典型礦區(qū)周邊重金屬污染及居民健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)——以湖南省蘇仙區(qū)為例.pdf

1、隨著社會的不斷進(jìn)步，全球人口的數(shù)量急劇增長，人類正以前所未有的規(guī)模和強(qiáng)度開發(fā)和利用各種資源，不可避免地帶來諸多環(huán)境問題，其中重金屬污染是最受人們關(guān)注的環(huán)境問題之一。有環(huán)境醫(yī)學(xué)研究的學(xué)者認(rèn)為，人類呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及微量元素濃度異常等健康問題在空間上的分布與環(huán)境要素理化性質(zhì)的改變不無關(guān)系。所以弄清礦區(qū)周邊重金屬污染與當(dāng)?shù)鼐用窠】碉L(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系，對今后區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境治理和居民疾病預(yù)防有著重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。
　　本論

2、文主要對湖南省蘇仙區(qū)土地利用變化、重金屬污染現(xiàn)狀、居民健康風(fēng)險(xiǎn)以及重金屬污染與居民死亡率關(guān)系等相關(guān)問題進(jìn)行研究，旨在通過對蘇仙區(qū)礦區(qū)周邊環(huán)境重金屬污染與居民健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)相關(guān)性的研究，從而為今后預(yù)防重金屬污染及其對人體健康的影響奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果分述如下:
　　1.金屬礦區(qū)與土地利用和人口分布變化的研究
　　在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的進(jìn)程中，金屬采礦業(yè)、土地利用變化和人口分布之間形成了循環(huán)的正反饋關(guān)系。
　　蘇仙區(qū)金屬采礦業(yè)發(fā)

3、展迅速，目前已形成集采礦、冶煉和金屬加工為一體的礦冶加工區(qū)布局。蘇仙區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)擁有的金屬礦區(qū)面積差異較大，但由于采礦業(yè)的持續(xù)發(fā)展，各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)也均在不同程度上受到影響，促進(jìn)土地利用類型之間的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出。1990-2010年間蘇仙區(qū)和金屬礦區(qū)5km緩沖區(qū)內(nèi)都表現(xiàn)出林地、草地和耕地減少，建設(shè)用地增加的趨勢，金屬礦區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)用地增加的趨勢更加明顯。在林地不斷減少的同時(shí)，耕地面積也開始大面積減少，這些現(xiàn)象都體現(xiàn)了金屬礦區(qū)與土地利用變化之間的密切聯(lián)系，

4、以及采礦業(yè)對于居住地和工業(yè)用地的吸引。
　　金屬礦區(qū)緩沖區(qū)內(nèi)，平均人口密度在1-3 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)，隨著緩沖距離的增加而增長;在3-10 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)，隨著緩沖距離的增加而下降。1990-2010年間人口大于2000人的行政村主要分布在蘇仙區(qū)中西部近城區(qū)、南部平原地區(qū)和北部平原地區(qū)。人口增長率較大的行政村多集中分布在蘇仙區(qū)北部平原地區(qū)、中西部市區(qū)附近，而南部B冶煉區(qū)附近地區(qū)和中部A采礦區(qū)附近1-3 km的緩沖區(qū)內(nèi)，人口增加的

5、趨勢也十分明顯。
　　2.研究區(qū)重金屬污染現(xiàn)狀及空間分布研究
　　由于蘇仙區(qū)采礦歷史悠久，尤其是最近20年間采礦業(yè)發(fā)展十分迅速，使得在整個(gè)蘇仙區(qū)所采集的土壤、灰塵和作物樣品中，重金屬的含量處于一個(gè)較高的水平，特別是3個(gè)功能區(qū)中A、B、C區(qū)附近的樣品中As和Cd的濃度水平尤為突出，Pb的含量次之，同時(shí)重金屬的濃度水平隨著3個(gè)功能區(qū)緩沖區(qū)距離的增加呈現(xiàn)不斷減少的趨勢。在耕地土壤中As和Cd兩種重金屬濃度的最大值分別超過《土壤環(huán)境

6、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)的10倍以上。說明蘇仙區(qū)3個(gè)功能區(qū)一定范圍內(nèi)土壤受到As和Cd的污染相當(dāng)嚴(yán)重，這可能與研究區(qū)的土壤pH值呈酸性(pH＜6.5)有關(guān);同時(shí)土壤中Pb的含量已經(jīng)超過了《土壤質(zhì)量環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)(300 mg/kg)。整體上蘇仙區(qū)3個(gè)功能區(qū)的污染風(fēng)險(xiǎn)等級處在一個(gè)較高的風(fēng)險(xiǎn)水平，從空間污染程度來看4種重金屬污染情況與3個(gè)功能區(qū)的距離成反比，蘇仙區(qū)中部山區(qū)的采礦區(qū)A，污染程度最高，而對照區(qū)D區(qū)，污

7、染等級相對較低。其中灰塵重金屬的濃度水平和風(fēng)險(xiǎn)等級相比更為突出，說明在受到采礦業(yè)污染的同時(shí)，周邊其他工廠企業(yè)和汽車尾氣的排放對其也存在一定的影響。
　　3.研究區(qū)居民重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究
　　通過危害鑒別、劑量-效應(yīng)關(guān)系評價(jià)、暴露評價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)表征的四步法建立了金屬礦區(qū)周邊居民健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)模型，計(jì)算了居民不同攝入途徑的健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)蘇仙區(qū)居民的健康風(fēng)險(xiǎn)定量評價(jià)，并分別計(jì)算了不同途徑和不同種類重金屬的貢獻(xiàn)度。重金屬暴

8、露接觸對人體的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果表明，通過飲食攝入、灰塵暴露進(jìn)入人體的重金屬元素的非致癌風(fēng)險(xiǎn)的總THQs（靶標(biāo)系數(shù)）值，3個(gè)功能區(qū)中重金屬As、Pb、Cd的THQs遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，這表明蘇仙區(qū)功能區(qū)內(nèi)的居民通過飲食和灰塵攝入重金屬對其健康存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。而對于致癌風(fēng)險(xiǎn)，鑒于國際上只有針對As和Cd通過呼吸攝入灰塵的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在本研究中通過呼吸攝入灰塵重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)在10-8～10-7范圍，低于癌癥風(fēng)險(xiǎn)閾值范圍10-6～10-4，但其他途徑的致癌風(fēng)

9、險(xiǎn)尚不明確，故致癌風(fēng)險(xiǎn)仍然不能忽視。同時(shí)，所有數(shù)據(jù)均顯示兒童的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)要高于成人，故兒童所承受的健康風(fēng)險(xiǎn)還要更高。重金屬總非致癌風(fēng)險(xiǎn)大小為:Cd＞Pb＞As＞Cu?？臻g范圍上，健康風(fēng)險(xiǎn)大小為:A區(qū)＞C區(qū)＞B區(qū)＞D區(qū)。
　　4.研究區(qū)居民死亡率與金屬礦區(qū)的空間相關(guān)性研究
　　蘇仙區(qū)主要存在3個(gè)高死亡率的熱點(diǎn)地區(qū)，分布在A采礦區(qū)、B冶煉區(qū)和C加工區(qū)周邊。對蘇仙區(qū)礦區(qū)整體設(shè)立緩沖區(qū)，發(fā)現(xiàn)隨著緩沖距離的不斷增加，死亡率偏高的村子數(shù)量

10、所占的百分比不斷減少。緩沖區(qū)2km范圍內(nèi)，死亡率偏高的村子高度集中，這也正是重金屬濃度高的地區(qū);當(dāng)緩沖區(qū)的距離設(shè)置為7km時(shí)，死亡率偏高的村子個(gè)數(shù)占緩沖區(qū)內(nèi)村子個(gè)數(shù)的50％，重金屬濃度也隨之降低，此時(shí)緩沖區(qū)內(nèi)的人口數(shù)量已經(jīng)超過了蘇仙區(qū)農(nóng)村人口的一半以上;緩沖區(qū)超過7km后，隨著距離增加死亡率偏高村子所占比例變化不明顯。每個(gè)污染區(qū)對死亡率的影響符合一定的指數(shù)模型，同時(shí)對居民死亡率范圍的影響與采礦區(qū)、冶煉和加工廠的規(guī)模和重金屬的種類存在一定

11、的關(guān)系。距離礦區(qū)越近，受到污染的可能性越大，從而使居民的健康風(fēng)險(xiǎn)大大提高。
　　蘇仙區(qū)居民肺癌和肝癌2種腫瘤的死亡空間分布在3個(gè)功能區(qū)附近存在聚集性，并且男性居民的聚集性更加明顯。當(dāng)緩沖區(qū)半徑較小時(shí)，由于距離采礦冶煉場區(qū)距離太近，居住在附近的居民數(shù)量稀少，居民患腫瘤死亡人數(shù)也較少。隨著緩沖區(qū)半徑的不斷擴(kuò)大，緩沖區(qū)范圍內(nèi)的居民數(shù)量不斷增加，同時(shí)居民腫瘤死亡人數(shù)也不斷上升。當(dāng)緩沖區(qū)的距離設(shè)置為5km時(shí)，緩沖區(qū)范圍內(nèi)男性居民肺癌死亡數(shù)、