摘要
土壤资源是人类生产生活中最为重要的资源之一。随着社会经济的高速发展，城镇化和工业化速度逐渐加快，人类向周围环境排放大量有毒有害物质，远超出环境容量，生态环境遭到严重破坏。重金属污染物具有难降解，易积累等特点，容易汇集在土壤中，从而导致耕地土壤质量下降，耕地永续利用受到威胁。此外，土壤中重金属元素会通过植物根系进入植物中，导致植株病变，产量下降，甚至通过食物链进入人体，严重危害人体健康。据《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境尤其是耕地和工矿业废弃用地重金属污染严重，其中耕地重金属超标样点占耕地总样点数80％以上，耕地土壤重金属污染问题受到社会各界高度关注。 海沟河小流域位于松嫩平原南端黑土带边缘，距离省会哈尔滨16km，优良的土壤地势和区位条件，使得小流域内农业开发和城乡建设活动剧烈，完整的流域边界使得其耕地土壤重金属研究具有代表性和典型性。在流域内采集136个表层土壤样品，测定土样中Cu、Pb、Zn、Hg、As、Cd、Ni、Cr8种重金属含量，以此为基础，采用单因子污染指数、内梅罗综合污染指数、地积累指数、Hankson潜在生态风险模型、US_EPA框架下人体健康风险评价模型及GIS空间分析等模型方法，剖析小流域内土壤重金属累积特征、污染风险与空间分布，以期为后续耕地产能提升、农业生产和耕地可持续利用决策等提供科学依据。研究的主要结论如下: (1)以黑龙江省土壤中各元素的背景值为参照对象，对流域耕地土壤的重金属污染和积累特征进行分析。结果表明:流域土壤中8种重金属Zn、Ni、Hg、Pb和Cd都超过了黑龙江省土壤背景值;8种重金属均属于中等程度变异;普通克里金插值结果表明，重金属含量高的样点多集中在研究区的西北部地势低洼的流域出口处、公路两旁和建制镇周围，表明小流域水文地质条件及人类活动极大影响重金属在土壤中积累。 (2)单因子污染指数表明，8种重金属的污染程度从大到小的顺序为Cu-0.829、Zn-1.033、Hg-1.923、As-0.009、Pb-1.016、Cd-2.628、Ni-1.008、Cr-0.849;内梅罗综合污染指数揭示研究区处于轻度污染-中度污染水平;地积累指数表明8种重金属元素污染程度由高到低的顺序为Cd(0.748)＞Hg(0.244)＞Pb(-0.572)＞Ni(-0.621)＞Cr(-0.857)＞Zn(-0.894)＞Cu(-0.926)＞As(-7.620);可见研究区已出现轻度-中度重金属污染，其中Cd和Hg污染程度较重。 (3)潜在生态风险评价结果表明:流域土壤中重金属对生态环境的综合风险指数RI为172.829，对环境存在中等程度的生态威胁，其中Hg和Cd对环境的威胁最大，处于较强级别的样点数占比分别为47.06％和39.71％;综合生态风险指数的插值结果表明，流域的西北角对周边的生态环境威胁较大，这与研究区西北区域的地势关系密切，林地周边土壤中重金属对生态环境的威胁相对较小。 (4)健康风险评估结果表明:经口摄入土壤的暴露途径对人体健康危害最大;流域土壤中重金属对周边人群不存在非致癌风险;所评价重金属中仅有As、Cr，Cd及Ni具有致癌斜率，对人体具有致癌效应，其对成人和儿童的致癌风险由高到低均为Cr＞Ni＞Cd＞As，其中Cr与Ni均超出人体所能接受的最大范围，对人体健康造成严重威胁，且儿童对于重金属的敏感程度更高，风险值高于成人。
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