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秦岭是我国重要的生态环境保护区。近些年来随着经济以及城镇化的迅速发展,秦岭南北麓地区的工业、农业、旅游业发展规模越来越庞大,盲目开荒、陡坡耕种、矿业开矿、居民能源消耗的变化和由此产生的环境污染问题也逐渐显现。有害金属是一种难降解、迁移性强的持久性污染物,广泛存在于自然界的水体、土壤、灰尘、植物等不同介质中,并通过食物链在动物体内积累,从而对人体和生态系统造成危害。秦岭是我国重要的生态屏障和生态空间,因此,系统地探究秦岭南北麓农村地区居民能源消费结构的变化及其人类活动对水土生态环境的污染和风险,将对保护“大秦岭”、实现“美丽乡村”、“陕西省农村环境连片整治”建设计划实现等提供基础数据依据。本研究选择秦岭南北麓区县农村村镇为研究区域(西安市蓝田县、周至县,汉中市勉县、城固县,安康市旬阳县,商洛市洛南县共计4市6县14个村镇),采集174个饮用水水样,191个地表灰尘样品,151个燃料样品和940份家庭能源消耗调查问卷。通过分析农村家庭能源结构和变化特征,探究农村水土环境有害金属的含量分布、累积特征和人群暴露风险,阐明农村能源消耗结构变化与农村水土环境质量变化的关系特征。主要结论如下:(1)秦岭南北麓14个村镇饮用水中,除安康旬阳县的三个村镇以外其他1 1个村镇NO3-浓度均超过了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)标准上限值10 mg/L,北麓蓝田县和周至县四个村镇(LT-HJX、LT-XZ、ZZ-QH、ZZ-XFT)有害金属Co、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Sb、Zn均未超标,南麓汉中、安康、商洛的10个村镇(LN-SL、LN-JC、LN-LK、MX-XBP、MX-FC、CG-XJM、CG-EL、XY-XH、XY-CY、XY-MW)中Cr、Cd、Ni、Sb、Pb均有不同程度的超标,水体有害金属污染程度整体呈现出安康>商洛>汉中>西安的特征。非致癌物Cu、Ni、Pb、Sb、Zn对人体引发的非致癌风险较小,风险指数处于1.0E-09至5.0E-08范围内,属于人体可接受范围。致癌物Cd和Cr通过饮用水引发的致癌风险指数均已超过了五大国际健康组织推荐的人体可接受水平,对人体健康造成了一定的威胁。(2)地表灰尘中 As、Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、Sr、Zn十一种金属在13个村镇中均不同程度地超过了陕西省土壤背景值,其中Co、Pb、Zn的超标程度为1 1种有害金属中最高,安康旬阳县三个村镇超标最严重。11种有害金属的污染负荷指数均处于1~2之间,属于轻度污染,呈现出旬阳县曼湾村>旬阳县赤岩村>洛南县景村>勉县福川社区>勉县小白坡村>旬阳县小河村>蓝田县小寨村>周至县西凤头村>蓝田县惠家斜村>城固县许家庙村>周至县青化村>洛南县灵口社区>城固县二里村的特征。元素As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr、Zn引发的非致癌风险,对于成人风险指数均小于1,为人体可耐受范围;但儿童的非致癌风险指数均大于1,超过了人体可接受程度,威胁到了儿童的身体健康。As、Co、Cr、Ni引发的致癌风险,对于成人只有旬阳县三个村镇的风险指数已超过10-4,对于儿童除城固县二里村以外的12个村镇均大于10-4,对儿童和成人身体产生健康隐患,应引起重视。(3)通过对秦岭南北麓14个村镇入户调查居民能源消耗结构得出,秦岭南北麓农村地区居民多数以煤、柴为燃料在室内燃烧进行做饭、取暖活动。依据14个村子年燃煤量和陕西省民用煤块燃烧排放因子,预估出14个村镇燃煤释放的有害金属中Zn、Pb、Mn为主要元素,与秦岭南北麓灰尘中有害元素Zn和Pb超标严重相对应。Cr和Ni的释放量在有害元素中仅次于Zn、Pb、Mn,这与蓝田、周至县部分水样Pb和Ni超标,汉中勉县和城固县村镇Ni元素轻度超标,安康旬阳县三个村镇饮用水样品中Cr、Ni超标有着密切的关系,由此说明秦岭南北麓灰尘、水体中有害元素的来源之一即为燃煤释放的有害金属。相关研究也表明燃煤以及燃烧树木、秸秆等均会产生有害金属附着在烟尘颗粒和底灰中,从而进入大气、水体、土壤灰尘环境中。