老挝万象城市土地利用的多氯联苯和重金属水平:残留、来源和风险评估

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dddnnn111111
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本研究旨在评估老挝万象市土壤中多氯联苯及重金属的赋存特征、源解析及风险研究。根据不同的土地利用类型,在城市30个地点的路边随机采集土壤样本,其中包括4种土地利用类型:城市中心区(IU-内城区);市郊区(OU-外城区);城市稻田区附近的场地(AA-农业区);工厂和制造区附近的场地(IZ-工业区)。通过测定PCBs的浓度水平和同系物分布,对该市各点的多氯联苯污染程度以及四种土地利用类型的多氯联苯分布进行研究。主成分分析(PCA)结果表明多氯联苯来源的显著积累;毒性当量研究表明其对人体健康存在较大的潜在危害。对于重金属,采用地质累积指数(Igeo)、污染因子(CF)、污染负荷指数(PLI)等数学模型,确定人类活动对土壤的污染程度。为了评估致癌和非致癌风险对儿童和成人可能产生的健康风险,根据研究区域重金属水平,采用危害指数、危害商(HQ/HI)和癌症总风险(TCR)来评估潜在的健康风险。老挝多氯联苯主要来源于电力设备和变压器、电容器中的液压油。然而,目前有关土壤中多氯联苯污染的研究却很少。本研究对万象市土壤中多氯联苯的相关研究,可为城市生态可持续研究和政策制定提供重要参考依据。研究结果表明,多氯联苯在自然环境中,尤其是城市表土受到污染较为严重。在本研究中,在万象土壤的所有样品中检测到17种多氯联苯同系物(PCB28、52、77、81、101、105、114、118、123、126、138、153、156、157、167、169和180),总浓度范围为n.d(未检出)至333.17 ng/g(干重),总平均值为65.24 ng/g(±89.36 ng/g)。将本研究与其他国家进行比较结果表明,万象市土壤中多氯联苯污染水平相对较低,城市中心区多氯联苯分布污染水平高于其他地区。在所有PCB同系物中,70%以上的PCB是低氯同系物,如tri-CBs、tetra-CBs和penta-CBs。主成分分析(PCA)研究表明,低氯化同类是万象土壤中多氯联苯的原始来源。且PCBs在电气设备和变压器中得到了广泛的应用。低氯化同类化合物(如CB81、-123、-77、-118、-114、-153、-138、-101)的主要来源为本地源,研究发现PCB同源物CB126、-156、-157、-167与工业应用中常用的PCB混合料有关。此外,由于二恶英类多氯联苯的含量超过了环境质量标准限值,对人类健康存在高潜在风险。对万象土壤中11种二恶英样多氯联苯的毒性当量研究表明,老挝万象土壤样品中2,3,7,8-多氯联苯和二苯并呋喃PCDD/Fs对环境存在潜在危害,TEQ总量为0.5765 ng/g,PCB169和PCB126是毒性最高的同类。将观察到的可耐受每日摄入TEQ与加拿大标准公共卫生安全国际机构的摄入量进行了比较,该标准规定,每日可耐受摄入量的值必须为(1-4 pgTEQkg-1d-1),儿童的生命平均每日剂量(LADD)值在限制范围内,成人的寿命平均剂量值小于有限值。本研究选择该地区可能受到污染的7种重金属目标元素进行研究。土壤中镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镍(Ni)、锰(Mn)等重金属的平均含量分别为1.40(mg/kg)、40.87(mg/kg)、32.92(mg/kg)、37.21(mg/kg)、197.64(mg/kg)、18.43(mg/kg)、313.71(mg/kg)。锌、锰含量最高,分别为 197.64(mg/kg)和 313.71(mg/kg)。本研究将镉、铜、铬、铅、锌、镍等6种金属的浓度与邻国标准值和荷兰标准值进行了比较,发现老挝的重金属浓度水平与本地区国家相当,在国际标准值范围内。土壤样品中7种金属(Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni、Mn)的污染因子(CF)均为低至中度污染,Cd、Cr、Ni、Mn的CF值均小于1(CF<1)。然而,Cd和Zn均大于1,小于3(1<CF<3),表明土壤属于中度污染。结果表明,研究区土壤中大部分金属未受污染。各采样点半数以上的污染负荷指数(PLI)值小于1,仅部分采样点受到重金属污染。PLI结果表明,污染源主要分布在市中心区和居民区。老挝万象土壤重金属HQ和HI值表明,研究区不存在非致癌风险。与成人相比,儿童更可能具有非致癌风险,因为摄入的污染物量较高,并且对污染物的耐受水平较低。Mn表现为最高的非致癌风险,儿童和成人的HQ值最高,而Zn表现为最低的非致癌风险,儿童和成人的HQ值最低。致癌元素的癌症风险被视为安全限值,因为所有计算的CRs和TCR都在阈值限值(1×10-6到1×10-4)范围内。
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