冶炼焦电工业区重金属与PAHs污染特征及人群健康风险研究

Environmental activity and health risk of heavy metals and PAHs in soil and dust will be studied in a typical smelting-coal power plant-coking plant industrial area. The concentrations of heavy metals and PAHs in the soil and dust samples will be analyzed by ICP-MS, AFS and GC-MS methods. The spatial distribution and spatial composition characteristics of heavy metals and PAHs in soil and dust will be analyzed by using RS and GIS methods on base of geostatistic results for announcing the relationship between soil and dust and the spatial varaition pattern. The environmental activity and interaction of heavy metals and PAHs in soil will be studied by BCR continous extraction and leaching experiments. The sources of heavy metals and PAHs in soil and dust will checked by the comprehensive analyzing of the results of isotope technology, multistatistic and spatial analyse. The health risk of heavy metals and PAHs in soil and dust to local residents will assessed using USEAP health risk assessment model on the study of expose parameters and expose ways. All the research results will provide scientific evidence for risk management and the environmental remediation of heavy metals and PAHs.

选择典型冶炼焦电工业区，研究土壤与灰尘中重金属和PAHs复合污染的环境行为及其健康风险。采用ICP-MS、AFS和GC-MS方法分别测定土壤及灰尘样品中重金属与PAHs的含量，在地统计学研究的基础上，运用RS和GIS先进的空间分析技术研究土壤及灰尘重金属和PAHs的空间分布及空间结构特征，揭示土壤与灰尘两种介质的联系以及重金属和PAHs复合污染的空间变异规律及影响因素；通过采用BCR连续提取实验及土柱淋滤模拟实验研究土壤中重金属和PAHs复合污染物的环境行为及交互作用；利用同位素技术、多元统计方法及空间分析技术等方法联合解析土壤及灰尘中重金属和PAHs的来源；研究适合我国人群特点的基本暴露参数，采用健康风险评价模型探讨冶炼焦电工业区重金属和PAHs对不同年龄结构人群的健康风险。为区域环境重金属和PAHs复合污染的修复治理和风险管理提供理论依据。

重金属和PAHs 是环境中危害较大的两类污染物，在城市及工业区的土壤与灰尘中常常富集。土壤及灰尘中重金属和PAHs 污染问题一直是环境地学领域关注的热点问题。然而，对这两类同时出现的污染物的环境行为与健康风险，以及多介质间污染物的交互影响仍关注不够。本项目以集有色金属冶炼、燃煤发电、炼焦等多种工业活动于一起的西北主要工业城市宝鸡、铜川、包头、渭南、西宁，以及西安、宝鸡和渭南等城市的工业区、工业园区作为研究区域，开展重金属和PAHs 复合污染物环境行为与健康风险研究。主要研究内容包括：(1)土壤、灰尘、大气颗粒物等多介质中重金属和PAHs复合污染的空间结构及环境行为；(2)土壤、灰尘、大气颗粒物等多介质中重金属和PAHs来源；(3)多介质中重金属和PAHs的生态健康风险。通过项目研究，获得了西北半湿润半干旱气候影响区内的典型冶炼焦电工业园区、大中城市表生环境中重金属与PAHs的含量特征、空间分布、赋存状态、迁移性能等原创性成果。研究发现，城市及工业园区内土壤、灰尘、大气颗粒物中重金属与PAHs含量变化较大，Pb、Zn、Cd在铅锌冶炼工业园区环境介质中含量最高，且表现出在中小粒径富集的特点；燃煤焦化工业园区及城市燃煤电厂附近土壤、大气颗粒物及灰尘中Cr、As、Hg及PAHs含量明显高于其他研究区域；城市内土壤及灰尘中重金属与PAHs含量的空间变化与人类活动方式、企业类型、土地利用状况、城市建设活动等因素密切相关；重金属元素在不同城市、不同工业园区的土壤、灰尘及水体沉积物中呈现不同的存在形式，其迁移性能存在明显差异。其中Pb、Cr、Cd等危害较大的重金属元素在宝鸡某冶炼焦电工业园区内的土壤、灰尘与水体沉积物中的迁移能力较强。重金属元素存在形态也存在明显的出空间差异。研究成果揭示了西北地区冶炼焦电工业区地表环境中重金属和PAHs 复合污染的含量特征、空间环境行为、迁移转化特征、健康风险等科学问题，在冶炼焦电工业区及周边生态环境质量改善、人体健康保护，及可持续发展具有现实意义。