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一直以来,有色金属冶炼活动被认为是重金属最重要的人为排放源之一。我国有色金属冶炼厂众多,对周边地区土壤造成了严重的重金属污染,并对人群健康形成极大威胁。湖北省大冶市矿产资源丰富,该地区长期的矿冶活动引起了严重的重金属污染,并已显现出初步的人体健康受损效应。为研究大冶有色冶炼区土壤重金属污染现状,分析了研究区Co、Zn、Mn、Ni、Cu、Pb、As、Cr、Cd和Sb这10种土壤重金属含量水平,采用富集因子法、污染负荷指数法、地统计方法分析该区域土壤重金属污染特征与空间分布;结合相关性分析和正定矩阵因子分析模型对金属污染来源进行解析;并运用潜在生态风险评价模型和人体健康风险模型对研究区土壤重金属进行生态风险评价和健康风险评价。本论文取得以下研究结果:(1)冶炼区周边土壤重金属Co、Zn、Mn、Ni、Cu、Pb、As、Cr、Cd和Sb的平均含量分别为17.85、244.22、625.15、28.76、273.51、75.03、30.77、61.89、3.24和3.78 mg/kg。其中,Co、Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb的平均含量均高于湖北省土壤背景值,分别是背景值的1.16、2.92、8.91、2.81、2.50、19.04和2.29倍。不同土地利用方式下土壤重金属的含量存在差异,建设用地土壤中Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb的含量显著高于农用地和自然用地,表明这6种重金属受人为活动的影响较大。Co、Mn、Ni和Cr的含量在不同土地利用方式之间的差异并不显著,表明人为活动对这4种重金属的影响较小。剖面土壤中重金属含量分布显示Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb明显在表层富集,含量从表层(20 cm)到次表层(40 cm)明显降低,之后随着深度的增加,含量逐渐降低。说明这6种重金属在表层累积,可能主要来源于冶炼等人为活动。Co和Mn的含量随着深度的增加而升高,说明Co和Mn主要来自与成土母质等相关的自然来源。Ni和Cr的含量在各层之间变化不大,说明这2种重金属受人为活动的影响较小,可能主要来源于自然来源。运用富集因子法和污染负荷指数法对研究区土壤重金属进行污染评价。结果显示研究区土壤重金属Zn、Cu、Pb、As、Cd和Sb富集明显,尤其是Cd和Cu的富集水平极高,污染极为严重;污染负荷指数显示研究区整体处于严重污染,其中,中度污染和严重污染等级的样点数占总点位数的76.71%。(2)研究区土壤重金属的块基比大小依次为As>Pb>Cu>Cd>Zn>Sb>Co>Mn>Ni>Cr。Mn、Ni和Cr的块基比分别为0.248、0.230和0.191,空间自相关性较强,受空间结构性因素的影响较大;As、Pb、Cu、Cd、Zn、Sb、Co的块基比分别为0.684、0.574、0.541、0.529、0.517、0.436和0.344,空间相关性中等,受人为随机性因素影响较大。研究区土壤中重金属Co、Cu、As、Cd、Sb分布较为一致,高值区主要都位于冶炼厂附近;Pb和Zn的空间分布相似,高值区位于冶炼厂周围以及研究区中部主要道路附近;Mn、Ni、Cr的空间分布与上述重金属有所差异,高值区范围小,且较为随机。(3)通过富集因子分析、空间分布特征分析、相关性分析和PMF模型对研究区土壤重金属的来源进行定量识别,结果可知研究区土壤重金属主要有4个来源因子。Cu、Cd和As主要来自于施用农药、化肥等相关农业活动;Zn和Pb主要由交通排放源贡献;Co、Mn、Ni和Cr主要来源于受成土母质等因素影响的自然来源;Co、Cu、As、Cd和Sb的来源与冶炼活动及合金加工、电镀等其他工业活动有关。四个来源因子的贡献率分别为12.14%、23.07%、33.46%和31.33%。人为活动是研究区土壤重金属来源的主导因素,占重金属来源总贡献率的66.54%。(4)潜在生态风险评价结果显示,Cd的单项潜在生态风险指数均值(488.91)最大,达到了极高生态风险水平,Cu(44.55)次之,达到中等生态风险水平,而Co、Zn、Mn、Ni、Pb、As、Cr和Sb的单项潜在生态风险指数均值均小于40,属于轻微生态风险。研究区的综合生态危害指数平均值为598.87,达到高生态风险级别。研究区生态风险的主要贡献因子是Cd,贡献率高达81.64%,需要引起重视。轻微、中等、较高和高这4个风险等级的样点比例分别为6.85%、27.40%、16.44%和49.31%。(5)研究区成人和儿童的非致癌总风险指数THI分别为0.23和2.06,表明冶炼区周边土壤重金属对儿童造成了显著的非致癌健康风险,而对成人造成的非致癌健康风险尚在可接受水平。经口摄入是两个群体非致癌健康风险的主要暴露途径。As对成人的非致癌风险贡献最大,As、Pb、Cr对儿童的非致癌风险影响均较大,尤其是As对儿童健康造成的影响。成人和儿童总致癌风险指数TCRI分别为4.34E-05和9.08E-05,均处于人体可耐受的致癌风险,但儿童的TCRI值已临近阈值(1.00E-04),需要引起重视。经口摄入是两个群体As、Cr和Cd致癌风险的主要暴露途径。As和Cr对成人和儿童总致癌风险的贡献极大,是主要的致癌风险因子。结合PMF模型和健康风险模型来量化各来源的健康风险,结果显示,因子4冶炼为主的工业活动是研究区非致癌风险和致癌风险的主要贡献来源。本研究的结果可为大冶有色冶炼区土壤重金属的污染防治、工农绿色生产以及人群健康保护提供科学依据,同时也可为国内其他有色冶炼区的生态文明建设提供参考。