本文關(guān)鍵詞：城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)土壤—作物—地下水系統(tǒng)As積累遷移特征與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)　出處：《河南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：作為城市與鄉(xiāng)村的過渡帶,城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)既是重要的糧食和蔬菜生產(chǎn)基地,同時(shí)也因其存在著復(fù)雜的污染源亦是敏感與脆弱的生態(tài)環(huán)境區(qū)。它的環(huán)境狀況將會(huì)直接影響當(dāng)?shù)氐募Z食安全和人們的身體健康。因此,對(duì)城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)關(guān)鍵的環(huán)境污染物在主要環(huán)境介質(zhì)系統(tǒng)中的積累與遷移進(jìn)行全面系統(tǒng)的調(diào)查與研究是非常重要且必要的。鑒于此,本文以開封市東郊城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)為研究區(qū)域,在野外調(diào)查走訪的基礎(chǔ)上,運(yùn)用網(wǎng)格布點(diǎn)法采集表層土壤樣品247個(gè),開展表層土壤As總量的空間變異特征研究。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)研究區(qū)內(nèi)部不同區(qū)域間微環(huán)境的差異選取剖面樣點(diǎn)和典型表層樣區(qū)進(jìn)行樣品采集。其中,選取了P1(化肥河附近)、P2(化肥河與化肥廠交互污染區(qū))和P3(對(duì)照區(qū))三個(gè)剖面采集區(qū),共采集了13個(gè)土壤剖面280個(gè)土壤剖面樣品;同時(shí),選取了T1(化肥廠與煉鋅廠以及制藥廠東北輻射區(qū))、T2(火電廠西南)、T3(化肥河與煉鋅廠/化肥廠的交互區(qū))、T4(化肥河支渠與鐵路沿岸交互區(qū))、T5(化肥河與鐵路沿線交互區(qū))、T6(化肥河干渠與鐵路沿線交互區(qū))、T7(化肥河支渠)和T8(化肥河南段)八個(gè)典型樣區(qū),進(jìn)行土壤-小麥的匹配采集,共采集到34個(gè)表層土壤樣品和22個(gè)小麥匹配樣品。與此同時(shí),以研究區(qū)內(nèi)田間與住戶水井為依托采集了26個(gè)不同深度地下水樣品。樣品中As的含量采用原子熒光光度計(jì)測(cè)定,土壤中As的形態(tài)基于Tessier連續(xù)提取法進(jìn)行分析測(cè)定。同時(shí),對(duì)采集的土壤樣品進(jìn)行了理化性質(zhì)分析。在此基礎(chǔ)上,探析研究區(qū)土壤-作物-地下水系統(tǒng)中As遷移積累特征,并基于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法和改進(jìn)的Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)分析了開封市東郊農(nóng)田土壤As的健康風(fēng)險(xiǎn)水平和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。通過以上研究,主要得出以下結(jié)論:(1)研究區(qū)表層土壤As含量與空間變異特征。表層土壤As含量平均值為7.13mg/kg,約為對(duì)照樣區(qū)土壤As含量(3.67 mg/kg)的1.94倍,顯著高于對(duì)照區(qū)(顯著性水平P0.01)。然而,研究區(qū)表層土壤樣品中僅25.91%超過區(qū)域土壤背景值(9.7 mg/kg)。典型樣區(qū)As含量平均值為19.19 mg/kg,相當(dāng)于對(duì)照樣區(qū)的5.22倍,約為中國(guó)潮土背景值的1.97倍,其中82.86%個(gè)樣點(diǎn)高于背景值�？梢�,研究區(qū)表層土壤在不同程度上受到了as污染,典型樣區(qū)表層土壤的污染尤為嚴(yán)重。研究區(qū)表層土壤as的空間分布呈現(xiàn)出顯著異質(zhì)性。低值區(qū)位于研究區(qū)北部(制藥廠以北),土壤as含量(0.45~9.7mg/kg)低于背景值;高值區(qū)(21~29.8mg/kg)有兩個(gè),一個(gè)位于化肥廠/煉鋅廠與化肥河交互區(qū),另一個(gè)為化肥河下游;次高帶(14.3~21mg/kg)位于化肥河干渠(隴海線與新宋路之間)。研究區(qū)土壤as含量呈島狀分布,環(huán)狀遞減。從總體上看,研究區(qū)土壤as污染呈現(xiàn)北低南高,且污染嚴(yán)重的區(qū)域集中于工礦企業(yè)與河流沿線的交互區(qū)。土壤as污染隨著距離工廠或者河流距離的增加,污染呈現(xiàn)出遞減的趨勢(shì)。(2)研究區(qū)剖面土壤中as總量的垂直分布特征。總體來說,距化肥廠/煉鋅廠等企業(yè)或化肥河及其灌渠越近,剖面土壤中as的積累與淋溶下移特征越顯著。其中,p1樣區(qū)距化肥河較近(p1-a、p1-b)的樣點(diǎn)污染最為嚴(yán)重,第三個(gè)樣點(diǎn)(p1-c)距化肥河較遠(yuǎn)且周圍沒有受到工礦企業(yè)的污染,剖面較為清潔;p2樣區(qū)受污灌影響(p2-a、p2-b)與受污灌和煉鋅廠、化肥廠、碳素廠交互污染(p2-d、p2-e、p2-f、p2-g)的樣點(diǎn)呈現(xiàn)出顯著的as積累與淋溶下移特征,距化肥河較遠(yuǎn)的樣點(diǎn)(p2-c)只受碳素廠的影響,污染相對(duì)較輕;p3樣區(qū)位于火電廠附近,電廠附近土壤as含量低于背景值,離河流較遠(yuǎn),相對(duì)較清潔。三個(gè)剖面樣點(diǎn)均低于背景值,其中p3-a與p3-c各分層間變化不是很明顯,樣點(diǎn)p3-b由于之前為水稻種植,從as的垂直遷移規(guī)律來看與其他兩個(gè)樣點(diǎn)的規(guī)律有所不同。(3)研究區(qū)土壤as污染評(píng)價(jià)。研究區(qū)表層土壤樣點(diǎn)中內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(p綜)為2.24,污染等級(jí)為中等污染;整個(gè)樣區(qū)中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)沒有處于很強(qiáng)和較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)的樣點(diǎn),大部分樣點(diǎn)處于輕微風(fēng)險(xiǎn)之中,僅1.21%樣品處于較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。典型剖面樣區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)(p綜)為3.44,污染等級(jí)為嚴(yán)重污染,各個(gè)樣區(qū)間內(nèi)梅羅污染指數(shù)的大小順序?yàn)?p1(2.00)p2(1.76)p3(0.70)。從單個(gè)樣點(diǎn)來看,整個(gè)剖面樣區(qū)中沒有樣點(diǎn)處于極強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn),大部分樣點(diǎn)處于輕微風(fēng)險(xiǎn)之中,僅0.71%樣品為很強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)。就各個(gè)樣區(qū)來看,p1樣區(qū)0~30cm污染等級(jí)為超標(biāo),處于中等或較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn),p2樣區(qū)0~40cm污染等級(jí)為超標(biāo),處于中等或較強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn),p3樣區(qū)比較清潔,處于輕微風(fēng)險(xiǎn)水平。(4)典型樣區(qū)土壤as全量及化學(xué)形態(tài)分布特征。表層土壤as全量的高值區(qū)是化肥河南段樣區(qū),低值區(qū)為化肥廠與煉鋅廠以及制藥廠東北輻射區(qū),化肥河南段樣區(qū)主要受污灌的影響�？梢�,研究區(qū)農(nóng)田土壤中as來源與污灌有關(guān)。各樣區(qū)表層土壤中as的五種化學(xué)形態(tài)平均百分比含量由大到小的順序?yàn)?re(71.34%)fm(16.82%)ca(6.68%)ex(3.86%)or(1.29%)�；屎又䴓訁^(qū)中離子交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)最高;化肥河南段樣區(qū)鐵錳氧化態(tài)最高;化肥河干渠與鐵路沿線交互區(qū)有機(jī)結(jié)合態(tài)最高。化肥廠與煉鋅廠以及制藥廠東北輻射區(qū)離子交換態(tài)和鐵錳氧化態(tài)最低;火電廠西南樣區(qū)碳酸鹽結(jié)合態(tài)最高。化肥河支渠樣區(qū)生物可利用性最高,化肥廠與煉鋅廠以及制藥廠東北輻射區(qū)生物有效性最低。化肥河南段樣區(qū)位于as含量的高值區(qū),化肥河支渠樣區(qū)位于高值區(qū)的環(huán)狀遞減區(qū),化肥廠與煉鋅廠以及制藥廠東北輻射區(qū)及火電廠西南均位于as含量的低值區(qū),樣區(qū)間土壤as形態(tài)呈現(xiàn)出不同的規(guī)律,可能與土壤的理化性質(zhì)、土壤as含量以及與工廠或河流的距離有關(guān)。從剖面土壤中as的形態(tài)分布來看,各樣區(qū)剖面土壤中as的五種化學(xué)形態(tài)平均百分比含量由大到小的順序?yàn)?re(85.73%)fm(9.88%)ca(2.17%)ex(1.53%)or(0.69%)。除去殘?jiān)鼞B(tài)外,離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化態(tài)在剖面土壤中呈現(xiàn)出表層(0~20cm)先升后降,犁底層(20~40cm)下降,下層(40~110cm)趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定后三種形態(tài)的平均百分比含量分別為:0.79%、0.89%和5.56%。除去殘?jiān)鼞B(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)外,p1樣區(qū)中35cm以下,p2樣區(qū)45cm以下,p3樣區(qū)為25cm以下各形態(tài)趨于穩(wěn)定。p1樣區(qū)離子交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化態(tài)穩(wěn)定后百分比分別為:1.07%、1.03%和5.94%;p2樣區(qū)為0.62%、0.83%和6.12%;p3樣區(qū)為0.60%、0.79%和4.38%。三個(gè)樣區(qū)各形態(tài)均在不同深度后趨于穩(wěn)定,主要原因是p2樣區(qū)土壤長(zhǎng)期污灌且位于表層as含量的高值區(qū),土壤受到as污染較為嚴(yán)重,在較深處趨于穩(wěn)定,p1樣區(qū)污染程度次于p2樣區(qū),故穩(wěn)定狀態(tài)深度小于p2樣區(qū),p3樣區(qū)土壤基本不受外來污染的影響,因此在較淺處就趨于穩(wěn)定。(5)土壤-作物-地下水系統(tǒng)中as含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。研究區(qū)土壤-小麥匹配采集中土壤-小麥as含量的高值區(qū)為化肥河南段樣區(qū),低值區(qū)為火電廠西南樣區(qū)。雖然化肥河支渠樣區(qū)土壤-小麥as含量相對(duì)較低,但該樣區(qū)的土壤as生物可利用性、遷移系數(shù)和小麥的遷移積累率均最高。因此,該樣區(qū)中小麥籽粒中as含量水平僅次于化肥河南段樣區(qū)。地下水As含量大小順序?yàn)?淺層(0.294μg/L)深層(0.201μg/L)中層(0.021μg/L)。土壤-小麥系統(tǒng)中致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為1.78×10-4 a-1,超過ICRP推薦的標(biāo)準(zhǔn)值。皮膚接觸土壤的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為1.76×10-6a-1,食用小麥的致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為1.76×10-4a-1。且研究區(qū)95.45%的小麥樣品中As的個(gè)人致癌風(fēng)險(xiǎn)超過ICRP推薦的標(biāo)準(zhǔn)值,風(fēng)險(xiǎn)水平最高的為化肥河南段樣區(qū),最低的為火電廠西南樣區(qū)。開封市城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)地下水為Ⅰ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),地下水致癌風(fēng)險(xiǎn)水平為2.45×10-6 a-1,其地下水As健康風(fēng)險(xiǎn)水平大小順序?yàn)?淺層(2.65×10-6 a-1)深層(1.59×10-6 a-1)中層(1.66×10-7 a-1),低于ICRP推薦的標(biāo)準(zhǔn)值,飲用及皮膚接觸不存在健康風(fēng)險(xiǎn)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X53;X523;X82

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本文編號(hào)：1362247