Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 准东地区土壤重金属污染特征及其健康风险评价研究 | |
| 阿卜杜萨拉木·阿布都加帕尔 | |
| 出版年 | 2018 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 新疆大学 |
| 中文摘要 | 随着社会经济猛速的发展和工业生产大量需求的背景,准东地区逐渐引发了露天煤矿大量开采活动的加剧,同时带来土壤环境逐渐恶化的负面现象,并通过地表径流及风力等自然条件的作用下发生重金属污染不断累积或迁移在土壤中,最终具有毒性的重金属元素一定程度上直接或间接的方式进入食物链,从而严重威胁人类健康和生命安全。于此,本研究以准东地区为研究对象,分别测定168个土壤样品中的Zn、Cu、Cr、Hg、As和Pb等6种重金属元素的含量,首先选用普通克里金法(OK)、反距离权重法(IDW)、径向基函数法(RBF)和局部多项式法(LPI)等四种插值方法进行交叉验证选择最优的方法对土壤重金属富集特征、空间变异性以及污染分布规律进行了分析;然后再采用单因子指数(P_i)、内梅罗综合指数(P_N)、地累积指数(I_(geo))、污染负荷指数(LPI)以及潜在生态危害指数(H_(RI))等多种评价方法对污染现状进行了综合评价并利用相关性分析,主成分分析和聚类分析等多元统计方法识别其主要污染来源;最后借用健康风险评价模型在直接摄入,呼吸摄入、皮肤接触等三种暴露途径来计算致癌和非致癌风险指数,进一步评估了重金属对人体健康风险程度的影响,其主要结论为如下:(1)Zn、Cu、Cr、Hg、As和Pb等6种元素的平均值依次为43.25~49.18、20.62~22.20、43.23~85.86、14.90~32.41、0.02~0.06和31.94~36.53 mg/kg之间,含量大小排序为Cr>Zn>As>Cu>Pb>Hg,其中Pb、Hg和As元素的均值超过了背景值的1.5~3倍,超标率均大于60%,表明该三种元素在研究区范围污染比较严重,而Zn和Cu元素在A、B、C三个区内污染程度均不明显;(2)各元素的块金值均为正值,其中Cu、Cr、Pb和As等四个元素的块金系数在25%~75%之间,均属于中等空间相关性,表明同时受到了自然和人为因素的影响;不同插值方法精度对比发现,总体上IDW和RBF法的MRE和RMSE均较低,反而准确度AC均较高,可知该两种方法为研究区土壤重金属含量空间分布研究中最有效的插值方法;(3)从研究区重金属污染分布特征来看,A区内除Hg元素外,其他5种元素的污染分布总体上呈从西北到东南递减的变化趋势,其中Pb和As元素在五彩湾露天煤矿周边存在高浓度含量,低值出现在荒漠类草地自然保护区北缘,说明受煤炭开采等人为活动的影响较明显;B和C区内Zn、Cu和Cr元素污染分布规律大同小异,而As、Hg和Pb等元素的高值均分布在研究区人类活动较频繁的地区,说明污染不仅与成土母质等自然因素有关,同时也跟工业生产以及农业活动等随机性因素具有密切关系;(4)不同污染评价指数来看,总体污染程度大小排序为As>Hg>Pb>Cr>Cu>Zn,其中As、Hg、Cr和Pb等4种元素在不同污染评价中基本处于中度或重度污染水平,污染贡献率均比较高,而A、B和C三个区的PLI值依次为1.69、1.15和1.08,属于中度污染水平,并且H_(RI)值分别为166.16、83.80和91.79,可知研究区总潜在生态危害程度处在较强或中等危害水平;(5)三个区内Zn、Cu、As、和Cr等元素之间均呈现较高的显著相关性,A区的Cr和Hg元素均超出新疆背景值,污染来源可能来自煤矸石和煤化工厂产生的固态废物,Pb元素则跟其他元素不存在相关性,说明具有独立的污染源,可能来自粉煤灰和交通运输排放的废气;B区Zn、Cu和Cr元素彼此间相关性较高,主要受成土母质等自然因素的影响,As元素污染来源可能为工业废水;而C区内As和Hg元素污染来源可能来自农业生产所需的化肥和农药,Pb元素则由大型农业机械轮胎的磨损和畜禽粪便为主要的污染源;(6)研究区6种重金属元素均具有一定的非致癌风险,同时Cr、Pb和As元素存在致癌风险,其中,直接摄入是导致健康风险的主要暴露途径,各元素的非致癌风险指数大小为HQ_(As)>HQ_(Pb)>HQ_(Cr)>HQ_(Cu)>HQ_(Hg)>HQ_(Zn),并且三个区的HI值分别为0.25、0.31和0.30,对人体非致癌风险的影响较小或属于可接受风险水平,而Cr、Pb和As等元素的致癌风险指数大小依次为CR_(As)>CR_(Cr)>CR_(Pb),A、B和C三个区的致癌风险指数在10~(-3)~10~(-5)之间,煤矿区存在较高的致癌风险,应需引起相关部门的重视并采取防治举措。 |
| 中文关键词 | 准东地区 ; 土壤重金属 ; 空间插值 ; 污染评价 ; 健康风险 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | X53 |
| 来源机构 | 新疆大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/355146 |
| 作者单位 | 新疆大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 阿卜杜萨拉木·阿布都加帕尔. 准东地区土壤重金属污染特征及其健康风险评价研究[D]. 新疆大学,2018. |
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