基于GIS的县域土壤重金属健康风险评价_以浙江省慈溪市为例_刘庆

评价体系［４］。２０ 世纪 ９０ 年代， 我国开始了以介绍和应 ５５ｋｍ， 南 北最宽处约 ３０ｋｍ， 全境总 面 积 １７００ 多 ｋｍ２，
用国外研究成果为主的环境风险评价研究 ， 而对场地 陆域面积约 １０７４ｋｍ２， 是长江三角洲经济圈南翼环杭
健康风险评价方面的研究才刚刚起步［５， ６， ７］。
健康风险评价的内容主要包括估算污染物进入 人体的数量、评估剂量与负面健康效应之间的关系。 具体步 骤通常包 括 风 险 识 别 、暴 露 分 析 、毒 性 评 价 和 风险评价。 １．３．１ 暴 露 途 径 确 定 及 其 摄 入 量 计 算 人 体 摄 取 污 染物质的途径主要是经过口、皮肤接触和呼吸摄入。 对于土壤中的重金属主要通过以下三种途径进入体 内： 一是通过作物富集， 以食品的方式进入体内； 二是 通过口和呼吸直接摄入空气中污染的土壤飞尘； 三是 人体皮肤接触污染的土壤而摄入土壤中的污染物。对 于第一种途径， 由于缺乏基础数据支持， 在此暂不研 究。因此， 本文主要是研究口鼻摄入和皮肤暴露途径 下， 土壤重金属对人体的健康风险。
第 ３９ 卷第 ３ 期 ２００８ 年 ６ 月
土壤通报 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｖｏｌ ． ３９ ， Ｎｏ． ３ Ｊｕｎ ． ， ２００８
基于 ＧＩＳ 的县域土壤重金属健康风险评价
— ——以浙江省慈溪市为例
刘 庆 １，２， 王 静 １＊， 史衍玺 ２，３， 张衍毓 １，２， 汪庆华 ４
州湾地区上 海 、杭 州 、宁 波 三 大 都 市 经 济 金 三 角 的 中
改革开放以来， 慈溪市工业经济持续快速发展， 心， 是全国经济发展速度最快的地区之一。慈溪市土
五金机械、电子电器、塑料化纤、纺织服装、化工建材、 地 特点是平原 多 ， 山 地 少 ， 平 原 面 积 约 占 陆 域 面 积 的
的时间是 ３０ 年。
ＥＤＩ＝
ＣＳ×ＩＲ×ＣＦ×ＥＦ×ＥＤ ＢＷ×ＡＴ
式中， ＣＳ—土壤 表层化学物 质 浓 度 ， ｍｇ ｋｇ－１； ＩＲ—
土 壤 摄 入 量 ， ｍｇ ｄ－１； ＣＦ—转 换 系 数 ， ｋｇ ｍｇ－１； ＥＦ—暴 露
频率， ｄ ａ－１； ＥＤ—暴露年限， ａ； ＢＷ—体重， ｋｇ； ＡＴ—平均
１００ １０－ ６ ３５０ ３０ ５５．９ ３６５ｄ ａ－１ ×３０ ３６５ｄ ａ－１×７０
皮肤接触 ＡＦ（ｍｇ ｃｍ－２） ＣＦ（ｋｇ ｍｇ－１） ＥＦ（ｄ ａ－１） ＥＤ（ａ） ＢＷ （ｋｇ） ＡＴ 非致癌作用（ｄ） ＡＴ 致癌作用（ｄ） ＳＡ（ｃｍ２ ｄ－１） ＡＢＳ
１ １０－ ６ ３５０ ３０ ５５．９ ３６５ｄ ａ－１ ×３０ ３６５ｄ ａ－１×７０ ５０００ ０．００１
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土壤通报
第 ３９ 卷
表 ２ 各重金属健康风险评价风险斜率系数和参考剂量 Ｔａｂｌｅ ２ Ｈｅａｌｔｈ ｒｉｓｋ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ａｎｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｍｇ （ｋｇ ｄ）－１
重金属 Ａｓ Ｃｄ Ｃｒ Ｃｕ Ｈｇ Ｚｎ Ｐｂ
关注环境的清洁与生态安全是当务之急。风险评价是 生怎样的影响。
近几十年来兴起的一项管理技术与政策， 用来表征因
环境污染所致的潜在健康效应过程［２］，着重于权衡风险 １ 研究方法
级别与减少风险成本， 解决风险级别与社会所能接受 １．１ 研究区域概况
风险之间的关系［３］。国际上， 健康风险评价已经取得了
关 键 词： 农业土壤； 重金属； 健康风险； 评价
中图分类号： Ｘ８２０．４ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０５６４－ ３９４５（ ２００８） ０３－ ０６３４－ ０７
随着世界经济的高速发展， 工农业生产中大量使 健康的污染因素与环境风险类型与等级， 预测污染影
用合成化学物品， 环境介质遭受日渐严重的有毒有害 响范围及危害程度， 制定环境政策与法规等意义重
也日益显现， 从而导致水体、大气、土壤的污染越来越 的 乡 镇 企 业 和 民 营 工 业 发 展 迅 速 ， 成 了 远 近 闻 名 的
严重， 生态安全事件时有发生。由此可见， 环境污染已 “塑料王国”和“电镀王国”。２００４ 年， 慈溪市财政总收
经对当地居民的身体健康构成了一定威胁， 及时开展 入达到 ４０．８５ 亿元。
略， 大于 １ 时， 认为存在风险。ＥＤＩ＝ 每天摄入量（ 平均 到整个暴露作用期） ， ｍｇ （ｋｇ ｄ）－１； ＲＦＤ＝ 参考剂量， ｍｇ （ｋｇ ｄ）－１； 每个化学物质总的非致癌风险等于通过各种 途径非致癌风险值的总和。
（３）风险叠加 当存在多种致癌或者非致癌物质， 并且经过多种途径暴露时， 可以按照下式对各种风险 进行叠加。这种叠加基于如下假设： 即各污染物质之 间不存在拮抗作用和协同作用。
（ ２） 皮 肤 接 触 ， 通 过 皮 肤 直 接 接 触 土 壤 后 因 皮 肤 吸收而摄入土壤污染物。直接接触土壤的皮肤面积按 成人 ５０００ｃｍ２ 计算， 可用下式计算皮肤直接接触土壤 而摄入的污染物的量 ＥＤＩ［ｍｇ （ｋｇ ｄ）－１］。
ＥＤＩ＝ ＣＳ×ＣＦ×ＳＡ×ＡＦ×ＡＢＳ×ＥＦ×ＥＤ ＢＷ×ＡＴ
金属冶炼等六大产业快速崛起。在经济取得巨大发展 ８５％， 山地丘陵区面积约占陆域面积的 １５％。慈溪市虽
的同时 ， 环境 负荷日趋加 重， 乡 镇 工 业“ 三 废 ”对 农 业 然平原广阔 ， 但 由 于 人 口 增 长 、城 镇 等 建 设 用 地 的 快
危害日增， 农用化学品和农业废弃物带来的农业污染 速增加， 人均占有耕地面积不多。近十几年来， 慈溪市
图 １ 研究区土壤采样点分布图
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ
（ １） 经 口 鼻 直 接 摄 入 土 壤 ， 不 慎 摄 入 土 壤 可 按 成
人 １００ｍｇ ｄ－１［８］计。因不慎摄入土壤而摄入的土壤污染
物 ＥＤＩ［ｍｇ （ｋｇ ｄ）－１］， 可按下式计算： 假设在该地平均呆
式中， ＣＳ—土壤表层化学物质浓度， ｍｇ ｋｇ－１； ＣＦ— 转 换 系 数 ， ｋｇ ｍｇ－１； ＳＡ—可 能 接 触 土 壤 的 皮 肤 面 积 ， ｃｍ２ ｄ－１； ＡＦ—土 壤 对 皮 肤 的 吸 附 系 数 ， ｍｇ ｃｍ－２； ＡＢＳ— 皮 肤 吸 附 系 数 ； ＥＦ—暴 露 频 率 ， ｄ ａ－１； ＢＷ—体 重 ， ｋｇ； ＥＤ—暴露年限， ａ； ＡＴ—平均作用时间， ｄ。 １．３．２ 健康风险评价方法
作用时间， ｄ。表 １ 所示， 是本研究中各个参数的取值。
表 １ 不同暴露途径的健康风险评价参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｈｅａｌｔｈ ｒｉｓｋ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｐａｔｈｗａｙｓ
经口鼻摄入 ＩＲ（ｍｇ ｄ－１） ＣＦ（ｋｇ ｍｇ－１） ＥＦ（ｄ ａ－１） ＥＤ（ａ） ＢＷ （ｋｇ） ＡＴ 非致癌作用（ｄ） ＡＴ 致癌作用（ｄ）
ＳＦ 经口 பைடு நூலகம்．５ ６．１ － － － － －
ＲＦＤ 经口 ０．０００３ ０．００１ ０．００５ ０．０３８ ０．０００３ ０．３ ０．０１４
ＳＦ 皮肤 １．５ ６．１ － － － － －
注： 参照《工业企业环境质量风险评价基准》
ＲＦＤ 皮肤 ０．０００３ ０．００１ ０．００５ ０．０３８ ０．０００３ ０．３ ０．０１４
慈溪市地处浙东杭州湾南岸， 东离宁波 ６０ｋｍ， 北
很大进展，２０ 世纪 ８０ 年代以来， 欧美国家在环境风险 距上海 １４８ｋｍ， 西至杭州 １３８ｋｍ， 位于东经 １２１°０２′￣
评 价的理 论 基 础 上 先 后 建 立 起 了 污 染 场 地 健 康 风 险 １２１°４２′， 北 纬 ３０°２１′￣３０°２４′之 间 ， 全 境 东 西 长 约
物质污染， 并不断威胁着人类健康和生态安全［１］。人体 大。本研究尝试基于 ＧＩＳ 平台 ， 开展大尺度 的健康风
长期暴露于重金属污染物下（ 如 Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈｇ、ＡＳ 等） 会 险评价， 旨在了解慈溪市工业经济发展多年以后的土
引起对身体的多种损害。要想保证人类的健康， 时刻 壤重金属含量状况以及在此状况下会对居民健康产
＊ 通讯作者
３期
刘 庆等： 基于 ＧＩＳ 的县域土壤重金属健康风险评价
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本研究所采用的土壤中重金属含量数据来自浙江省 地质调查院地球化学调查数据。该调查采用网格法采 样， 采样深度 ０～２０ｃｍ。采样点布置如图 １ 所示。样品 的分析采用常规重金属分析方法进行， 分析的重金属 种类有 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ 和 Ａｓ 共 ７ 种。数据统计 分析采用社会经济统计软件 ＳＰＳＳ１１．５ 进行， 重金属健 康风险评价图的绘制采用 ＡｒｃＧｉｓ８．３ 的地统计分析模 块 Ｋｒｉｇｉｎｇ 插值方法进行插值做图。 １．３ 健康风险评价方法
（１． 中国土地勘测规划院 国土资源部土地利用重点实验室， 北京， １０００３５； ２． 山东农业大学 资源与环境学院， 山东 泰安， ２７１０１８； ３． 莱阳农学院 资源与环境学院， 山东 青岛， ２６５２００； ４．浙江省地质调查院， 浙江 杭州， ３１１２０３）
摘 要： 以浙江省慈溪市为例， 基于 ＧＩＳ 平台， 对农业土壤中重金属的污染状况分别进行单因子健康风险评价和健康总 风险评价。单因子健康风险评价结果显示， 慈溪市表层土壤重金属 Ａｓ 的致癌风险指数在 １０－６～１０－５ 水平， 部分地区的风险指 数已经超出美国 ＥＰＡ 的土壤治理基准（ １０－６） ， Ｃｄ 的致癌风险指数在 １０－７ 水平， 属于安全的范围。七种重金属的非致癌风险指 数均远小于限值 １， 不会对当地居民身体健康产生太大危害。健康总风险评价结果显示， 叠加后的致癌总风险值指数仍处于 １０－６ 水平， 叠加后的非致癌总风险指数值在 １０－２～１０－１ 水平， 也不会对当地居民的身体健康产生较大危害。但在今后的土地利 用规划中， 仍要加强土壤重金属的健康风险防范。