铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估.pdf

中国环境科学2 0 1 2，3 2(1 2)：2 2 6 1-2 2 7 0 C h i n a E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e 铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估 李如忠，潘成荣，陈 婧，姜艳敏，丁贵珍(1-厶肥工业大学资源与环境工程学院，安徽 合肥 2 3 0 0 0 9；2 安徽省环境科学研究院，安徽 合肥 2 3 0 0 7 1)摘要：以典型有色金属矿山城市铜陵市为对象，从工业用地、居住用地、商贸用地、文教用地、交通用地和城市广场等 6种主要用地类型 中，选择 6 4个采样点位，采集表土和不透水地面灰尘样 在对 P b、c u、c r、z n、N i、As 和 c d含量分析测试的基础上，利用美国国家环保局(u s E P A)推荐的健康风险评价模型，就儿童和成人群体在不同功能用地、不同暴露途径下的重金属致癌和非致癌风险进行分析和评估，并 对表土与灰尘的健康风险效应进行比较结果表 明：铜陵市表土与灰尘重金属含量显著高于该市土壤背景值，意味着铜陵城区土壤和地表灰 尘 已遭受较为严重的重金属污染；重金属 c r、Ni、As 和 c d的致癌风险均值分别为 4 3 0 x 1 0 、7 1 8 x l 0、4 2 6 x 1 0 和 7 5 8 x l 0 ，不同功能 用地的致癌风险均显著超过us E P A推荐的可接受风险阈值范围1 0 6 1 0。和国际辐射防护委员会(I c I )推荐的最大可接受风险值5 0 x 1 0 表土与灰尘的儿童非致癌风险分别高达 5 2 O和 1 6 5 8，灰尘对成人的非致癌风险达 2 8 O，都远高于安全闽值 1 O，表 明铜陵市表土与地表灰尘 已对公众身体健康构成危害；主导致癌与非致癌风险效应的主要污染因子是 As，主要暴露途径是手一 口摄入途径 关键词：有色金属矿山；重金属表土；灰尘；健康风险评估；铜陵市 中图分类号：X5 0 2；X5 0 3 1 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 0 6 9 2 3(2 0 1 2)1 2 2 2 6 1 1 0 He a v y me t a l c o n t a mi n a t i o n a n d h e a l t h r i s k a s s e s s me n t f o r u r b a n t o p s o i l a n d d u s t i n T o n g l i n g Ci t y L I Ru-z h o n g ，P AN Ch e n g r o n g 2，C HE N J i n g ，J I A NG Y a n mi n ，DI NG Gu i z h e n (1 S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d E n v i r o n me n t a l En g i n e e rin g，He f e i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,He f e i 2 3 0 0 0 9，Ch i n a；2 An h u i I n s t i t u t e o f En v i r o nm e n tal S c i e n c e，He f e i 2 3 0 0 7 1，C h i n a)C h i n a E n v i r o n me n t a l S c i e n c e，2 0 1 2，3 2(1 2)：2 2 6 1 2 2 7 0 Ab s t r a c t：T h i s r e s e a r c h f o c u s e d o n t h e p o t e n t i a l h e a l t h r i s k a s s e s s me n t o f h e a v y me t a l s(i n c l u d i n g As)p o l l u t i o n i n u r b a n t o p s o i l a n d d u s t f r o m T o n g l i n g,a typ i c a l n o n f e r r o u s me t a l mi n i n g c i ty,C h i n a S a mp l e s w e r e c o l l e c t e d fr o m s i x ty f o u r s a mp l i n g s i t e s c o v e r i n g s i x l a n d u s e t y p e s，t h a t i s，ind u s t ri a l，r e s i d e n t i a l，c o mme r c i a l，e d u c a t i o n a l an d t r a f f i c are as，as we l l a s c i ty s q u a r e s T h e h e a vy me t a l(P b，C u，C r，Z n，Ni，As a n d C d)c o n t e n t s o f a l l s am p l e s we r e ana l y z e d and h e a l t h r i s k ass e s s me n t we r e c o n d u c t e d f o r c h i l d r e n an d a d u l t r e s p e c t i v e l y,u s i n g t h e r i s k mo d e l s r e c o mme n d e d b y the Un i t e d S t a t e s E n v i r o n me n tal P r o t e c t i o n A g e n c y(U S E P A)T h e l e v e l s o f h e a v y me t a l e l e me n t s i n t h e urb a n t o p s o i l and d ust o f T o n g l i n g a r e mu c h h i g h e r t h an t h e n a tur a l s o i l b a c k g r o u n d l e v e l i n the r e g i o n s，s u g g e s t i n g that the urb an t o p s o i l and d ust h a v e b e e n h e a v i l y p o l l u t e d b y tho s e me t a l s T h e e x p o s u r e t o C r,Ni，As an d Cd r e s u l t s i n a c anc e r ris k v a l u e o f 4 3 0 x1 0，7 1 8 x1 0，4 2 6 x 1 0 a n d 7 5 8 x 1 0 r e s p e c t i v e l y,an d t h e me a n c a n c e r r i s k for s u c h s i x l and u s e t y p e s v a r y i n the r a n g e o f 1 5 5 x 1 0 4-91 4 x 1 0，s i g n i fi c ant l y h i ghe r t h an the a c c e p tab l e o r t o l e r a b l e r ang e o f t h r e s h o l d v a l u e s 1 0 6-1 0 r e c o mme n d e d b y US EP A a n d t h e 5 0 x 1 0。p r o b a b i l i ty l e v e l d e e me d un a c c e p tab l e b y t h e I n t e r n a t i o n a l Co mmi s s i o n o n Ra d i a t i o n P r o t e c t i o n f I C P J )T h e e x p o s ure t o t o p s o i l a n d d u s t y i e l d s a l l a g gre g a t e Ha z a r d I n d e x o f 5 2 0 and 1 6 5 8 for c h i l d r e n，r e s p e c t i v e l y,wh i l e t h e e x p o s ure t o d u s t r e s u l t s i n a l l a g g r e g a t e Ha z a r d I n d e x o f 2 8 0 f o r a d u l t，f a r e x c e e d i n g t h e t h r e s h o l d v a l u e o f 1 0 As a p r e d o mi n ant s i n g l e c o n t r i b u t o r b o t h t o c arc i n o g e n i c a n d n o n c arc i n o g e n i c r i s k s，ars e n i c i s t h e t r a c e e l e me n t o f mo s t c o n c e rn I n a d d i t i o n，the h i g h e s t r i s k i s ass o c i a t e d wi t h i n g e s t i o n o f s o i l p a r t i c l e s Ke y wo r d s：n o n f e r r o u s me tal mi n e；h e a vy me ta l；t o p s o i l；urb an d ust；h e a l t h r i s k a s s e s s me n t：T o n g l i n g C i ty 城市土壤对各种污染物具有蓄积、过滤、转 化和 降解等作用，是城市生态系统的重要组成部 分之一 城市中堆积在不透水地面的地表灰尘是 一个来源复杂的各种污染物的混合体，是城市环 境中各种污染物质(包括重金属等)的“源”和 收稿 日期：2 0 1 2-0 4 0 5 基金项 目：安徽省环保厅环保公益项 目(2 0 1 1 0 1 0)责任作者，教授，L r z 1 9 7 0 1 6 3 c o r f l 中国环境科学 3 2卷“汇”【1】在风吹、车辆碾压及行人踩踏等外动力 作用下，裸露地面的表土颗粒和地表灰尘可能会 扬起，并与大气颗粒进行相互转化，从而带来新的 环境污染和健康危害 近年来，城市表土与灰尘重 金属污染及其健康风险，越来越引起人们的关 注】总体上，现有研究大多是单纯针对土壤或 灰尘开展的健康风险评估，综合考虑表土与灰尘 健康危害相对偏少 此外，国内一般都是针对常规 类型的城市地区，对有色金属矿 山城市表土与灰 尘重金属污染及其健康风险的研究，相对不足 铜陵市是我国重要的有色金属工业基地，有 着悠久的采冶铜历史，目 前已形成以采、选、炼、加工为一体的“铜”产业链，对推动铜陵地区社会 经济发展发挥了巨大作用但也带来了一系列的重 金属环境污染和生态破坏问题，对公众身体健康构 成了潜在或现实的危害截至目前，有关铜陵重金 属污染的研究，大多都是针对矿区土壤、尾矿库及 水体沉积物污染和潜在生态风险的评估6-8，对城 区表土与灰尘的重金属健康风险鲜有涉及 本研究 拟从表土与灰尘环境介质入手，对铜陵市重金属污 染健康风险状况进行评估，以期为该市重金属污染 防治和城市环境综合整治提供依据 1 材料与方法 1 1 研究区域 铜陵市位于安徽省南部、濒临长江下游南 岸，地 处 东 经l 1 7。4 2 0 0 -1 1 8。1 0 0 6”、北 纬 3 0。4 5 1 2 -3 1。0 7 5 6”之 间，属亚热 带湿润季风 气 候，区域总面积 1 l 1 3 k m。，人 口7 4 x 1 0 4 市区地势 由 东南向西北倾斜，形成一个宽约 5 k m、长 2 0 k in 的 带状地形 城市西北临江地段地势平坦多圩，中部 丘陵起伏，南部为山区 铜经济是铜陵市的第一产 业，现已形成采、选、炼、加工成龙配套和相对 完整的铜产业链，相关工业企业用地成为城市用 地的主要构成近年来，铜陵建材产业发展迅猛，已成为全国重要的水泥建材基地 铜陵市境内有铜官山铜矿、金口岭铜矿、狮 子山铜矿、凤凰山铜矿等多座大型铜矿山，较大 的尾矿库主要有林冲尾矿库、相思谷尾矿库、杨 山冲尾矿库、水木冲尾矿库等 随着铜陵城市规 模的不 断扩大，原本位于郊外的一些废渣、尾矿 场地被圈入城中，并成为城市建设用地的重要组 成部分 但由于缺乏安全、有效的处理与处置技 术措施，致使城区局部区域面临重金属污染 的现 实威胁 1 2 样品采集与分析测试 2 0 1 1年 1 1月，根据铜陵市城区(包括毗邻 的 铜陵县城)规划布局和 实际分布情况，分别就不 同土地利用类型，选择6 4 个具有代表性的采样点 位f 图 1)，采集表土和不透水地面的灰尘样品 为 提高样品的代表性，表土采样深度控制在 0-5 c m 范围，尽可能不采集客土；地表灰尘采用多点采集 方式，利用毛刷和塑料簸箕收集后再充分混合代 表该点位样品 在 6 4个采样点中，工业用地占 1 1 个、居住 用地 l 9个、商贸用地 7个、文教用地 1 0个、交 通用地 1 2个、城市广场 5个 在采集 的 6 4份样 品中，表土 4 5 份，灰尘 1 9 份(其中，商贸用地 2 份、交通用地 1 2份、城市广场 5份1 工业用地采样 点基本上都布置在有色金属开采、冶炼、加工、生产等典型金属企业周边，如天马 山黄金矿业、金 口岭矿业公司、铜陵有色金属冶炼厂、铜陵恒 兴铜业、铜都铜业铜材厂等：居住用地采样点布 置在具有一定规模的居住小区，如翠竹 园、阳光 新村、世纪曙光苑等；商贸用地包括中南建材大 市场、绿源农产品大市场、铜陵大市场、天桥市 场、人民市场、茂源大市场及露采市场等：文教 用地涵盖了高校、中学、小学乃至幼儿园等不 同 层次 的教育机 构；交通 用地指城市主 要交通干 道、长途车站、火车站、铁路货站等，如铜都大 道中段、长途汽车站、铜陵东站、铜陵站货场等；城市广场具体是指置地 财富广场、铜都广场、石城广场、螺蛳山广场和笔架 山广场等 将样品在室内通风处自 然风干，过 1 4 0目尼 龙筛后，密封、干燥保存 分析测试的重金属包括 P b、C u、C r、Z n、Ni、As和 C d，采用 HNO 一 HF-HC 1 0 4 加热消解，其中 P b、C u、C r、Z n、Ni 和 C d均采用火焰法，以北京瑞利分析仪器有限 公司生产的 WF X一 1 3 0 A原子吸收分光光度计测 定；A s采用氢化物发生一 原子荧光光谱法，以北京 l 2期 李如忠等：铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估 2 2 6 3 吉天仪器有限公司生产的 A F S 一 8 2 0双道原子荧 光光度计测定 这里，对城市表土未测试 C d含量 所有样 品均做相应的试剂空 白，并 以标准溶液进 行质量控制 F i g 1 S a mp l i n g ma p f o r u r b a n t o p s o i l a n d d u s t 1 3 暴露量计算模型 对于暴露量的计算，目前应用较多的是 U S E P A 提 出的计算模型 就土壤或地表灰尘重金属 污染而言，手一 口摄入、呼吸吸入和皮肤接触是较 为常见的 3种暴露途径 对于非致癌效应，3种途 径相应 的暴露量计算模型分别为：Di n g=c I ng R E F i n g EDin g (1)Oi n h-c D d ：C 坠 (3)一 B W A l。式中：D in g、D iIlIl 和 D d 分别表示受体经手一 口直 接摄入、呼吸吸入和皮肤接触等途径的长期 日暴 露剂量，mg (c m2 d)；c表示暴露点土壤或地表灰 尘重金属含量，mg k g；I n g R表示经手一 口途径的 灰尘摄入速率，mg d；I n h R 表示受体呼吸速率，m d；E F in g、E F i n h 和 E F d e r 分别表示 3 种途径的年 暴露频率，d a；E Di、E D i n h 和 E Dd e r 分别表示 3 种途径的暴露年限，a；B W 为受体平均体重，k g；A T为平均暴露时间，d；P E F为颗粒物排放因子，m k g；S A为皮肤暴露面积，c m；S L为皮肤黏着 度，mg (c m2 d)；A BS为皮肤吸收因子，无量纲 对于致癌性效应，一般都需要将受体在儿童期 和成人期的总暴露量平均分摊到整个生命周期中，相应的生命周期平均日暴露量计算模型为l 2 ：L ADD：CEF AT f C R c h ild-E D ra ld c R 删t E D 删t 1 I B w B n 式中：L A D D 表示基于受体生命周期的某一暴露 途径终生 曰均暴露量，mg (k g d)；A T 表示平均暴 露时间，通常取A T=期望寿命x 3 6 5 d；C R表示接触 或吸入强度，对 于手一口直接摄入和 呼吸吸入途 径，分别表示为 C R=I n g R和 C R=I n h R；对于皮肤 接触途径而言，则有 C R=s A S L A B S E F、E D和 中国环境科学 3 2 卷 BW 含义同前 1 4 暴露参数的选取 国际上通用的暴露剂量和风 险评估模型参 数基本 上是针对 欧美 国家 的，由于人种及 生活 习惯 等方面 的差异，需要根 据具体 国情 进行必 要 的修正l 9 目前 国内已有一些学者和相关机构 开展 了针对 中 国人群 的暴 露参数调 查 1 0-1 4 但 对有害污染物暴露参考剂量和致癌斜率因子等 基础性研 究，则还明显滞后 鉴于此，对于受体皮 肤暴露面积、体重、呼吸速率、期望寿命等参 数，本研究将依据 国内学者 的相关调查成果，并 经适当整理确定；而对参考剂量、致癌斜率因子 及其他暴 露参数 的确 定，则主 要借 助 国外相 关 文献资料 2,1 5-1 7 1 暴露量计算模型参数的取值情 况，见表 1 表 1 暴露参数的取值结果 T a b l e 1 Ex p o s u r e p a r a me t e r s f o r d o s e mo d e l s 参数 儿童 成人 I n g R(mg d 1 E F in E F In h E F d e r(d)E Din E DIn h _E Dd e r(a)B W(k g)A T(d)C 2 5 0 1 5 0 3 2 0 3 5 0 6 2 4 1 5 5 8 6 6 x 3 6 5 2 4 x 3 6 5 对于致癌风险，取 A T=7 1 4(期望寿命)3 6 5 7 6 3 l 2 8 1 3 6 1 0 9 13 6 x1 0 9 1 1 5 O 2 1 4 5 0 2 0 0 7 对于砷(As)，取 A BS=0 0 3；其他元素，取 ABS=0 0 0 1 暴露点位的灰尘或土壤重金属含量 1 5 健康风险的表征 对于非致癌风险效应，一般都是以受体对有 害物质 的暴露量 D与参考剂量 R f I)的比值(危害 商)来度量，即 HQ=D R f D 对于多污染物多暴露 途径情形，非致癌总风险 H I 可 以表示为 H I=H Q ：(DI R f D)i=1 j=l i=1 j=l 式中：m和 n 分别表示污染物种类和暴露途径的 数 目 对于致癌性风险效应，一般都是以受体对有 害物质的终生日均暴露量 L A D D与致癌斜率因 子 S F的乘积来表示，即 R=L AD D S F 对于多污染 物多暴露途径情形，致癌总风险表示为 n m H R 。tal=R ，=ZZ(L A D D S F)i=1 j=l i=1 j=l 一般地，当HQ或 H I I 0时，则认 为存在健康风险，需引起重视 尽管 目前国内外对 于致癌风险还没有统一、公认的评价标准，但从 已有研究来看，一般都是采用美国国家环保局(US E P A)推荐值 1 0 1 0 q或国际辐射防护委员 会(I C R P 1 的最大可接受风 险值 5 O x l O-5,作 为健 康风险的判别依据 2结果与分析 2 1 表土与灰尘重金属含量 根据铜 陵城区 6 4个采样点位的表土与灰尘 重金属含量数据，采用 S P S S软件，得到各重金属 统计结果，见表 2 可 以看 出，灰尘重金属平均含量 明显高于表土，特别是 Z n、P b、C u和 As 而且，两者的重金属含量高低排序也有所不 同，表土重 金属含量平均值排序 为 C u Z n C r Ni P b As，灰尘 则为 Z n C u P b As C r Ni C d 与该市土 壤背景值相 比，各重金属含 量明显偏 高，更显著 高于 安徽省土壤背 景值，意味着 铜陵城 区土壤 和灰 尘存在 明显 的重金属污染 从变异系数 可 以看出，C u在表土中分布的不均匀性较高，而在 灰尘中则较为均匀，仅次于 C r 元素；C r 无论是在 灰尘还是在表土 中都分布较 为均匀；As在灰尘 中分布相对较 为均 匀一些，而在 表土 中的空间 差异性较大；P b、Z n 在表土和灰尘中分布的均 匀性都较差 表土中各重金属 的偏度系数均大于 0 表 明 其数据分布形态与正态分布相比为正偏f 或右 偏)，即存在右侧拖尾现象；地表灰尘各重金属 的 偏度系数虽也大于 0，但较表土相对小些，特别是 C u和 As 显然，表土与灰尘中的 c r 偏度系数相差 不大，且均小于 1，表明 C r 的数据分布形态与正态 分布偏斜程度较为接近 表土中各重金属的峰度 系数均大于 0，说明这些重金属数据分布与正态 n F H 1 2期 李如忠等：铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估 分布相比更为陡峭一些，即具有尖顶峰特征，尤其 是 P b、C u、z n和 As；灰尘中，除 C u的数据分布 与正态分布相 比较为平坦，即为平顶峰外，其他元 素均为尖顶峰，特别是 P b和 C d 表 2 城区表土与灰尘重金属含量参数统计结果 T a b l e 2 S t a t i s t i c v a l u e s o f h e a v y me t a l s c o n t e n t s i n u r b a n t o p s o i l an d d u s t f r o m T o n g l i n g Ci t y 注：数据来源：安徽省地质调查院安徽省江淮流域生态地球化学调查 2 0 1 1 2 2 重金属健康风险评价 对于暴露量计算模型中重金属含量 c 的取 值，目 前国内外都不统一 尽管US E P A推荐采用 重金属含量数据的9 5 置信上限，即9 5 U C L 12,1 6 计算风险，但一些学者认为这样可能会过高估计 风险水平【I 删 因此，很多都是采用重金属平均含 量估算风险 本研究中，为更好地展示不同空间点 位重金属污染健康风险的差异性，考虑对每个采 样点位，分别计算各重金属元素在不同暴露途径 下的非致癌风 险以及 C r、Ni、As和 C d等的致 癌风险，并在此基础上，进一步计算相应均值，从 而获得每种重金属或不同用地类型相应的风险 水平 相较于地表土壤，灰尘更易在风力、机动车 碾压或人群活动影响下再度悬浮而进入大气环 境，从而危害环境系统和人类身体健康 为此，本 研究拟就城市表土与灰尘，分别开展致癌风险与 非致癌风险 的分析与评估 选取 的参考剂量(R f D)和致癌斜率因子(s F)，见表 3 1 2,1 6 J 表 3 参考剂量(R f D)O 致癌斜率因子(S F)T a b l e 3 Re f e r e n c e d o s e s f o r n o n c a r c i n o g e n i c me t a l s and s l o p e f a c t o r s for c arc i n o g e n i c me t a l s 2-2。1 致癌风险铜陵市表土与灰尘中，c r、N i、A s 和 c d的致癌风险平均值分别为 4 3 0 1 0 、中国环境科学 3 2卷 7 1 8 x l O、4 2 6 x 1 0 和 7 5 8 1 0-s 城区内不同功 能用地的致癌风险情况，见表 4 显然，各种功能用 地的致癌风险均显著超过 U S E P A 推荐的可接 受风 险阈值(1 0 6 1 0 )，其 中交通用地 风险最高，是阈值上限的9 1 4 倍，其次是城市广场，为该上限 的 9 0 2倍 居住用地风险也超过阈值上限的 0 5 5 倍，意味着铜陵市表土与灰尘健康危害已相当严 峻 与 国际辐射防护委 员会(I C R P)推荐的最大可 接受风险值(5 0 l 0 )相比，铜陵市表土与灰尘致 癌风险超标更为严重，不同用地功能的超标倍数 平均高达 2 1 0 1 7 2 8倍 相应的致癌风险排序为：交通用地 城市广场 工业用地 商贸用地 文教 用地 居住用地 在每种用地类型中A s的致癌风险贡献率均 在 9 9 3 5 以上，远高于其他 3 种重金属元素的致癌 效应 但不同点位的 As致癌风险差异很大，变化范 围为 0 5 5 x 1 0-4 2 9 2 4 x 1 0 4,均值为 4 2 6 x 1 0-4 其中，最高值f 2 9 2 4 x 1 0 q)出现在天马山黄金矿业，其次是 笔架山广场(2 0 2 5 1 0 1)、金 山东路(1 9 8 6 x 1 0 1)、铜都大道中段(1 7 3 7 1 0-4)、铜都广场(1 1 0 7 x 1 0 4)、有色稀贵金属分公司(9 1 4 x l O )、铜官大道中段(1 o 0 3 x l O。4)、螺蛳山广场(9 0 9 x l O )、长江西路(8 7 0 x 1 0 叫)等 在致癌风险值超过 5 4 4 x 1 0。4 的 1 9 个 采样点中，交通用地占 1 0个、城市广场 3 个、工业 用地 3个，其他 3种用地各 1个，且灰尘样品占 1 4 份 此外，在 3 种暴露途径中，以手一 口摄入途径的As 致癌风险最高，呼吸吸入途径最低 至于 C r、Ni 和 C d,各采样点的致癌效应均低于 1 0 x l 0 6,且有致癌 风险大小排序：C r C d Ni 由于 A s 对铜陵市表土与 灰尘重金属污染的致癌风险水平起决定作用，因此 有效控 IJ As 污染是解决铜陵市表土与灰尘健康风 险的关键 表 4 不同功能用地的致癌健康风险 T a b l e 4 I n d i v i d u a l c a n c e r r i s k s f o r c a r c i n o g e n s me t a l s i n u r b a n d u s t s f r o m d i ffe r e n t l a n d u s e够p e s 2 _ 2 I 2 非致癌风险铜陵城区表土与灰尘对儿童 及成人身体健康的非致癌风险结果，见表 5 可以看 出，儿童所受健康危害程度明显高于成人，而且灰 中7 种重金属非致癌总风险均值高达 1 6 5 8，天马【I 黄金矿业的非致癌总风险值甚至高达 5 1 0 1，远 高于安全阈值 1 0 地表灰尘对成人群体带来的非 致癌风险也超出了安全阈值，表明铜陵市地表灰尘 对人体健康的危害程度 已相当高，应引起高度重视 虽然城市表土的非致癌风险明显低于灰尘，但对儿 童群体，该值仍远高于安全阈值 就不同暴露途径 带来的风险大小来看，手一 口摄取途径风险比皮肤 接触途径高 1 2个数量级，较呼吸途径高 2 4个数 量级，明显主导着铜陵市区表土与灰尘重金属污染 健康风险态势 因此，在 日常生活和工作中，勤洗手、洗脸是十分必要的 就非致癌效应来看，无论是针 对儿童还是对成人群体，表土中不同重金属平均风 险大小排序都表现为：A s C r P b C u N i Z n，灰尘 为：As P b C r C u C d Z n Ni，即排序存在差异 铜陵市区各功能用地不 同重金属 的非致癌 风险情况见表 6 就儿童群体来看，不 同用地类型 的非致癌风险大小排序为：交通用地 城市广场 工业用地 商贸用地 文教用地 居住用地 由于 交通用地的非致癌风险值高达 1 7 9 5，而且风 险 相对最小的居住用地也高达 3 5 3，表 明这些功能 区表土与灰尘对儿童 身体健康具有很强的危害 性：就成人群体来看，不同城市用地的非致癌风险 排序情况与儿童相同，但在商贸、文教和居住用 地的非致癌风险值均低于 1 0 1 2期 李如忠等：铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估 2 2 6 7 表 6 不同功能用地的非致癌健康风险 T a b l e 6 No n-c a r c i n o g e n i c r i s k s o f u r b a n d u s t s i n d i ffe r e n t l a n d-u s e t y p e s 由表 6 可以看出，在每种用地类型中，对儿童 和成人非致癌风险贡献最大者都是A s，且风险贡 献率基本都在 6 8 6 7 8 5 2 1(图 2)；其次是 C r 和 P b。贡献最小的是 Z n 鉴于儿童对环境中污染物最为敏感，极易受 重金属污染的影响，有必要对儿童暴露于各种重 金属的极端风险情形作简要分析 总体上，儿童群 体 A s 的非致癌风险最高值(4 6 1 3 出现在天马山 黄金矿业 点位，其 次是笔架山广场(3 1 9 5)、金 山 东路(3 1 3 3)、铜 都大道 中段(2 7 4 0)、铜都广场(1 7 4 6 2)等，且风 险值高于 7 4 8的 2 0 个点位 中，交 通、工业和城市广场用地占了绝大部分，且大都 为地表灰尘 P b及其化合物对人体各组织均有毒 性，是城市环境中颇为引人关注的重金属元素 在 铜 陵市表土与灰尘样品中，仅有少数 点位的P b 非 致癌风险超过了 1 0，主要包括铜陵站货场(8 4 4)、有色稀贵金属分公司(3 2 2)、天马山黄金矿业(3 2 3)、铜都大道中段(2 0 6)、金山东路(1 9 0)、1 2期 李如忠等：铜陵市区表土与灰尘重金属污染健康风险评估 2 2 6 9 除了近几十年来矿山开采形成的大型尾矿 库外，几千年来铜陵地区持续不断的铜矿开采、冶炼和金属加工活动，遗留下了大量的小型尾矿 和废渣丢弃场地 随着铜陵城市规模的不断扩大，那些原本位于郊外的尾矿库(场)也都陆续成为 城市建成区的组成部分，并被开发为城市建设用 地 由于缺乏有效的污染防治和修复措施，加之大 量的尾矿和冶炼废渣未能得到及 时清除，致使城 市表土与灰尘重金属污染风险明显加大 可 以推 断，铜陵市重金属污染，除与当前铜矿开采、分选、冶炼、加工等工业活动有关外，城区内原有的大 量尾矿库(场)残存影响，也是不容忽视的因素 本 研究得到了以A s 为主导的致癌与非致癌风险计 算结果，印证了有色金属矿山开采、分选、冶炼、加工活动，以及历史残存尾矿残渣等是造成铜陵 市表土与灰尘重金属污染的最主要来源 重 金属 的生态毒性，除 与重金属含 量有 关 外，还与重金属 的赋存 形态有着密切关系【2 本研究仅是从重金属全量出发估算健康风险，未涉及重金属的化学形态，从科学判别重金属 健康风险的实际需求出发，还需要充分考虑重 金属赋存形态的影响 此外，环境健康风险评价 系统是一个涉及污染因子、受体及其相互作用 效应 的不确定性复杂巨系统【4 J，科学 的处理方法 应是从不确定性角度来量化和估算健康风险 本文仅从确定性角度解析铜陵市表土与灰尘重 金属 污染风 险，在今后 的研究 中还需进 一步考 虑不确定性带来的影 响【2 ”3 结论 3 1 铜陵市城区地表灰尘重金属含量明显高于 表土，特别是 Z n、P b、C u 和 A s 表土重金属元素 平均含量 的高低排序 为 C u Z n C r Ni P b As，灰尘为 Z n C u P b As C r Ni C d 与铜陵土壤背 景值相 比，该市城区表土与灰尘重金属的平均含 量明显超出背景值，表 明铜 陵市区地表土壤与灰 尘 已遭受较为严重的重金属污染 3 2 铜陵市表土与灰尘中，c r、N i、A s 和 C d 致 癌风 险 平均 值 分别 为 4 3 0 1 0、7 1 8 1 0 9、4 2 6 x 1 0 q和 7 5 8 x 1 0-8 不同功能用地的致癌风险 高低排序为：交通用 地 城市广场 工业用地 商 贸用地 文教用地 居住用地，且均显著超过 US E P A推荐的可接受风险阈值范围，以及国际辐射 防护委员会(i c e d,)推荐的最大可接受风险，主要 致癌污染因子是 As 3 3 就非致癌效应来看，无论是针对儿童还是 对成人群体，表土中重金属风 险大小排序都表现 为 As C r P b C u Ni Z n，灰尘为 As P b C r C u C d Z n N i 而且，表土与灰尘非致癌风险远超过 安全 阈值 1 0，甚至灰尘对成人健康 的影响也超 过了该限值 在每种功能用地中，对非致癌风险贡 献最大者都是 As，相应的风险贡献率在 6 8 6 7 8 5 2 1，且手一 口摄 入是非致癌 风险的主要暴露 途径 3 4 鉴于 As对铜 陵城区表土与灰尘重金属污 染风险有举足轻重的影响，建议在城市重金属污 染治理过程 中，尤其需要关注 A s污染问题 此外，由于地表灰尘重金属的致癌和非致癌健康风 险 明显高于表土，及时清除不透水地面灰尘及控制 灰尘扬起十分必要 参考文献：【1】常静，刘敏，侯立军，等城市地表灰尘的概念、污染特征与环 境效应 J 1 应用生态学报，2 0 0 7，1 8(5)：1 1 5 3 1 1 5 8 2】F e e i m B a p t i s m L，De Mi g u e l E G e o c h e mi s t r y a n d r i s k a s s e s s me n t o f s t r e e t d u s t i n L u a n d a An g o l a：A t r o p i c a l u r b a n e n v i r o n me m【At mo s p h e r i c E n v i r o n me n t，2 0 0 5，3 9(2 5)：4 5 0 1 4 5 l 2 3】杨孝智，陈扬，徐殿斗，等 北京地铁站灰尘中重金属污染特征 及健康风险评价 J】中国环境科学，2 0 1 1,3 1(6)：9 4 4 9 5 0 【4】李如忠，童芳，周爱佳，等 基于梯形模糊数的地表灰尘重金属 污染健康风险评价模型 叨环境科学学报，2 0 1 1,3 1(8)：1 7 9 0 一 l 7 9 8 5 1 Z h e n g N，L i u J S，Wang Q C，e t a 1 He a l t h r i s k a s s e s s me n t o f h e a v y me t a l e x p o s u r e t o s t r e e t d u s t in t h e z i n c s me l t ing d i s t r i c