【摘要】：耕地土壤重金屬污染不僅導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞、糧食減產(chǎn),還對(duì)人畜健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。朝陽(yáng)市以農(nóng)業(yè)為主,農(nóng)用地面積占全市土地總面積的66.8%。特別是“十二五”以來(lái),隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通事業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)土壤環(huán)境影響復(fù)雜。然而,到目前為止尚沒(méi)有針對(duì)該地區(qū)耕地土壤重金屬污染現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的系統(tǒng)性研究。科學(xué)評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤重金屬污染現(xiàn)狀并對(duì)污染源進(jìn)行解析,對(duì)于當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加快生態(tài)文明建設(shè)有重要意義。為此,本文自該市所轄5個(gè)農(nóng)業(yè)地區(qū)采集耕地表層土壤樣品402個(gè)、谷物樣品73個(gè),按照土壤環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)范要求,分析樣本As、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb、Ni、Cr等8種重金屬含量。在此基礎(chǔ)上,按照基于環(huán)境-生態(tài)-健康效應(yīng)的耕地土壤重金屬多目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究路徑,對(duì)研究區(qū)土壤及谷物中重金屬?gòu)暮?空間分布-空間變異-污染程度-環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)-健康風(fēng)險(xiǎn)-來(lái)源解析-風(fēng)險(xiǎn)區(qū)識(shí)別與管控等方面進(jìn)行了綜合評(píng)估。系統(tǒng)評(píng)價(jià)了朝陽(yáng)地區(qū)土壤重金屬污染區(qū)域、污染程度、污染來(lái)源、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)以及健康風(fēng)險(xiǎn),劃分了重金屬風(fēng)險(xiǎn)管控區(qū)域,提出了風(fēng)險(xiǎn)管控對(duì)策。主要結(jié)論如下:1.土壤重金屬As、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb含量數(shù)據(jù)的空間分布特性具有一定的相似性。各種重金屬含量數(shù)據(jù)呈右偏態(tài)分布,具有較強(qiáng)的空間變異性;As、Cu、Zn、Cd、Pb元素呈西部高、東部低,Hg呈東北高、西南低分布;Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的平均含量分別超過(guò)當(dāng)?shù)赝寥辣尘爸档?.51、1.36、3.49、1.48、1.67倍,說(shuō)明這些元素在當(dāng)?shù)赝寥乐幸汛嬖诓煌潭鹊睦鄯e。2.土壤重金屬含量總體處于安全水平,部分點(diǎn)位個(gè)別元素超標(biāo)。全區(qū)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)平均值為0.42,說(shuō)明該地區(qū)土壤總體呈清潔狀態(tài);地累積指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果表明,土壤Cd為“輕度污染”、其余元素為“無(wú)污染”水平;區(qū)域92.83%面積的土壤質(zhì)量屬于土壤環(huán)境質(zhì)量分類法中的II類,即為安全水平。3.土壤總體生態(tài)環(huán)境水平良好。Hakanson生態(tài)指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果表明,各種重金屬元素對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)影響輕微;生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)商評(píng)價(jià)結(jié)果顯示,Ni、Zn、Cu分別對(duì)生物種類(Ni中等)和生態(tài)過(guò)程(Zn中等,Cu輕微)產(chǎn)生明顯影響,其它元素影響不明顯。4.土壤重金屬環(huán)境暴露風(fēng)險(xiǎn)在可接受范圍。非致癌綜合健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)HI為0.02(成人)、0.39(兒童)均小于1,致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)DMN為8.33×10~(-5),在10~(-6)~10~(-4)之間,說(shuō)明該地區(qū)居民通過(guò)環(huán)境暴露途徑接觸的土壤重金屬所導(dǎo)致的致癌、非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平較小可忽略不計(jì)。5.敏感點(diǎn)位谷物(籽實(shí))重金屬含量總體處于安全水平,僅個(gè)別元素在個(gè)別點(diǎn)位超過(guò)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限定值(GB 2762-2017)。其中,谷物籽實(shí)Cr含量超標(biāo)率為4.11%,Cd、Pb含量超標(biāo)率分別為1.37%、12.33%。其余元素均無(wú)超標(biāo)現(xiàn)象。谷物目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示,HQ_(成人)、Hq_(兒童)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于1,表明谷物中重金屬對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)危害輕微。6.不同土壤重金屬的來(lái)源存在差異。綜合多元統(tǒng)計(jì)分析、PMF模型及UNMIX模型分析結(jié)果得出研究區(qū)土壤Cr、Ni具有同源性,主要來(lái)自成土母質(zhì);Zn、Pb具有較強(qiáng)同源性,主要來(lái)自交通;Cu和As主要來(lái)自于農(nóng)業(yè);Cd、Hg主要來(lái)自于工業(yè)和大氣沉降源。土壤重金屬各污染源貢獻(xiàn)率大小排序?yàn)?交通和成土母質(zhì)綜合源工業(yè)源農(nóng)業(yè)源大氣源。7.土壤環(huán)境總體良好,適于大力發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、有機(jī)農(nóng)業(yè)。重金屬污染超標(biāo)區(qū)域僅占6.71%,朝陽(yáng)縣中部及西南部有Cd、Zn元素超標(biāo),建平縣北部、東部和南部有Zn、Cu元素超標(biāo),喀左縣北部及中部有Cd、Cu、Zn元素超標(biāo),北票市局部有Cu、Zn、Cd元素超標(biāo),凌源市也存在Cr、Cu、Zn、Cd、Pb小面積各別超標(biāo)。對(duì)超標(biāo)區(qū)域建立識(shí)別及管控體系,遏制污染蔓延。
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X825;X53
【圖文】：

圖 1-1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程圖Fig. 1-1 Flow chart of ecological risk assessment生態(tài)危害指數(shù)法為全面的從三個(gè)角度歸納了其中的問(wèn)題，即元素的毒性、遷值之間的差異情況。但是這種方法也有不足之處，其中對(duì)于大程度上根據(jù)最開(kāi)始的文獻(xiàn)中重金屬在“水體-沉積物-生物移轉(zhuǎn)化規(guī)律，還根據(jù)重金屬在大自然中的豐度與在水體、沉壤重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，直接使用該種方法推導(dǎo)出的毒性一步研究（王玉軍等，2017）。風(fēng)險(xiǎn)商值評(píng)價(jià)法商評(píng)價(jià)法又稱之為商值法（Risk quotients，RQ），通過(guò)概率及污染物濃度，并且這種方法做出的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)針對(duì)生態(tài)系采納的一種方法，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是把發(fā)生環(huán)境濃度超過(guò)敏感濃出來(lái)。前文提到的生物敏感濃度就是土壤生態(tài)毒理學(xué)數(shù)據(jù)，

第二章 材料與方法土壤樣品根據(jù)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T 166-2004）采集，采集深度為 0~20耕層，采樣工具為不銹鋼鏟，按照 S 型線路多點(diǎn)混合采樣。點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)用 ArcGIS1和 LocaSpaceViewer 軟件完成，采樣時(shí)用 GPS 準(zhǔn)確定位（見(jiàn)圖 2-1）。之后逐步進(jìn)行點(diǎn)編號(hào)；室內(nèi)風(fēng)干；挑除土中大礫石及植物根莖；四分法篩取土樣，并利用土壤專用磨機(jī)（連云港市春龍實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）研磨土壤樣品；過(guò) 100 目尼龍篩；裝瓶備用谷物樣品于 2017 年 10 月采集。根據(jù)對(duì)土壤樣品重金屬含量分析測(cè)定結(jié)果，采集了與土壤樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的谷物樣品共計(jì) 73 個(gè)（包含所有土壤超標(biāo)樣點(diǎn)）。其中：46 個(gè)玉米樣品、19 個(gè)谷子樣品、8 個(gè)高粱樣品。對(duì)于谷物樣品的測(cè)前處理是將玉米、谷子及高粱籽實(shí)剝落、洗凈、烘干并磨成粉狀備用。

注：虛線對(duì)應(yīng)各元素的土壤背景值，引自《遼寧省土壤背景值研究》圖 3-1 土壤重金屬直方圖及分布曲線Fig. 3-1 Frequency histograms and distribution curves of heavy metals3.1.1 不同類型土壤中重金屬元素含量分析土壤是歷史自然產(chǎn)物，在不同的成土因素作用下，有其自身的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。土分類就是根據(jù)這一規(guī)律，在系統(tǒng)認(rèn)土的基礎(chǔ)上將土壤的外部形態(tài)與內(nèi)部性質(zhì)相同的或近似的土壤，并入相應(yīng)的分類單元中，歸納為一定的分類系統(tǒng)。以正確的反映土壤與

【參考文獻(xiàn)】

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7 董

本文編號(hào)：2749108