肿瘤高发区不同环境介质中重金属含量分布特征及风险评估

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中文摘要：重金属是一种毒性大、难降解，对人体和生物造成公害较大的污染物。随着社会的发展，环境中如大气、土壤、水、食物等中存在多种重金属的富集，之后会通过呼吸、食物链等环节进入人体，从而在人体内富集。近几年来，众多研究已发现重金属污染物与肿瘤的发生发展有着密切关系。人体内各重金属元素的比例和平衡的破坏会致使肿瘤的发生。同样有研究表明肿瘤高发区环境介质中重金属含量具有明显的地理分布特点，土壤、水源及植物中重金属元素的缺乏或过多都可能是病因之一。不同学者对不同的肿瘤高发区进行了研究，发现不同地区其环境介质中重金属含量并不相同，不同环境介质中重金属含量也不相同。总之，在不同的肿瘤高发区，各重金属元素的危险性并不相同。所以对于某一特定肿瘤高发区，对该地区不同环境介质中重金属含量的测定，是不可或缺的。庐江县位于我国安徽省合肥市，是我国肿瘤高发区，为进一步探讨该地区不同环境介质中重金属元素的含量分布特征，分析该区域肿瘤高发的环境因子，本文沿庐江县瓦洋河采集附近村庄农田土壤样品及对应植物（油菜）样品及河水、井水样品，运用水质仪当场测定水体pH及溶解氧。运用ICP-OES测定不同环境介质中重金属全量，从而与其他肿瘤高发区进行对比分析。在实验数据基础上，运用地统计方法对不同环境介质（河水-土壤、土壤-植物）重金属含量间的关系进行探讨，进一步了解不同环境介质间重金属的迁移状况。最后运用地累积指数法、潜在生态风险法及单项污染指数法对该地土壤、饮用水及植物中重金属生态风险进行评价，运用USEPA的健康风险评价模型对土壤及饮用水源（井水）中重金属含量进行健康风险评价，结果如下: (1)通过对庐江县瓦洋河河水重金属含量进行测定后可知Mg、Mn、Zn和Fe含量的平均值分别为84.59mg/L、1.61mg/L、0.21mg/L和4.35mg/L，未超出地表环境质量Ⅲ类标准。该条河流河水重金属含量均处于中高度变异，表明整条河流各河段河水重金属含量受到了外界影响。沿河村庄井水Mg、Mn、Zn和Fe平均含量分别为:115.44mg/L、0.27mg/L、1.12mg/L、11.55mg/L，Mn、Zn和Fe含量均超出安全饮用水标准。与其他肿瘤高发区饮用水中重金属含量对比发现该地Mn、Zn、Fe含量明显较高。 (2)土壤样品重金属全量进行测定，结果为土壤中Co、Cr、Cu、Mn、Zn、Ni、Fe含量的平均值分别为:6.56mg/kg、40.28mg/kg、21.86mg/kg、889.22mg/kg、86.16mg/kg、8.00mg/kg、75050.52mg/kg，Cu、Mn和Zn含量均超出该地土壤背景值，计算发现重金属含量均处于高度变异，表明该地区农田土壤重金属存在空间差异，说明其来源受到多种因素的影响，可能受到较多的外来污染。与我国其他肿瘤高发区进行对比后发现，研究区土壤重金属中Fe、Mn、Zn含量较高。 (3)植物样品（油菜）中重金属含量测定结果为:Co、Cr、Cu、Mn、Zn、Fe的平均含量分别是0.13mg/kg、0.72mg/kg、5.01mg/kg、67.38mg/kg、64.80mg/kg、80.87mg/kg。Zn和Fe含量超出国家食品安全标准，与其他肿瘤高发区对比发现，总体上表现出该地油菜中Mn、Zn和Fe含量较高。并且Mn和Zn的含量高出矿区（大冶）周边油菜中的含量。 (4)就河水中重金属与土壤中重金属含量进行了相关系数的计算，发现同种重金属河水和油菜中的含量并无显著相关性，说明土壤中重金属来源并不是河水中的重金属。同样，对土壤及油菜重金属含量进行了相关系数的计算后发现，土壤中Co及Cu与油菜中这两种元素的含量呈现出不同程度的正相关，说明这两种元素可以较好的在土壤及植物间进行迁移。在相关性分析的基础上，本文对该区域油菜的重金属富集系数进行了计算，结果分别为Zn(0.75)＞Cu(0.23)＞Mn(0.075)＞Co(0.020)＞Cr(0.18)，可以看出油菜对土壤Zn的富集较好。结合前面分析发现土壤和油菜中Zn含量均较高，说明该地油菜中Zn元素值得关注。 (5)本研究分别运用地累积指数法和潜在生态风险评价法对该区域土壤重金属的生态风险进行了评价。地累积指数计算结果为:Mn＞Zn＞Cu＞Cr＞Co＞Ni，对应地累积指数污染程度分级表发现该区域土壤重金属Co、Cr、Cu、Zn、Ni属于无污染，Mn为轻微污染。在考虑各重金属毒性系数的基础上，以当地土壤背景值为参比，潜在生态风险评价的结果为Cr、Mn、Ni、Cu、Zn四种元素的单项潜在污染系数均小于9，为低风险。综合两种评价方法的计算，可以得知该区域整体上土壤重金属生态风险较低。运用单项污染指数对饮用水（井水）及植物（油菜）进行单项污染指数的计算，对比污染分级标准可以发现饮用水中Fe、Mn和Zn存在不同程度污染，植物中Cr、Zn、Fe存在不同程度污染。(6)本文分别对该地土壤及饮用水源井水的重金属含量进行了健康风险评价，结果为:研究区土壤中重金属非致癌风险较小，但是Mn对于非致癌风险的贡献率极大。土壤中Ni和Cr元素存在致癌风险，将会对当地居民身体健康造成威胁。致癌风险系数也较高，建议对该地土壤进行进一步治理。同样对于饮用水（井水）进行健康风险评价，发现饮用水中Mn和Zn的非致癌风险均较小，其值均低于USEPA推荐的饮用水污染所导致的健康风险限值(1.0×10-4a-1)。

作者：

匡盈

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关键词：

肿瘤高发区环境介质重金属元素分布特征风险评估

授予学位：

硕士

学科专业：

自然地理学

导师：

方凤满

学位年度：

2019

学位授予单位：

安徽师范大学

语种：

中文

中图分类号：