張雅茹 黃伊恒 于博媛

摘 要：為了解煤礦影響區(qū)土壤重金屬含量特征及污染狀況，該研究測(cè)定了土壤中重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb元素的含量，采用單因子指數(shù)法、地累積指數(shù)法對(duì)土壤重金屬污染水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，并運(yùn)用暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)估重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明：Cr、Cu、As、Cd和Pb的均值含量均超過了安徽省表層土壤背景值，但土壤生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)低。Cd的單因子指數(shù)最大，有67%的采樣點(diǎn)達(dá)到了警戒限值，其次是As;Cd的地累積指數(shù)最大，所有采樣點(diǎn)均處于輕微污染范圍;As次之。7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)對(duì)兒童的影響大于成人，且在3種暴露途徑中，手-口攝入途徑最為顯著;相比之下，Cr和As的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)較大。

關(guān)鍵詞：煤礦影響區(qū);土壤重金屬;單因子指數(shù)法;地累積指數(shù)法;暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）06-0139-07

Content Characteristics and Health Risk Assessment of Heavy Metals in Soil around Coal Mines

ZHANG Yaru et al.

（College of Resources and Civil Engineering， Suzhou University， Suzhou 234000， China）

Abstract： In order to study the characteristics of soil heavy metal content and pollution in the coal mine affected area， the content of heavy metals Cr， Ni， Cu， Zn， As， Cd and Pb in the soil was tested， the single factor index method and the geo-accumulation index method were used to evaluate the soil heavy metal pollution level， and use exposure risk assessment model to assess the risk of heavy metals to human health. The results showed that the average content of Cr， Cu， As， Cd and Pb all exceeded the background value of surface soil in Anhui Province， but the soil ecological environment risk was low. Cd has the largest single factor index， 67% of the sampling points have reached the warning limit， followed by As; Cd has the largest geo-accumulative index， all sampling points are in the slightly polluted range; As is the second. The non-carcinogenic risks of the seven heavy metals have a greater impact on children than adults， and among the three exposure routes， the hand-oral intake route is the most significant; in contrast， the carcinogenic and non-carcinogenic risks of Cr and As are greater.

Key words： Coal mine affected area; Soil heavy metals; Single factor index method; Geo-accumulation index method; Exposure risk assessmen

在中國(guó)一次性能源消耗結(jié)構(gòu)中，燃煤占60%左右。煤炭行業(yè)推動(dòng)了工業(yè)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但與此同時(shí)也造成一系列的環(huán)境污染問題，其中煤炭開采與利用所引起的重金屬污染問題日漸突出，引起了眾多學(xué)者的關(guān)注[1-3]。重金屬可通過水體、固體廢物、大氣等多種介質(zhì)進(jìn)入土壤，并導(dǎo)致區(qū)域型土壤及水環(huán)境污染[4-5]。每生產(chǎn)1t原煤會(huì)產(chǎn)生0.15～0.2t的煤矸石及2～4m3的礦井廢水[6]。煤矸石通常堆積于露天環(huán)境中，可通過淋溶、風(fēng)力侵蝕等，使煤矸石中的重金屬元素轉(zhuǎn)移到土壤及淺層水中并不斷累積[7]。礦井廢水中含有大量的煤粉、巖粉等懸浮物以及重金屬等有害元素，煤礦電廠在燃煤過程中也會(huì)釋放出重金屬元素[8-9]，如果處置不合理，均會(huì)對(duì)礦區(qū)周邊土壤造成污染。土壤重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性，特別是在污染初期，人們難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和有效控制重金屬污染;且重金屬具有累積性，隨著粉塵、食物鏈和皮膚接觸等途徑進(jìn)入人體，對(duì)人體健康造成危害。因此，以煤礦礦業(yè)影響區(qū)下土壤重金屬為研究對(duì)象，進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是十分必要的。

近年來，前人對(duì)煤礦周邊土壤重金屬污染問題已開展了廣泛的研究，并采用了多種評(píng)價(jià)模型，對(duì)土壤重金屬的含量特征、污染水平及健康風(fēng)險(xiǎn)等進(jìn)行了大量研究。例如，王興明[10]等對(duì)淮南煤田新莊孜煤礦矸石堆周圍土壤中Zn、Pb、Cd、Cu的濃度進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：在20～40cm深度土壤中，Zn、Pb的濃度均低于淮南市土壤的背景值，在0～20cm和20～40cm深度的土壤中，Cd、Cu的濃度最高。趙仁鑫[11]等研究了內(nèi)蒙古包頭市石蓋區(qū)煤矸石堆周圍Cr、Cu、Ni、Zn、Mn和Fe的濃度，結(jié)果表明：煤矸石附近的土壤受到了不同程度的Cr、Cu、Ni、Zn、Mn和Fe的污染，各重金屬污染程度依次為：Cu>Cr>Fe>Zn>Ni>Mn，且礦區(qū)路邊土壤重金屬污染最嚴(yán)重。Hasan Baltas[12]等利用能量色散x射線熒光光譜法（EDXRF）測(cè)定了土耳其Sinop省88個(gè)采樣點(diǎn)土壤中Cr、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Pb等重金屬的濃度，結(jié)果表明：與成人相比，兒童更容易受到微量重金屬的非致癌性和致癌性健康影響。秦樊鑫[13]等根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署推薦的健康風(fēng)險(xiǎn)模型，對(duì)土壤重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明：As的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最大，非致癌風(fēng)險(xiǎn)值高于閾值1，對(duì)成人和兒童有較高的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，Zn的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最小;As、Cd、Cr和Ni 4種重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)依次減小，As的致癌風(fēng)險(xiǎn)值高于閾值，表明As對(duì)人體的致癌風(fēng)險(xiǎn)較高。黃大偉[14]等測(cè)定了宿南礦區(qū)土壤重金屬Fe、Mn、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的含量，結(jié)果表明，Cd、Cr、Pb、Ni、Zn和Cu的均值含量均未超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，Cd污染累積程度明顯，且Cd是最主要的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因子。張成麗[15]等利用MMSOILS風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)了食用河南省禹州市煤礦周邊谷類農(nóng)作物對(duì)成人和兒童造成的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果表明：研究區(qū)農(nóng)作物籽粒中存在高重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，尤其以Cd最為明顯，食用當(dāng)?shù)毓阮愞r(nóng)作物對(duì)人體造成健康風(fēng)險(xiǎn)的排序依次為Co>Cd>Cu>Zn>Ni>Cr。其中，Co、Cd對(duì)成人的風(fēng)險(xiǎn)較高，Co、Cu、Zn、Cd對(duì)兒童的風(fēng)險(xiǎn)較高，對(duì)兒童造成的健康風(fēng)險(xiǎn)要明顯高于成人。

本研究選擇安徽淮北煤田宿南礦區(qū)開采歷史較長(zhǎng)、開發(fā)規(guī)模較大且有坑口電廠的某煤礦影響區(qū)土壤為對(duì)象，分析礦區(qū)周邊土壤中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb元素的含量特征、污染水平等，并在此基礎(chǔ)上開展礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)量和健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)，以期為煤礦影響區(qū)土壤環(huán)境保護(hù)和修復(fù)治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于安徽省宿州市東南30km處，面積23km2。該煤礦有半個(gè)多世紀(jì)的開采歷史，煤炭產(chǎn)量200多萬t/a，并建有坑口電廠，裝機(jī)30000kW，日均發(fā)電46000kWh。每年產(chǎn)生的大量煤矸石，除少部分用于發(fā)電外，大部分煤矸石均露天堆放。根據(jù)CST土壤類型標(biāo)準(zhǔn)，判斷砂姜黑土是區(qū)域內(nèi)主要的土壤類型。礦區(qū)處于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)性氣候地帶，夏季高溫多雨，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng);冬季寒冷干燥，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。多年平均氣溫14.4℃，多年平均降水量890.10mm，最大降水量1481.30mm，最小降水量564.40mm。研究區(qū)地理位置見圖1（a）。

1.2 樣品采集與處理 2019年7月，在考慮研究區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向和污染源后，分別以煤矸石山和燃煤電廠為中心，沿東南順風(fēng)方向，采用扇形布點(diǎn)法共采集21個(gè)農(nóng)田土壤樣品，面積20cm×20cm，采集深度0～10cm。并用GPS對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行定位，同時(shí)記錄采樣點(diǎn)周邊環(huán)境情況。原樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，通過自然風(fēng)干、剔除土壤中的動(dòng)植物殘?bào)w及其他碎屑物后，過200目尼龍篩，過篩的土壤樣品裝入密封袋并貼好標(biāo)簽，備測(cè)。采樣點(diǎn)分布見圖1（b、c）。

1.3 樣品測(cè)試

1.3.1 壓片 用熒光專用硼酸磨具和手動(dòng)粉末壓片機(jī)對(duì)過篩后的土壤樣品進(jìn)行壓片。

1.3.2 測(cè)試 用X射線熒光光譜儀對(duì)樣品的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb元素進(jìn)行含量測(cè)定，所用標(biāo)準(zhǔn)物為GBW07430（GSS-16）。

1.4 污染評(píng)價(jià)方法

1.4.1 單因子污染指數(shù)法 單因子污染指數(shù)是評(píng)價(jià)土壤污染水平、環(huán)境質(zhì)量等級(jí)的一種無量綱指數(shù)方法，能夠直觀地反映單個(gè)重金屬的污染程度，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛[16]。它是將實(shí)測(cè)值與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值相比得出各項(xiàng)污染物的污染指數(shù)，其計(jì)算公式如下：

[Pi=CiSi] （1）

式（1）中，Pi為土壤中污染物i的污染指數(shù);Ci為土壤中污染物i的實(shí)際測(cè)量值（mg/kg）;Si為污染物i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg），本文以《土壤環(huán)境質(zhì)量-農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)GB15618—2018》[17]中的污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。單因子污染指數(shù)Pi的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)列于表1。

表1 單因子污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

[等級(jí)劃分 單因子污染指數(shù) 污染等級(jí) 污染水平 1 Pi≤0.7 安全 清潔 2 0.73.0 重污染 重污染 ]

1.4.2 地累積指數(shù)法 地累積指數(shù)也稱Muller指數(shù)，是由德國(guó)科學(xué)家Muller于1969年提出的，該方法可用來定量評(píng)價(jià)沉積物和土壤中重金屬污染累積程度，其計(jì)算公式如下：

[Igeo=log2CnK?Bn] （2）

式中（2），Igeo為土壤重金屬的地累積污染指數(shù);Cn為土壤重金屬的實(shí)際測(cè)量值（mg/kg）;Bn為土壤重金屬的參考值（mg/kg），本文以安徽省表層土壤背景值作為參考值;k為考慮各地土壤差異以及人為活動(dòng)影響導(dǎo)致背景值的變動(dòng)而取的系數(shù)（一般取值1.5）[18]。地累積指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.5 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.5.1 暴露量模型 本研究以美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）所推行的人體暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[19-20]，進(jìn)行土壤重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。該方法根據(jù)重金屬進(jìn)入人體的3個(gè)途徑（手-口攝入、呼吸系統(tǒng)吸入、皮膚接觸）進(jìn)行暴露模型的計(jì)算，通過致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。3種暴露途徑下非致癌風(fēng)險(xiǎn)的長(zhǎng)期日均暴露劑量計(jì)算公式為：

[ADDoral=C×IRoral×EF×EDBW×AT×10-6] （3）

[ADDinh=C×IRinh×EF×EDBW×AT×PEF] （4）

[ADDdermal=C×SA×SL×ABS×EF×EDBW×AT×10-6] （5）

式（3）～（5）中，ADDoral、ADDinh和ADDdermal分別表示手-口直接攝入、呼吸系統(tǒng)吸入和皮膚接觸3種途徑的日平均暴露劑量（mg·（kg·d）-1 ）;C為土壤重金屬質(zhì)量濃度（mg/kg）;IRoral表示手-口攝入土壤灰塵的速率（mg·d-1），IRinh表示呼吸速率（m3·d-1）;EF表示暴露頻率（d·a-1）;ED表示暴露年限（a）;BW表示體重（kg）;AT為平均暴露時(shí)間（d）;PEF為顆粒物排放因子（m3·kg-1）;SA為暴露皮膚面積（cm2）;SL為皮膚黏著度[mg·（cm2·d）-1];ABS為皮膚吸收因子。

在對(duì)個(gè)體的致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，需要將個(gè)體在兒童期和成人期的總暴露量，平攤到整個(gè)生命周期中[21]，致癌風(fēng)險(xiǎn)暴露量的計(jì)算公式為：

[LADD=C×EFAT×ARchild×EDchildBWchild+ARadult×EDadultBWadult] （6）

式（6）中，LADD表示人體生命周期平均日暴露劑量（mg·（kg·d）-1）;ARchild和ARaudlt分別表示兒童與成人的吸收率（m3·d-1）。對(duì)于手-口直接攝入，AR=IRoral;對(duì)于呼吸系統(tǒng)吸入，[AR=IRinh×1PEF];對(duì)于皮膚接觸，AR=SA×SL×ABS。AT表示致癌物的平均暴露時(shí)間（d）。

1.5.2 健康風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算 暴露參數(shù)的取值關(guān)系到暴露量計(jì)算的正確性、科學(xué)性，直接影響著健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的合理性、可信性。目前，我國(guó)在暴露量參考值方面的研究相對(duì)較少。雖然本文選用的美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（USEPA）推行的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中給出了一些暴露參數(shù)的參考數(shù)值，但因?yàn)樗嗟氖欠蠂?guó)外個(gè)體的暴露參數(shù)，部分?jǐn)?shù)值不能作為我國(guó)的參考數(shù)據(jù)。因此，在USEPA所給的參考值基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)個(gè)體的特點(diǎn)制定了符合我國(guó)居民的暴露量參數(shù)（見表3）。

非致癌風(fēng)險(xiǎn)通過土壤重金屬的危害商來進(jìn)行度量[22]，其計(jì)算公式如下：

[HQij=ADDijRfDij] （7）

[HI=i=1mj=1nHQij=i=1mj=1nADDijRfDij] （8）

式（7）～（8）中，HQij表示第i種重金屬在第 j 種暴露途徑下的危害商，當(dāng)HQ<1時(shí)，認(rèn)為非致癌風(fēng)險(xiǎn)太小或可以忽略，當(dāng)HQ>1時(shí)，則代表存在非致癌風(fēng)險(xiǎn);ADDij和RfDij分別表示第i種重金屬在第j種暴露途徑下的暴露量和參考劑量;HI表示多種污染物在多種暴露途徑下非致癌風(fēng)險(xiǎn)的總和，同樣的，當(dāng)HI<1時(shí)，認(rèn)為非致癌風(fēng)險(xiǎn)太小或可以忽略，當(dāng)HI>1時(shí)，則代表存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。

致癌風(fēng)險(xiǎn)的度量為終生日平均暴露劑量和致癌斜率因子的乘積，計(jì)算公式為：

[CRij=LADDij×SFij] （9）

[TCR=i=1mj=1nLADDij×SFij] （10）

式（9）～（10）中，CRij表示第i種重金屬在第j種暴露途徑下的致癌風(fēng)險(xiǎn);LADDij和SFij分別表示第i種重金屬在第j種暴露途徑下的暴露量和致癌斜率因子;TCR表示多種污染物在多種暴露途徑下的致癌風(fēng)險(xiǎn)之和。不同暴露途徑下，土壤重金屬的參考劑量和致癌斜率因子見表4。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤重金屬含量特征 研究區(qū)土壤重金屬含量統(tǒng)計(jì)特征如表5所示，由表5可知，Cr、Cd、Ni、As、Zn、Cu和Pb的平均含量分別為77.32、0.22、21.57、17.97、62.77、24.23和36.89mg/kg。除Ni的均值含量低于背景值、Zn的均值含量基本接近背景值外，其余5種重金屬Cr、Cu、As、Cd和Pb的均值含量分別是安徽省表層土壤背景值的1.16、1.19、2.00、2.25、1.39倍，說明該研究區(qū)土壤中5種重金屬已經(jīng)產(chǎn)生了不同程度的污染累積。與國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值相比較，研究區(qū)土壤中Cr、Zn、Ni、Pb、Cu、As和Cd 7種重金屬的均值含量均低于安全限值，說明該區(qū)周邊土壤中的污染物對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全、農(nóng)作物生長(zhǎng)或土壤生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)低，一般情況下可以忽略。

變異系數(shù)可以反映數(shù)據(jù)的離散程度，從而間接反映出外源因素對(duì)重金屬含量的影響[23]。一般認(rèn)為，CV<10%為弱變異，10%～100%為中等強(qiáng)度變異，CV≥100%為強(qiáng)變異[24]。可知，Ni、Zn、Cu、As、Cd（38%、16%、29%、21%、11%）屬于中等強(qiáng)度變異，Cr、Pb（8%、9%）屬于弱變異，其中Ni、Cu的變異系數(shù)最高，離散程度最大，可能存在外源因素的干擾。

2.2 土壤重金屬污染水平

2.2.1 單因子污染指數(shù)分析 單因子污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，研究區(qū)土壤中As和Cd的污染指數(shù)相對(duì)較大，達(dá)到了警戒限值。其中，Cd的污染指數(shù)最大，有67%的采樣點(diǎn)達(dá)到警戒限值，且積累程度最大;其次是As的污染指數(shù)相對(duì)較高，最高達(dá)0.84，說明As也有一定程度的積累;而Cr、Ni、Cu、Zn、Pb污染指數(shù)相對(duì)較小，均處于安全限度內(nèi)。其中，Ni的污染指數(shù)最小，最低只有0.11。

2.2.2 地累積污染指數(shù)分析 地累積污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖3所示。從圖3可以得出，Cd的地累積指數(shù)最大，所有采樣點(diǎn)均處于輕微污染范圍;As次之，有90%的采樣點(diǎn)處于輕微污染范圍，最大值為0.9，最小值是-0.27;Cu和Pb分別有19%和10%的采樣點(diǎn)超過安全限度，達(dá)到輕微污染標(biāo)準(zhǔn);Cr、Ni、Zn的地累積污染指數(shù)分別為-0.67～-0.17、-2.02～-0.33、-0.81～-0.17，都在無污染范圍內(nèi)，其中Ni的污染指數(shù)最小，最低只有-2.02。地累積污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果基本相符。

2.3 土壤重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.3.1 非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 目前，對(duì)暴露模型中的重金屬含量的取值有所爭(zhēng)議，USEPA所推行的標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)測(cè)暴露含量的95%（95%的置信上限）[25]，但一些學(xué)者認(rèn)為用95%的置信上限來計(jì)算暴露量模型會(huì)影響致癌風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果。因此，本文在計(jì)算暴露模型中采用實(shí)測(cè)重金屬含量的平均值。

研究區(qū)土壤重金屬在3種暴露途徑下的非致癌風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果見圖4和表6。從圖4和表6可以看出，對(duì)于兒童，在3種暴露途徑下，Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于限值1，且7種重金屬的HI為0.819，也小于限值1，說明研究區(qū)土壤中7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)低，一般不會(huì)對(duì)兒童的身體健康造成明顯的危害。非致癌風(fēng)險(xiǎn)的排序依次為As>Cr>Pb>Ni>Cu>Zn>Cd。其中，As和Cr的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相對(duì)較大，比其他重金屬元素要高出1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，說明需要對(duì)這2種重金屬的來源做追蹤，并且加大力度預(yù)防和控制，避免長(zhǎng)時(shí)間積累達(dá)到非致癌風(fēng)險(xiǎn)限值，從而避免對(duì)兒童的身體健康造成危害。

對(duì)于成人，在3種暴露途徑下，Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的單項(xiàng)污染指數(shù)均小于限值1，且7種重金屬的HI為0.126，也小于限值1，說明研究區(qū)土壤中7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)很低，一般也不會(huì)對(duì)成人的身體健康造成明顯的危害。非致癌風(fēng)險(xiǎn)的排序依次為As>Cr>Pb>Ni>Cu>Cd>Zn。相比較之下，兒童的HI要比成人的HI高6.5倍，說明7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)對(duì)兒童的影響要大于成人，因此更需要對(duì)兒童加大保護(hù)力度。

從表6還可以看出，對(duì)于兒童，3種暴露途徑中，除Cd的非致癌風(fēng)險(xiǎn)從大到小的排序依次為皮膚接觸途徑、手-口攝入途徑、呼吸吸入途徑外，其余6種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)從大到小的順序依次為手-口攝入途徑、皮膚接觸途徑、呼吸吸入途徑。對(duì)于成人，7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)從大到小的順序依次為手-口攝入途徑、皮膚接觸途徑、呼吸吸入途徑。說明研究區(qū)土壤重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)在手-口攝入途徑下最為顯著。

2.3.2 致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 致癌風(fēng)險(xiǎn)的度量包括兒童和成人2個(gè)階段接受的危害。研究區(qū)土壤重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果如表7所示，由表7可知，在3種暴露途徑下，重金屬Cr、Ni、As、Cd的致癌風(fēng)險(xiǎn)值分別為1.4×10-7、7.78×10-10、1.17×10-8、7.85×10-12，都小于10-6，4種重金屬總的致癌風(fēng)險(xiǎn)值為1.52×10-7，也小于10-6。因此，研究區(qū)土壤4種重金屬（Cr、Ni、As、Cd）無致癌風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人體健康不會(huì)造成危害。

研究區(qū)土壤重金屬致癌風(fēng)險(xiǎn)柱狀圖如圖5所示。從圖5能夠直觀地看出，Cr元素對(duì)總致癌風(fēng)險(xiǎn)（TCR）的貢獻(xiàn)最大，其次是As，因此需要加強(qiáng)對(duì)Cr和As元素的管控。結(jié)合非致癌風(fēng)險(xiǎn)分析，相比之下，7種重金屬中Cr和As的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)較大，需要預(yù)防這2種重金屬的進(jìn)一步累積，找到源頭并進(jìn)行控制。

3 結(jié)論

（1）與安徽省表層土壤背景值相比，研究區(qū)5種重金屬Cr、Cu、As、Cd和Pb的均值含量均高于安徽省表層土壤背景值，說明該研究區(qū)土壤中5種重金屬已經(jīng)產(chǎn)生了不同程度的污染累積;但與國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值相比較，研究區(qū)土壤中Cr、Zn、Ni、Pb、Cu、As和Cd 7種重金屬的均值含量均低于安全限值，說明研究區(qū)土壤生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)低，一般情況下可以忽略。

（2）單因子污染指數(shù)分析結(jié)果表明，Cd的污染指數(shù)最大，有67%的采樣點(diǎn)達(dá)到警戒限值，且積累程度最大;其次是As的污染指數(shù)相對(duì)較高;Ni的污染指數(shù)最小。地累積污染指數(shù)分析結(jié)果表明，Cd的地累積指數(shù)最大，所有采樣點(diǎn)均處于輕微污染范圍;As次之;Ni的污染指數(shù)最小。

（3）健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)土壤7種重金屬Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的非致癌風(fēng)險(xiǎn)低，一般不會(huì)對(duì)兒童和成人的身體健康造成明顯的危害;相比較之下，7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)對(duì)兒童的影響大于成人，需要加大對(duì)兒童的保護(hù)力度;研究區(qū)土壤重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)在手-口攝入途徑下最為顯著。重金屬Cr、Ni、As和Cd無致癌風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)人體健康不會(huì)造成危害。

參考文獻(xiàn)

[1]Sijin Lu，Yeyao Wang，Yanguo Teng，et al. Heavy metal pollution and ecological risk assessment of the paddy soils near a zinc-lead mining area in Hunan[J]. Environ Monit Assess，2015，187（10）：627-629.

[2]王卓理，耿鵬旭，劉嘉俊.平頂山市煤礦沉陷區(qū)復(fù)墾土壤理化性質(zhì)研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，28（5）：667-669.

[3]秦勝.煤礦矸石山周圍土壤中重金屬分布研究[J].中國(guó)煤炭，2008，34（3）：58-60.

[4]Shunhong Huang. Fractional distribution and risk assessment of heavy metal contaminated soil in vicinity of a lead/zinc mine[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2014，24（10）：3324-3331.

[5]Dawei Huang，Herong Gui. Distribution features and internal relations of heavy metals in soil–maize system of mining area，Anhui Province，Eastern China[J]. Human and Ecological Risk Assessment，2019，25（4）：863-881.

[6]陳俊清.煤礦井下廢水處理與綜合利用[J].中國(guó)資源綜合利用，2019，37（08）：64-66.

[7]孟雷，袁新田，張春麗，等.朱仙莊和蘆嶺煤礦土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，33（5）：39-45.

[8]謝代興，孟小軍，唐建生，等.煤礦廢水對(duì)巖溶區(qū)水源及土壤污染、危害與評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（32）：296-302.

[9]萬勤，孟優(yōu)，陳平，等.石河子燃煤電廠重金屬排放研究[J].中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2015，31（6）：129-133.

[10]Xingming Wang，Zhongbing Dong，Guijian Liu，et al. Distribution characteristics of Zn，Pb，Cd，Cu in soil and crops around Xinzhuangzi Coal Mine waste rock pile[J]. Journal of University of Science and Technology of China，2012，42（1）：17-25.

[11]Renxin Zhao，Wei Guo，Wenhui Sun，et al. Assessment of Heavy Metal Contamination in Soils around Coal Mine Spoil Piles in Shiguai District of Baotou，Inner Mongolia，Northern China[J]. Advanced Materials Research，2012，518-523：2068-2072.

[12]Hasan Baltas，Murat Sirin，Emre G?kbayrak，et al. A case study on pollution and a human health risk assessment of heavy metals in agricultural soils around Sinop province，Turkey[J]. Chemosphere，2020，241：125015.

[13]Fanxin Qin，Wenpin Pang，Wenzheng Liu. Soil Heavy Metal Pollution and Health Risk Assessment of Abandoned Land in Coal Mining Areas in Xingren County[J]. Meteorological and Environmental Research，2015，6（11-12）：19-25.

[14]黃大偉，桂和榮.宿南礦區(qū)土壤重金屬含量特征及其來源解析[J].地球與環(huán)境，2017，45（5）：546-554.

[15]張成麗，張偉平，程紅丹，等.禹州市煤礦區(qū)周邊土壤和農(nóng)作物重金屬污染狀況及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2019，38（4）：805-812.

[16]范拴喜，甘卓亭，李美娟，等.土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（17）：310-315.

[17]GB 15618—2018.土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)[S].生態(tài)環(huán)境部，2018.

[18]姜素，陸華，曹瑞祥，等.某鐵礦尾礦庫及周邊土壤重金屬污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（S1）：274-278.

[19]US EPA. Supplemental guidance for developing soil screening levels for superfund sites[R]. Washington：Office of Soild Waste and Emergency Response，2001：4-24.

[20]US EPA. Soil screening guidance：technical background document[R].Washington：Office of Solid Waste and Emergency Response，US Environmental Protection Agency，1996.

[21]李如忠，周愛佳，童芳，等.合肥市城區(qū)地表灰塵重金屬分布特征及環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2011，32（9）：2661-2668.

[22]L Ferreira-Baptista，Eduardo De Miguel. Geochemistry and risk assessment of street dust in Luanda，Angola：a tropical urban environment[J].Atmospheric Environment，2005，39（25）：4501-4512.

[23]劉玉紅.龍口市北部平原土壤重金屬空間分布特征分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，26（1）：98-100.

[24]張雅茹，桂和榮，黃伊恒.煤礦周邊土壤重金屬空間分布及污染水平評(píng)價(jià)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，26（13）：127-130.

[25]US EPA. Risk assessment guidance for superfund，Vol. I：human health evaluation manual [R]. Washington，DC：Office of Emergency and Remedial Response，1989.

（責(zé)編：張宏民）