Hg>Cu>Cd，8种重金属的HQ值均小于1，表明土壤中8种重金属对成人和儿童的潜在非致癌风险均可以忽略，成人和儿童的土壤总非致癌风险指数（HI）分别为1.82E-01、3.68E-01，均小于1，表明对于成人和儿童土壤中重金属潜在总非致癌风险可以忽略。

2.2.2重金属的致癌风险评价。

表5为研究区域采集样品中重金属致癌风险暴露剂量和健康风险指数均值，由表5分析可知，土壤中重金属通过3种暴露途径对于成人和儿童的致癌风险指数（CR）均为土壤经口摄入>皮肤接触>呼吸摄入，通过计算，土壤中重金属经口摄入的CR比通过皮肤接触的风险高数千倍，比经呼吸摄入的风险高几百万倍。对于成人和儿童，土壤中4種重金属的CR均值从大到小依次为As>Cd>Cr>Ni，其中成人的CRAs为1.25E-05>10-6，儿童的CRAs为6.03E-06>10-6，表明通过食用研究区域土壤中的重金属As对成人和儿童致癌风险不可忽略，成人和儿童的土壤总致癌风险指数（TCR）分别为1.35E-05、6.47E-06，均大于10-6且低于10-4，表明对于成人和儿童土壤中重金属潜在总致癌风险介于可接受的水平范围内。

3结论

通过调查取样及监测分析表明，研究区域农田土壤中重金属平均值均超过土壤背景值，土壤中8种重金属平均值全部低于农用地土壤污染风险筛选值，但个别点位出现Hg、As、Cu、Cd的含量超过农用地风险筛选值。根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（GB15618—2018）相关要求，对于个别土壤重金属含量超过农用地风险筛选值，但均为未超过对应的风险管控值区域，下一步应加强土壤及农产品的协同监测，以保证农产品的食用安全。

健康风险评价结果显示，对于成人和儿童土壤中重金属的潜在总非致癌风险可以忽略，土壤中重金属潜在总致癌风险介于可接受的水平范围。

参考文献

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