城市搬迁场地重金属污染健康风险评估

　　摘要：采用氢化物发生-原子荧光光谱法与火焰-原子荧光光谱法的联用，对经过硝酸-双氧水-氢氟酸消解后的重庆市某钢管厂搬迁场地土样中的重金属元素进行含量分析。测定了其中Zn，Pb，Cu，Ni，Cr，Cd的含量。结果表明：1、3号点表层土样中Zn和Cu的含量超过《展览会用地土壤环境质量评价标准》，建议采取适当的治理措施后再进行土地开发。2、土壤中重金属的含量自上而下呈现递减的趋势。并根据场地未来的用途，危害人群和危害途径，采用致癌风险评价法与非致癌风险评价法相结合对场地的污染进行了健康风险评价。
　　关键词：搬迁场地，重金属污染，风险评价
　　污染场地是潜在的污染源，一旦发生污染事故，不仅后果严重，往往会造成恶劣的社会影响[1-7]。土壤是污染场地环境的主要组成部分，它具有将从地面进入其中的有毒有害物质进行部分净化的能力，未被净化的部分会在土壤的表层和亚表层积聚起来，因此它也是有毒有害物质的储藏库。对于多数重金属而言，其进入土壤后，首先被土壤中的颗粒物所吸附，经过一段时间的累积和迁移，最终在土壤表层和亚表层由上而下呈逐渐下降趋势。通常情况下，土壤中具有较高浓度和毒性的重金属物质可以经土壤由口腔摄入、皮肤吸收、呼吸摄入和饮用地下水等暴露途径进入人体并引起健康风险。因此场地中土壤重金属的含量常被用作判别场地环境质量的重要指标。
　　随着重庆市经济的快速发展与经济结构的调整，主城区的工业企业相继搬迁。原有的工业企业用地被逐步调整为居住用地或公建用地，用地性质发生改变，污染场地的治理问题备受关注。本文通过实验室对采集样品进行消解分析，并对重庆市某钢管厂搬迁场地中的重金属元素进行了精确测定，并用致癌风险评价法和非致癌风险评价法对重金属危害人类健康进行定量的评估。为在下一阶段中土地开发商作决策提供科学依据。
　　1材料与方法
　　1.1仪器与药品
　　实验仪器：分析天平，WR系列微波样品处理系统，SK-2002B型原子荧光光谱仪、PHS-3B型数字酸度计，以及各种玻璃仪器（各种规格烧杯、试剂瓶、量筒、容量瓶、移液管、玻璃棒、漏斗等)。实验中所用的玻璃器皿均在10%HNO3(v/v)中浸泡12小时，再用去离子水洗净。
　　所用药品主要有：待测元素的标准溶液（均为1mg/ml），浓硝酸，浓盐酸，双氧水，氢氟酸，硫脲，硼氢化钾，抗坏血酸，铁氰化钾等，其中浓硝酸、浓盐酸、双氧水为优级纯。
　　1.2样品收集与制备
　　布点：本实验采集的样品来自重庆市某钢管厂搬迁遗址，该厂具有近40年钢管生产的历史，场地四周为居民生活区，企业搬迁后原厂址已规划为居住用地。由于现场裸露的土壤不多，无法采用规范的布点方法，因此本次项目布点尽量选在生产车间内或临近的位置。
　　样品采集与制备：采样点分表层样和土壤剖面样。表层土采样深度0～20cm，剖面的规格为长1.5m，宽0.8m，深1.2m。挖掘土壤剖面要使观察面向阳，表土和底土分两侧放置。采样次序自下而上，先采剖面的底层样品，再采中层样品，最后采上层样品。测量重金属的样品尽量用竹片或竹刀去除与金属采样器接触的部分土壤，再用其取样。采回的样品在自然条件下风干，过20目筛，以便除去夹在其中的石块。过筛部分再用研钵磨细，过300目筛，1050C烘干备用。
　　1.3样品分析测定
　　样品的处理采用HNO3-HF-H2O2消解法，即取0.2g的样品，依次加入5mlHNO3，3mlHF，2mlH2O2，然后通过WR系列微波样品处理系统进行消解。消解液稀释后通过原子荧光光谱仪进行分析，用氢化物发生-原子荧光光谱法测定Pb、As、Cd元素的含量，用火焰-原子荧光光谱法测定Cu、Cr、Ni元素的含量。
　　1.4重金属污染健康风险分析
　　1.4.1确定评价场景
　　根据未来场地利用状况，场地平整后将用来建设居民住宅区，因此可参照国家环保总局发布的《展览会用地土壤环境质量评价标准》，Ⅰ类为：土壤直接暴露于人体，可能对人体健康存在潜在威胁的土地利用类型；Ⅱ类为：除Ⅰ类外的其他土地利用类型，如宾馆用地、绿化用地、商业用地、公共市政用地等。由于未来住宅区居民将是主要的暴露受体，土地利用类型为Ⅱ类。本文就场地未来的居住人群作出合理的假设。
　　参照美国环境保护局推荐的健康危害评价中常用的人体暴露参考值，可对未来场景中的人群个体进行合理的假设：成人－70Kg；寿命－75a；外露体表面积－0.20m3；呼吸量－10m3.d-1；饮水量－1.4L.d-1；食物摄入量－2000g.d-1。
　　查得USEPA于2002发布的成人人体行为参数：地表灰尘重金属暴露水平（C）—平均值；通过食入途径的百分率（IngR）－200mg.d-1；成人吸入频率（InhR）—20m3day-1；暴露频率（EF）－180day.year-1；暴露时间（ED）－24year；暴露皮肤表面积（SA）－5700cm2；皮肤黏着度（SL）－0.07mg.cm-2.day-1；皮肤吸收因子（ABS）－0.001；地表灰尘排放因子（PEF）－13.6×l09；平均暴露时间（AT）：非致癌物－暴露时间×365，致癌物－70×365。
　　1.4.2剂量-效应分析
　　污染物质对人体产生的不良效应以剂量-反应关系表示[2;5]。对于非致癌物质如具有神经毒性、免疫毒性和发育毒性等物质，通常认为存在阈值现象，即低于该值就不会产生可观察到的不良效应。对于致癌和致突变物质，一般认为无阈值现象，即任意剂量的暴露均可能产生负面健康效应。得到污染物质的浓度后，根据暴露途径和人群特征来计算暴露剂量，暴露剂量以单位时间单位体重与人体暴露的污染物的量来表示（mg.kg-1.d-1）。
　　对于非致癌物质，相对于受体来说，污染物的暴露水平，从0到一定的范围，将每日剂量除以参考剂量，得到风险商，即为该物质的非致癌危害指数（HQ）。对于致癌物质，则要用暴露剂量乘以相应的致癌斜率因子SF，得到致癌风险（Risk）[3;4]。有如下计算公式：
　　非致癌危害指数：HQ=E／RfD①
　　非致癌总危害指数：HI=∑HQi②
　　致癌风险：Risk=LADD×SF③
　　致癌总风险：(Risk)T=∑（Risk）④
　　其中，E为非致癌物质暴露剂量，RfD为参考剂量，HQ为风险商，即各暴露途径中单个污染物的非致癌危害指数(HazardQuotient)。非致癌总危害指数HI为多污染物多暴露途径综合的非致癌总风险，为各污染物质HQ之和。其数值表示风险的大小。当小于l时，认为风险较小或可以忽略，大于1时，则认为存在非致癌风险。LADD为人体终生暴露于致癌物质的单位时间单位体重的平均日摄取剂量(mg.kg-1d-1)，RfDing指的是经手一口摄入途径每日剂量，RfDinh指的是吸入途径暴露每日剂量，RfDdermal指的是皮肤接触暴露每日剂量，SF为致癌斜率因子(mg.kg-1d-1)，Risk为致癌风险，表示人群癌症发生的概率；致癌总风险(Risk)T为多种致癌风险值之和。如果致癌风险值在10-6～10-4之间，就认为该物质不具各致癌风险。

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