郑开城际铁路两侧农田土壤重金属污染及健康风险

王胜奎　王梦然

【摘 要】采集郑开轻轨两侧土壤样品260个，用ICP-MS法测定土壤Cu、Cr、Pb、Ni、Cd、Co、V和Zn含量，用ICP-AES 法测定土壤Al和As含量，用内梅罗污染指数法展开重金属污染评估，用健康风险评价模型展开重金属健康风险评价。结果表明：郑开轻轨两侧土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的变异系数变化在12.52%～86.57%之间，为中等变异，南北两侧断面上土壤As超标，其余重金属含量都在二级标准以下，不存在超标现象；轻轨两侧200 m范围内土壤重金属污染综合指数I普遍大于1小于2，为轻污染，且轻轨南侧土壤重金属污染程度均高于北侧，土壤As对综合污染指数的贡献最大；轻轨两侧土壤9种重金属的HQ值和HI值均小于1，短期内不会对居民健康产生非致癌风险；轻轨两侧土壤260个采样的CRAs和TCR都大于10-6，存在一定的人体可耐受的致癌风险，As对TCR的贡献率平均高达85.90%，As是最主要的致癌风险因子。

【关键词】郑开轻轨；重金属；污染特征；健康风险

0 引言

随着现代化建设的迅速发展，诞生了许多新的交通工具。由于汽车、火车、动车、高铁和轻轨等交通工具的出现，导致我国道路两侧农田土壤污染日益严重。针对汽车、火车、动车对道路两侧农田的影响[1-2]，国内外学者已经做过许多研究[3-4]。研究结果表明：由于民众车有量的迅速增加，产生的污染物对道路两侧已经造成污染。受到重金属污染的路旁土壤可直接通过口、鼻和皮肤等3种途径进入人体内，积累到一定程度，对人体健康产生危害。公路和铁路沿线离地面相对较低，污染局域主要位于两侧，但轻轨离地面比较高，其对两侧的影响不像道路带状污染那样明显，对于这种高空新型交通工具对两侧道路的农田影响却鲜见报道。本文以郑开轻轨两侧土壤为例，在土壤样品采集和重金属含量测定基础上，运用健康风险评价模型对其重金属多途径表露所致的健康风险开展评估，旨在丰厚土壤重金属健康风险评价研讨案例，维护公路两侧常驻人群的健康，为路域生态环境的管理与修复提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集与处理

在采样断面上按距高架桥水平距离0（高架桥边缘正下方）、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、150和200 m对称布设土壤采样点。在每个采样点上，画出一条与高架桥平行的线段，每隔15 m进行采样，按照0、15、30、45、60 m布設水平土壤采样点，而后在采样单元内按照“梅花型”布点，采集5个土壤表层（深度15 cm左右）子样，每个子样约200 g。最后将采集的5个子样充分混合，按“四分法”舍弃多余的土壤样品，保留0.5 kg左右的土样，然后将土壤样品放入自封袋，标号，待处理。本研究共采集260个土壤空间样品。

1.2 重金属健康风险评价方法

1.2.1 暴露剂量模型

各种途径的暴露量按下列公式[5-6]计算：

经手—口直接摄入：

式中，CDI为重金属暴露量，mg·（kg·d）-1，c为灰尘重金属的浓度。参考我国场地环境评价导则（DB11/T 656-2009）以及国内外相关研究成果[4-8]。

1.2.2 健康风险表征模型

所研究的9种重金属（As、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、Cd、V、Co）都具有慢性非致癌健康风险。其中As、Cd、Ni、Cr、Pb具有致癌风险[9-10]。非致癌风险用风险商和风险指数来表征，计算公式为：

致癌健康用风险指数来表征，计算公式如下：

参考国内外相关研究成果及我国场地环境评价导则（DB11/T 656-2009）。公式参考文献[11]。

2 结果

2.1 土壤重金属含量

郑开轻轨两侧土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的变异系数在12.52%～86.57%之间变动，为中等变异；轻轨两侧200m范围内北侧重金属平均含量大部分小于中国潮土背景值，南侧重金属平均含量都大于中国潮土背景值，这种情况表明，轻轨北侧断面重金属含量受轻轨运行的影响较小，南侧重金属含量受轻轨运行的影响比较明显。与中国《土壤环境质量标准》的二级标准（PH>7.5）相比较，南北两侧断面上土壤As大部分超标，也有小部分Cd存在超标现象，其余重金属含量均在二级标准以下，不存在超标现象。

2.2 土壤重金属健康风险评价

2.2.1 非致癌健康风险评价

依照（2）～（6）式分别计算得到郑开轻轨两侧土壤针对成人经3种表露途径的各个重金属非致癌健康风险单项指数（HQ）和非致癌风险总指数（HI）。虽然马家河断面土壤重金属不存在非致癌健康风险，但是轻轨的运行对土壤重金属的HQ值仍有影响。随着路基距离的增加，土壤As、Cr、Cu、V和Zn的HQ整体波动不大，其中南侧断面的HQCr和HQV峰值位置离路基较远，分别出现在距路基85m和110m处。土壤北侧断面Cd、Co、Cr、Cu、Ni和V的HQ在路基处较高，随间隔增加先降低后升高，在离路基0～10m范围内出现峰值，而后再逐步降低。

2.2.2 致癌健康风险评价

将数据带入式（7）和式（8）计算，分别得到各采样点As、Cd、Cr、Ni、Pb的CR和TCR。郑开轻轨两侧土壤各采样点的CRNi、CRCd、CRPb和CRCr远小于10-6数量级，没有致癌风险；郑开轻轨两侧土壤重金属的平均TCR大于10-6数量级，存在人体可耐受的致癌风险，应该引起我们的重视。

土壤Cr和Ni的CR值的空间分布与其HQ值较为类似，都是南侧断面峰值位置离路基距离较远，北侧断面的CR值在路基处较高，随间隔增加先降低后升高，在离路基0～10m范围内出现峰值，然后再逐步降低。endprint

3 结论

（1）轻轨两侧土壤Al、Cd、Co、Cr、Cu、Zn、Pb、Ni、V和As含量的变异系数变化在12.52%～86.57%之间，为中等变异，南北两侧断面上土壤As超标，其余重金属含量均在二级标准以下，不存在超标现象。

（2）轻轨两侧200m范围内土壤重金属污染综合指数I平均值为1.33，为轻污染，且轻轨南侧土壤重金属污染程度均高于北侧。其中，在轻轨南侧200m范围内综合污染指数I均大于1；北侧在100m和150m处的综合污染指数大于0.7小于1，达到警戒线，其余综合污染指数均大于1，虽没有南侧污染严重，但也有一半以上综合污染指数大于1。土壤As对综合污染指数的贡献最大。

（3）轻轨两侧土壤9种重金属的HQ值和HI值都小于1，短期内不会对居民健康造成非致癌风险，HQV值对HI的贡献率平均为87.26%，V是最主要的非致癌因子。

（4）轻轨两侧土壤各样点的CRAs和TCR均大于10-6，这表明存在一定的致癌健康风险的可能性，应引起我们的重视。各样点土壤的CRAs对其TCR的贡献率平均为高达85.90%，表明As是最主要的致癌风险因子。

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