地震灾区典型区域环境重金属污染调查与风险评估

论文摘要

随着人类社会的不断进步,社会经济日新月异的发展,城市无序扩张和膨胀的浪潮正席卷全球。人类在享受工业化、现代化、城市化在带来福利的同时,也开始面临一系列诸如环境污染等严重的生态环境问题。改善环境质量已成为关系人类生存和发展的迫切需要解决的问题。在这些日益凸显的环境问题中,由人为活动和自然灾害带给环境的重金属污染,特别是土壤的重金属污染也愈来愈突出。重金属污染污染范围广、持续时间长,不能被在生物物质循环和能量交换中分解,会在生物体内积累最终致病,并且污染隐蔽、危害较大,不易被微生物降解等特点,这些特性决定了重金属污染在危害环境中的特殊性。虽然重金属在人体内的作用,可分为必需元素和有毒元素。但不管是哪种元素当含量超过一定限值都会引起中毒等致病、致癌、致畸变等效应。四川省彭州市和什邡市是四川的重要工业和蔬菜生产基地,同时也是5.12地震的重灾区,地震对两市造成了重大的经济损失和人员伤亡,同时地震也造成了部分化工企业厂房和设备的破坏及重金属尾矿的泄露。地震可能对灾区土壤、水体造成污染,影响灾区的农业生产、威胁居民的生命健康。调查地震灾区的重金属污染情况,能为震区灾后顺利重建和科学规划提供有力的依据,同时也是保证震区居民的正常生活、保障居民的生命健康的必要举措。本文通过对两市的几个存在典型污染源的区域进行重点采样,同时对其他区域进行普查,研究了当地表层土壤重金属砷、铜、铬、镍、铅、锌的污染情况,及当地农作物的重金属污染和对人体健康造成的风险。并采用地理信息系统的方法和手段对当地的重金属空间分布进行研究,探讨了重金属的空间分布与地震的关系。通过研究得到了以下重要结论：1.由于震区化工业和采矿业以及地震作用的综合影响,当地的砷、铜、铬、镍、铅、锌均存在不同程度的污染,土壤砷含量变幅1.05-88.1 mg·kg-1、铜含量变幅18.1-42.1 mg·kg-1、铬含量变幅62.42-147.5 mg·kg-1、镍含量变幅20.5-49.9 mg·kg-1、铅含量变幅13.8-29.1 mg·kg-1、锌含量变幅31.7-4514 mg·kg-1。且六种重金属综合污染指数均为重污染水平。各个不同采样区域,龙门山铜砂尾矿附近重金属污染最为严重,各个重金属含量均值最大,污染水平最高,极大的影响了整个区域综合污染指数的水平。2.震区六种重金属空间相关性均为中等,其中铜和铬块金值与基台值的比值最小,分别为29.07%和38.27%,受自然因子影响较大；砷、铜、铅、锌元素的空间变异角度与地震带分布方向基本一致。3.震区主要农作物稻谷、玉米、小麦、豆类、蔬菜中均存在重金属含量超标现象。砷在稻谷、玉米、蔬菜、豆类、小麦中的含量范围分别为0.00-1.03 mg-kg-1、0.00-0.99 mg·kg-1、0.00-1.82 mg-kg-1、0.00-0.70 mg-kg-1、0.00-1.87 mg-kg-1;铜在五类作物中含量范围分别为0-15.8 mg-kg-1、0-6.35 mg·kg-1、0.01-43.2 mg-kg-1、1.07-18.8 mg-kg-1、2.17-14.2 mg-kg-1;铬在五类作物中含量范围分别为0-69.6 mg·kg-1、0-9.11 mg·kg-1、0-45.78 mg·kg-1、0-32.11 mg·kg-1、0-38.63 mg·kg-1;镍在五类作物中含量范围分别为0-23.1 mg·kg-1、0-0.622 mg·kg-1、0-18.9 mg·kg-1、0-15.6 mg·kg-1、0-21.7 mg·kg-1;铅在五类作物中含量范围分别为0-11.3 mg·kg-1、0-5.84 mg·kg-1、0-27.6 mg-kg-1 0-15.82mg·kg-1、0-28.8 mg·kg-1;锌在五类作物中含量范围分别为0-135 mg·kg-1、0.15-37.5 mg·kg-1、9.18-483 mg·kg-1、11.4-85.0 mg·kg-1、25.0-242 mg·kg-1.六种不同重金属在不同的农作物中超标情况不同,作为主食的水稻和麦子中重金属超标率普遍高于蔬菜等其他品种农作物,六种重金属中,砷、铅、锌的超标率普遍较高。除了玉米之外,砷在其他农作物中的超标率均超过了50%；铅在四种农作物中超标率均较高,基本大于60%；锌在农作物中含量超标率除了玉米外,其他均超过了70%,其中豆类和麦子中锌超标率超过了90%,这三种金属污染较为严重,存在较高食用风险。4.震区人发中各项重金属均有超标现象。供试区域人发中砷含量范围0.11-5.69mg·kg-1、铜含量范围0-66.72 mg·kg-1、镍含量范围0.02-6.10 mg·kg-1、铬含量范围20.0-63.8 mg·kg-1、铅含量范围1.14-109 mg·kg-1、锌含量68.3-710 mg·kg-1。其中铬超标率最高,达到99.04%,铅超标率其次,达55.98%,其他四种重金属超标率均为20%左右,当地铬和铅对居民健康造成的风险最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1 地震及分级
• 2 地震灾害
• 3 地震灾害的环境效应
• 3.1 地震对生态系统的影响
• 3.2 地震对农村影响的环境效应
• 3.3 地震对化工矿业影响的环境效应
• 3.4 地震与重金属污染的关系
• 3.4.1 地震与重金属污染研究进展
• 3.4.2 土壤重金属污染危害和现状
• 3.5 应对地震灾害的措施
• 第2章 研究背景、研究内容及目的意义
• 1 研究区域背景材料
• 1.1 研究区域地理概况
• 1.2 “5.12"汉川地震带分布
• 1.3 地震影响区域工农业生产情况
• 2 研究目的意义
• 3 研究内容
• 3.1 重金属污染相关调查
• 3.2 重金属空间分布及其影响因素分析
• 3.3 重金属风险评估
• 4 技术路线
• 第3章 地震灾区土壤重金属的污染、空间分布及风险评估
• 1 材料和方法
• 1.1 采样点设置
• 1.1.1 土壤采样点设置
• 1.1.2 岩石采样点设置
• 1.2 样品采集和处理
• 1.3 样品化学分析与测定
• 1.4 样品数据分析
• 1.4.1 土壤质量评价标准及背景值
• 1.4.2 单因子质量指数评价
• 1.4.3 尼梅罗综合指数法
• 1.4.4 土壤重金属空间分布分析
• 2 结果和分析
• 2.1 供试区域不同岩石样品重金属含量
• 2.2 土壤重金属污染调查
• 2.2.1 土壤砷污染调查和分析
• 2.2.1.1 供试区域土壤砷的含量
• 2.2.1.2 土壤砷的空间分布
• 2.2.1.3 土壤砷的风险评估
• 2.2.2 土壤铜污染调查和分析
• 2.2.2.1 供试区域土壤铜的含量
• 2.2.2.2 土壤铜的空间分布
• 2.2.2.3 土壤铜的风险评估
• 2.2.3 土壤铬污染调查和分析
• 2.2.3.1 供试区域土壤铬的含量
• 2.2.3.2 土壤铬的空间分布
• 2.2.3.3 土壤铬的风险评估
• 2.2.4 土壤镍污染调查和分析
• 2.2.4.1 供试区域土壤镍的含量
• 2.2.4.2 土壤镍的空间分布
• 2.2.4.3 土壤镍的风险评估
• 2.2.5 土壤铅污染调查和分析
• 2.2.5.1 供试区域土壤铅的含量
• 2.2.5.2 土壤铅的空间分布
• 2.2.5.3 土壤铅的风险评估
• 2.2.6 土壤锌污染调查和分析
• 2.2.6.1 供试区域土壤锌的含量
• 2.2.6.2 土壤锌的空间分布
• 2.2.6.3 土壤锌的风险评估
• 2.2.7 地震灾区土壤重金属污染状况及来源分析
• 3. 讨论
• 4 结论
• 第4章 地震灾区农作物和人发中重金属污染调查和风险评估
• 1 材料和方法
• 1.1 样品采集与制备
• 1.2 样品化学分析与测定
• 1.2.1 植物样品
• 1.2.2 人发样品
• 1.3 样品数据分析
• 1.3.1 农作物重金属污染分析
• 1.3.2 人发样品污染分析
• 2 结果和分析
• 2.1 震区农作物重金属污染与风险评价
• 2.1.1 农作物砷污染
• 2.1.2 农作物铜污染
• 2.1.3 农作物铬污染
• 2.1.4 农作物镍污染
• 2.1.5 农作物铅污染
• 2.1.6 农作物锌污染
• 2.1.7 农作物重金属污染来源分析
• 2.2 震区人发重金属污染与风险评价
• 2.2.1 人发中砷含量
• 2.2.2 人发中铜含量
• 2.2.3 人发中铬含量
• 2.2.4 人发中镍含量
• 2.2.5 人发中铅含量
• 2.2.6 人发中锌含量
• 2.2.7 人发重金属污染来源分析
• 3 讨论
• 3.1 震区农作物污染概况及原因分析
• 3.2 震区人发污染情况及原因分析
• 4 结论
• 4.1 震区农作物污染调查情况小结
• 4.2 震区人发污染调查情况小结
• 第5章 全文研究总结与展望及灾区污染修复意见
• 1 文章的主要结论
• 2 地震灾区修复意见
• 3 研究展望
• 参考文献
• 致谢