赣东北典型重%28类%29金属污染农田土壤人体健康风险评估.pdf
《赣东北典型重%28类%29金属污染农田土壤人体健康风险评估.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《赣东北典型重%28类%29金属污染农田土壤人体健康风险评估.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、生态毒理学报Asian Journal of Ecotoxicology第 18 卷 第 5 期 2023 年 10 月Vol.18,No.5 Oct.2023 基金项目:江西省重大科技研发专项(20194ABC28010);江西省自然科学基金面上项目(20212BAB203026)第一作者:李惠民(1978),男,硕士研究生,高级工程师,研究方向为土壤污染调查评估与修复,E-mail: *通信作者(Corresponding author),E-mail:DOI:10.7524/AJE.1673-5897.20220901001李惠民,赵刚,文琛,等.赣东北典型重(类)金属污染农田土壤人体健
2、康风险评估J.生态毒理学报,2023,18(5):255-265Li H M,Zhao G,Wen C,et al.Health risk assessment of typical heavy metal(metalloid)contaminated farmland soils in part of northeast Jiangxi J.Asi-an Journal of Ecotoxicology,2023,18(5):255-265(in Chinese)赣东北典型重(类)金属污染农田土壤人体健康风险评估李惠民1,赵刚1,*,文琛2,樊艳春1,易芳1,刘奕1,梅子奇1,汤小群11.江
3、西省生态环境科学研究与规划院,南昌 3300392.江西省生态环境监测中心,南昌 330006收稿日期:2022-09-01 录用日期:2022-10-25摘要:目前关于农田污染土壤直接接触人体的健康风险没有明确的评估规范,部分研究主要采用并不完全适用的建设用地相关参数对农田人群进行健康风险评估,更贴近农田暴露场景相关评估参数的选择仍需进一步探讨。本研究在江西省东北部采集了重(类)金属污染较重表层农田土壤样品,分析了土壤中 6 种重金属镉、砷、镍、锌、铊和铜的含量,利用我国生态环境部推荐的健康风险评价模型,以农民为暴露对象对该农田土壤进行人体健康风险评价,重点探讨了每日经口摄入土壤量(oral
4、soil ingestion rate,OSIR)、空气中可吸入颗粒物浓度(air inhalable particulate matter concentration,PM10)、每日呼吸空气量(daily airinhalation rate,DAIR)3 个参数对评价结果的影响。对比建设用地风险评估推荐参数,更贴近农田暴露场景的上述 3 个评估参数主要通过增大经口暴露与经呼吸暴露途径的暴露量,显著提升风险水平,其中 OSIR 和 PM10的敏感性比例为 100%。单因子砷、镍、镉致癌风险水平超过 1.010-6的点位占比分别达 100%、50%与 90%;单因子镉、砷、镍、锌、铊和铜危害
5、商水平超过1 的点位占比分别为 0%、85%、20%、0%、0%、0%。这些结果表明研究区域农田土壤重(类)金属污染的潜在致癌风险不容忽视,为全面评估农田土壤污染人体健康风险提供参考。关键词:农田土壤;重(类)金属;健康风险评估;评估参数文章编号:1673-5897(2023)5-255-11 中图分类号:X171.5 文献标识码:AHealth Risk Assessment of Typical Heavy Metal(Metalloid)Contamina-ted Farmland Soils in Part of Northeast JiangxiLi Huimin1,Zhao Gan
6、g1,*,Wen Chen2,Fan Yanchun1,Yi Fang1,Liu Yi1,Mei Ziqi1,Tang Xiaoqun11.Jiangxi Academy of Eco-Environmental Sciences and Planning,Nanchang 330039,China2.Jiangxi Ecological Environment Monitoring Center,Nanchang 330006,ChinaReceived 1 September 2022 accepted 25 October 2022Abstract:Currently,there are
7、 no clear assessment norms about the health risk of direct human exposure to contami-nated soil on farmland.Parameters related to construction land were applied in some studies assessing health risk offarmland populations,which were not exactly applicable.Further exploration is required for the sele
8、ction of evalua-tion parameters more closely related to farm exposure scenarios.In this study,soil samples from the heavily contami-256 生态毒理学报第 18 卷nated surface farmland in northeastern Jiangxi Province of China were collected and the contents of six heavy metals(metalloid),including cadmium,arseni
9、c,nickel,zinc,thallium and copper in the soil were analyzed.Using the healthrisk evaluation model recommended by the Ministry of Ecology and Environment of China,human health risk evalu-ation of this farmland soil was conducted with farmers as the exposure target.The impact of three parameters on th
10、eevaluation results,namely,daily oral soil ingestion rate(OSIR),air inhalable particulate matter concentration(PM10),and daily air inhalation rate(DAIR),was investigated.Compared with the recommended parameters for risk assess-ment of construction land,the above three assessment parameters,which are
11、 closer to the exposure scenario of agri-cultural land,significantly increase the risk level mainly by increasing the exposure through oral and respiratory ex-posure pathways,where the sensitivity ratio of OSIR and PM10is 100%.The percentages of sites with single-factorarsenic,nickel and cadmium car
12、cinogenic risk levels exceeding 1.010-6were 100%,50%and 90%,respectively;while the percentages of sites with single-factor cadmium,arsenic,nickel,zinc,thallium and copper hazard levels ex-ceeding 1 were 0%,85%,20%,0%,0%and 0%,respectively.These results indicate that the potential carcinogenicrisk of
13、 heavy metal or metal-like contamination of agricultural soils in the study area cannot be ignored,and providea reference for a comprehensive assessment of the human health risk of agricultural soil contamination.Keywords:farmland soil;heavy metals(metalloid);health risk assessment;assessment parame
14、ters 我国耕地土壤环境质量总体不乐观,总体超标率为 19.4%,主要以重(类)金属污染为主1。由于重(类)金属在土壤中具有累积性、稳定性和生物毒性,使得农田土壤重(类)金属通过接触人体的直接途径或“土壤-植物-人体”、“土壤-植物-动物-人体”食物链的间接途径对人体健康造成器官或系统损伤,甚至致癌致畸致突变的严重危害2-7。大量研究主要集中于农田土壤重(类)金属污染对农作物的影响,而人体直接暴露于农田重(类)金属污染土壤,尤其是其健康风险研究很少8-12。研究农田重(类)金属污染土壤直接对农民的健康风险评估能够为全面评估农田土壤污染提供一定的支撑。目前关于农用地污染土壤直接接触人体的健康风
15、险没有明确的评估规范,少量的相关研究主要采用建设用地相关参数对农用地人群进行健康风险评估13-14。我国生态环境部在 2019 年发布的建设用地土壤污染风险评估技术导则(HJ 25.32019)规范了建设用地土壤污染直接接触人体的健康风险评估,推荐了风险评估模型和参数。然而,因为农民可能进行长时间、重体力耕作,尤其对于多山地丘陵等机械化水平不高地区(如江西省南部和东北部部分地区),由于耕作方式的不同,农民接触土壤的距离、耕作期土壤因翻刨扬尘等人群行为模式和环境参数都与建设用地存在较大差异,导致呼吸量、暴露时间、环境因子暴露强度等人体健康评估所需关键参数与建设用地明显不同15-20。例如,仅仅因
16、为男性与女性农民的农业劳动强度不同,林匡飞等21研究发现污水灌溉砷污染区的农民男性体内砷含量高于女性;姚春霞等22研究了某金属冶炼厂周围居民毛发中的重金属含量,发现男性农民毛发中铅和砷略高于女性农民。因此,沿用建设用地的污染风险评估参数计算农用地污染对人体的直接健康风险缺乏准确性。高智花23用蒙特卡罗方法定量分析健康风险评价的不确定程度,由儿童的体质量和每日空气呼吸量等参数的数学期望的风险点推定值得到健康风险评估结果的概率分布,指出镉、砷、铬的致癌风险超过阈值(10-6)的概率分别为 53%、84%、96%。韦斌腾24对污染地块健康风险评估模型参数敏感性进行研究,指出在砷污染土壤的健康风险评估
17、中,儿童体质量增加 1 倍使得致癌风险和危害商分别随之增加 0.65 倍、1.07 倍。由此可见,在现有模型下部分参数对于风险评估计算结果影响显著,获取更接近真实暴露场景的参数值对于准确评估农用地污染对人体的直接健康风险意义重大。本文以江西省东北部某区域农田土壤为研究对象,基于该区域农田土壤的重(类)金属污染调查数据,通过对关键评估参数进行调研,分析了该区域农田土壤对主要暴露人群的人体健康危害风险程度,为农用地土壤污染风险评估提供不同角度的判断思路与科学依据。1 材料与方法(Materials and methods)1.1 研究区域概况与土壤样品采集研究区位于江西省东北部某耕地污染区域,区域
18、面积约 2 km2,灌溉水来自附近山区水库和河流,第 5 期李惠民等:赣东北典型重(类)金属污染农田土壤人体健康风险评估257 主要种植水稻,冬季种植油菜、蔬菜等,目前污染耕地类型为安全利用类和严格管控类耕地,以镉等重金属超标为主。区域西北部为丘陵地区,其中矿山在历史上有煤矿开采经历,东南部为耕地和河流。前期调查研究发现煤矿历史开采区域周边固废、下游水系底泥镉等重金属超标严重,为耕地重金属污染的主要来源。依据历史和现状污染源、污染途径、污染耕地和敏感受体分布情况,采样点覆盖以公路、灌溉水渠等地理要素分割的每个田块,在严格管控类耕地区域共布设了 20 个土壤表层采样点。按照土壤环境监测技术规范(
19、HJ/T 1662004)去除表层土壤的植物根系和碎石等杂物,用木铲采集 5 个方位点的表层土壤(0 20 cm),等量均匀混合后采用四分法取 1 kg 土壤,经风干研磨后过 100 目尼龙筛,备用。1.2 样品分析方法土壤样品采用微波消解,具体参考全国土壤污染状况详查土壤样品分析测试方法技术规定。土壤中铜、镍、锌采用火焰原子吸收分光光度法(HJ4912019),镉采用石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 171411997),铊采用石墨炉原子吸收分光光度法(HJ 10802019),砷采用原子荧光法(GB/T22105.22008)。加入标准物质 GBW 07405 对整个分析测试过程进行质量
20、控制。各元素回收率在87%102%之间。1.3 健康风险评价采用我国生态环境部发布的建设用地土壤污染风险评估技术导则(HJ 25.32019)(以下简称导则)推荐的土壤环境中污染物对人体健康的致癌和非致癌商模型和部分相应参数,对镉、砷、镍、锌、铊和铜 6 种重(类)金属经口摄入、经皮肤接触和经呼吸吸入 3 种途径产生的接触人群健康风险进行评价和研究。本研究主要研究对象为工作在农田上的农业人员,故采用第二类用地方式下的成人期的暴露来评估风险。评价主要分为暴露评估和风险表征两部分。1.3.1 暴露评估的计算模型在经口摄入、皮肤接触和呼吸吸入 3 种暴露途径下,成人的日平均暴露量,通过公式(1)(3
21、)计算。SER土壤-手口=OSIREDEFABSo10-6BWAT(1)SER土壤-皮肤=SAESSAREFEDEvABSd10-6BWAT(2)SER土壤-呼吸=PM10DAIRaEDPIAFfspoEFo10-6BWAT(3)式中:SER土壤-手口、SER土壤-皮肤、SER土壤-呼吸为经不同暴露途径进入成人体内的土壤暴露量,kgkg-1d-1;OSIR 为每日经口摄入土壤量,mgd-1;ED 为暴露年限,a;EF 为暴露频率,da-1;BW 为平均体质量,kg;ABSo、ABSd分别为经口和皮肤进入体内的土壤吸收效率因子,量纲为 1;AT 为致癌、非致癌效应平均时间,d;SAE 为暴露于土
22、壤的皮肤面积,cm2;SSAR 为皮肤表面土壤黏附系数,mg cm-2;Ev为每?日皮肤接触土壤的频率,次d-1;PM10为空气中可吸入颗粒物浓度,mgm-3;DAIR 为每日空气吸入量,m3d-1;PIAF 为吸入的土壤颗粒在体内的滞留比例,量纲为 1;fspo为室外空气中土壤颗粒所占比例,量纲为 1;EFo为室外暴露频率,da-1。其中SER土壤-呼吸的计算公式与导则略有区别,考虑农田土壤污染主要针对工作时农民,所以室内暴露途径在此不纳入计算公式。1.3.2 风险表征的计算模型重金属污染的人体健康风险可分为致癌风险和非致癌危害商。致癌风险是人群暴露于致癌效应污染物后诱发致癌性疾病或损伤的概
23、率。非致癌危害商是污染物每日摄入剂量与参考剂量的比值,用于表征人体经单一途径暴露于非致癌污染物而受到危害的水平。计算公式如下:CRi=SERijCiSFij(4)TCR=CRi(5)HQi=SERijCiRfDijSAF(6)HI=HQi(7)式中:HQi为土壤中单一重金属(第i种)经所有暴露?途径的危害商,量纲为 1;SERij为重金属i的第j种?暴露途径的日均暴露量(非致癌效应),kg kg-1 d-1;Ci为土壤样品中重金属i的含量,mg kg-1;RfDij为?重金属i的第j种暴露途径进入体内产生非致癌危?害的参考剂量,mgkg-1d-1;SAF 为暴露于土壤的参考剂量分配系数,量纲为
24、 1;HI 为总危害商,量纲为 1;CRi为土壤中单一重金属(第i种)经所有暴露?途径的致癌风险,量纲为 1;SFij为致癌重金属i的?第j种暴露途径的斜率系数,kgdmg-1;TCR 为总?致癌风险,量纲为 1。1.4 评价模型的参数导则的附录 G 提供了暴露评估模型参数推258 生态毒理学报第 18 卷荐值,但由于不同人群的暴露场景和不同地块的环境状况存在较大的差异,建设用地的部分参数推荐值并不适用于农用地。美国环境保护局发布的风险评估指南第一卷:人类健康评估手册补充指南指出许多农场活动如犁地和耙地,都会产生大量的灰尘25。农田土壤风险评估应考虑所观察到的农业做法带来的扬尘对风险评估结果的
25、影响26-27。因此,由于扬尘情况下空气中增加的土壤灰尘,每日经口摄入土壤量(OSIR)和空气中可吸入颗粒物浓度(PM10)2 个参数值会升高。另一方面,刘平等28采用人体能量代谢估算法计算不同职业人群的长期呼吸量和短期呼吸量,发现司机长期呼吸量最高(18.9 m3 d-1),家庭主妇(14.4 m3 d-1)、离退休人员最低(14.7m3 d-1),并且指出不同职业人群在休息、坐、轻微活动、中体力活动、重体力活动和极重体力活动下的短期呼吸量也存在一定的差异。由于农民劳作属于中体力活动,农民的每日呼吸空气量(DAIR)随着其工作强度增加而相应增加。故本文对 OSIR、DAIR、PM103 个参
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 东北 典型 28 29 金属 污染 农田 土壤 人体 健康 风险 评估
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。