典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

丁祥; 袁贝; 杜平; 刘虎鹏; 张云慧; 陈娟

doi:10.13745/j.esf.sf.2023.11.46

地学前缘 ›› 2024, Vol. 31 ›› Issue (2) : 31 -41. DOI: 10.13745/j.esf.sf.2023.11.46

场地土壤污染机制与风险管控

典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

丁祥 ² ,
袁贝 ¹^,³ ,
杜平 ¹^,^* ,
刘虎鹏 ¹^,³ ,
张云慧 ¹ ,
陈娟 ¹

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Heavy metal accumulation in soils of a typical mining community: Driving factors and probabilistic health risk assessment

Xiang DING ² ,
Bei YUAN ¹^,³ ,
Ping DU ¹^,^* ,
Hupeng LIU ¹^,³ ,
Yunhui ZHANG ¹ ,
Juan CHEN ¹

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摘要

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_geo)评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析土壤重金属的潜在来源,进一步应用冗余分析探索土壤重金属累积的环境驱动因子,借助健康风险评估模型量化土壤重金属的风险水平。I_geo结果显示,Cd污染处于中度污染水平,Cu、Pb和Zn污染处于轻度污染水平。依据PMF模型确定研究区域土壤重金属存在4个可能的污染来源,结合相关分析和区域特征,判断污染来源包括铅锌矿采选和冶炼源(Cd和Pb)、自然源与铜矿采选和冶炼的混合源(Cr、Ni、Cu和Pb)、有色金属冶炼排放源(Hg)、金矿采选和冶炼源(As),其中自然源和铜矿采选、冶炼的混合源是最主要的来源(70.10%)。冗余分析进一步明确,阳离子交换量、含水率和企业距离是土壤重金属累积的关键驱动因子。从健康风险评估结果来看,研究区域土壤重金属对儿童存在不可接受的致癌风险(概率为15.21%),对成人的致癌风险以及对儿童和成人的非致癌风险处于可接受风险水平。值得注意的是,As是研究区域主要的致癌因子,致癌风险的95%分位值(1.75×10^-4)超过可接受风险阈值1×10^-4。上述研究结果可为研究区域土壤重金属的优先管控和污染防治提供数据支撑。