摘要
过去几年，重金属污染问题日益突出，对土壤环境和人体健康造成了极大的威胁，因此，研究土壤中重金属污染的来源和风险评估至关重要。本研究以广东省高岗地区为研究对象，测定了不同土地利用类型的土壤中重金属 Cu、Pb、Zn、Hg、Mo、Ni、Cd、As和 Cr的含量和 pH、N、P、K、铵态氮、有效磷、速效钾和有机质等基本理化性状；结合秩相关分析和主成分分析对土壤重金属污染进行来源解析，利用地统计学中的克里金插值法对源解析结果进行验证；采用富集因子法、单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积污染指数法和潜在生态危害指数法，系统地评价研究区不同土地利用土壤的重金属污染程度；并参照不同人群的行为方式，采用健康风险评估模型对高岗地区不同人群进行健康风险评估，定量不同污染来源对人体健康风险的贡献率。得出以下主要结论： （1）研究区土壤中 pH 平均值为 5.02，有机质含量平均值达 2.54%，整个研究区域的土壤以强酸性为主，总体上土壤有机质丰富，土壤总钾含量较高与地质条件有关。土壤 pH 值与重金属 Pb、Hg、Cd 呈极显著正相关，土壤总有机质含量与土壤内重金属Cu、Pb、Zn、Hg、Ni、Cd、As和Cr含量呈极显著正相关。 （2）将研究区土壤中元素的背景值与广东省土壤中元素的平均值对比，发现 Cu、Pb、Zn、Hg、Ni和 Cd的背景值大于广东省的平均水平，Mo、As和 Cr的背景值低于广东省的平均水平。与全国土壤中元素的平均值对比，Pb 的背景值大于全国的平均水平，Cu、Zn、Hg、Mo、Ni、Cd、As 和 Cr 的背景值低于全国的平均水平。研究区土壤重金属含量分布不均匀，且所有元素含量平均值均大于重金属背景值，在研究区表层土壤中有富集趋势。As的变异系数为1.15，变异水平极高，呈现显著的空间异质性和非自然源的离散，说明该区域的 As 污染受人为干扰较为严重。 （3）Cu、Ni、As和Cr相互呈极显著正相关，Zn和Cu、Ni、Cr显著正相关；Hg、Cd相互之间极显著相关，Zn和 Cd相关程度较高，Pb和 Mo不与任何重金属元素显著正相关。结合主成分分析和克里金插值法综合分析，得出第一主因子Cu、Zn、Ni、As、Cr来源于地质背景，其中 As还受到地势低和河流冲击的共同作用；第二主因子Hg、Cd来源于农业活动；第三主因子Pb来源于交通排放；第四主因子Mo来源于地质背景，部分区域Mo还受到河流搬运和迁移的影响。 （4）研究区土壤中的单因子污染指数均小于 1，处于无污染水平。As 的综合污染指数为 2.04，达到轻污染，土壤已经开始受到污染。同时，由于 As 的地累积污染指数最高，研究区整体 As 污染达到轻度水平，其他重金属在全研究区为无污染。由于Cd和Hg具有较高的毒性系数，相比于其他金属，这两种金属的风险水平更高。轻微的重金属综合潜在生态风险程度说明研究区的生态系统存在一定的潜在风险。 （5）从不同土地利用类型来看，土壤中大部分重金属的内梅罗综合污染指数均小于 0.7，处于安全水平，土壤很清洁。水田区和果园区的土壤重金属的地累积污染指数大体上均小于 0，区内整体上无污染。旱地区和林地区内，有近一半的 As 采样点土壤受污染。除水田区外，其余功能区土壤中的综合潜在生态风险指数RI绝大部分小于150，处于轻微潜在生态风险水平。 （6）在所有人群中（成人和儿童），4 种土地利用类型 8 种重金属的单项非致癌风险指数（HQ）和非致癌健康风险总指数（HI）均小于 1，不存在非致癌健康风险；对于成年人而言，Cd元素在4种土地利用类型中不存在致癌健康风险， Ni、As和 Cr存在可接受致癌健康风险。对于儿童而言，Cd、As和 Cr元素在 4种土地利用类型中存在可接受致癌健康风险，Ni 元素除在果园区致癌健康风险可接受外，在其它功能区对儿童的致癌风险均超过可接受水平。 （7）从暴露途径来看，重金属的总非致癌风险指数和总致癌风险指数均为经口摄入＞皮肤接触＞呼吸吸入，经口摄入是人体非致癌风险与致癌风险的最主要暴露途径。从不同土地利用类型来看，不同重金属对成人和儿童造成的健康风险有一定的差异。从单一污染物来看，As、Pb 和 Cr 是各土地利用类型土壤中非致癌风险最大的 3 个贡献因子。而 4 种土地利用类型中的致癌风险指数均表现为Ni＞Cr＞As＞Cd，Ni和Cr是人体致癌风险的主要来源。
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