城市土壤重金属健康风险评价与管理体系实证分析

根据图4.1所示的技术路线来评价先导区土壤重金属的空间层次健康风险，首先利用公式(4.1)—(4.6)计算得出5种重金属分别在敏感和非敏感用地下经口摄入途径、经皮肤接触途径和经呼吸吸入途径的暴露剂量，而后将52个采样点下5种重金属对应的层次生物可利用性的土壤重金属浓度参数(图2.7—图2.9和公式(4.11)—(4.13))分别带入公式(4.7)—(4.10)，计算出敏感用地和非敏感用地下各采样点的层次非致癌风险值，由于数据量较大，加上Cr、Pb和Cd已被识别为潜在优先污染物，故下面只对Cr、Pb和Cd的区域层次非致癌风险进行研究分析，以验证所建城镇土壤重金属的层次健康风险评价方法的科学性和可行性。

为了逐步研究分析基于土地利用方式分类下的健康风险评价模型优选后的评价结果、基于层次健康风险评价方法下的评价结果与经典的健康风险评价模型评价结果三者之间的异同，将前两者的评价结果汇总于表4.5。由表4.5可知，先导区土壤潜在优先污染物Cr、Pb和Cd的危害商数和危害综合指数的平均值和最小值整体降低，而其最大值和主要风险暴露途径则均保持不变。上述结果说明了经过城镇土地利用方式分类下的评价模型优选后，评价结果保持了经典评价结果中关于敏感用地下土壤重金属健康风险的基本判断(表4.4)，而对于非敏感用地下的土壤重金属健康风险则进行了科学的“还原”，而不是盲目地提高风险识别的灵敏度，从而可为决策者提供更科学的参考。

同时，利用各采样点的层次评价结果和ArcGIS中的IDW插值法绘制了先导区土壤潜在优先污染物Cr、Cd和Pb的层次风险分布图组，详见图4.4—图4.6。每个潜在优先污染物的层次风险分布图组都包含5张风险分布图，其分别为:(1)基于土壤中重金属生物可利用含量的非致癌风险地图(HI Bio)；(2)基于土壤中重金属潜在生物可利用性含量的非致癌风险地图(HI Pbio)；(3)基于土壤中重金属生物不可利用含量的非致癌风险地图(HI Nbio)；(4)基于土壤中重金属生物可利用和潜在生物可利用性含量的非致癌风险地图(HI(B＋Pbio))；(5)基于土地利用方式分类后的土壤重金属总量的非致癌风险地图(HI)。

由图4.4—图4.6中的基于土壤中重金属总量的非致癌风险地图可知，Cr、Cd和Pb的不可接受非致癌健康风险面积分别约占先导区总面积的78%、5%和2%。基于此，一般情况下将判断图示不可接受的非致癌风险区域应该被有关部门重视，并建议有关部门尽快采取针对性的土壤修复管理措施。但上述判断是否能给决策者提供全面的参考信息?约78%的先导区土壤中Cr应进行修复管理是否合理?尤其是在我国环境风险管理预算较为匮乏的前提下，这些问题可谓至关重要，下面将基于图4.5—图4.7对这些问题做深入实例讨论。

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根据图4.4中的HICrBio、HICrPbio和HICrNbio这三张图可知，对于Cr来说，其基于土壤中Cr生物可利用性含量的非致癌风险值和基于土壤中Cr潜在生物可利用性含量的非致癌风险值都低于可接受风险水平，而其基于土壤中Cr生物不可利用含量的非致癌风险值却超标明显，其超标面积大约占先导区的50%。根据本书第3.1.3节中关于土壤中重金属的化学形态与其对应生物可利用性的理论回顾可知，残渣态指存在于石英、黏土矿物质等晶格里的重金属，一般情况下难于被植物所吸收，基本处于不能被生物利用的状态，因此以重金属总量计算得来的非致癌风险并不能全面地表征区域土壤中潜在生物可利用重金属的非致癌风险，由此推断决策者高估土壤重金属风险是大概率事件，并进一步会造成风险管理预算的低效使用。由HI Cr(B＋Pbio)图可知，其兼顾生物可利用性重金属和潜在生物可利用性重金属的非致癌风险效应，同时排除了生物不可利用性重金属的非致癌风险效应，因此建议以图HI Cr(B＋Pbio)作为辅助风险管理与决策的核心参考。由图HI Cr(B＋Pbio)可知，先导区土壤中潜在生物可利用Cr的非致癌风险超标面积约为先导区总面积的2%，这比总量评价结果面积缩减了97%，超标区域主要分布在采样点F2、F4、F7、F10、F12和F13附近，而HI Cr(B＋Pbio)值在0.5—1之间的潜在风险区域约占先导区总面积的15%，并且主要也分布在超标采样点的附近。

根据图4.5中的HI Pb Bio、HI Pb Pbio和HI Pb Nbio三张图可知，对于Pb来说，其基于土壤中Pb生物可利用性含量的非致癌风险值、基于土壤中Pb潜在生物可利用性含量的非致癌风险值和基于土壤中Pb生物不可利用含量的非致癌风险值均低于可接受非致癌风险水平。此外，根据图HI Pb(B＋Pbio)可知，确实没有任何超标风险区域，但HI Pb(B＋Pbio)值在0.5—1之间的潜在风险区域约占先导区总面积的5%，主要分布在采样点F2、U9、F6、F14和U14的附近。

根据图4.6中的HI Cd Bio、HI Cd Pbio和HI Cd Nbio三张图可知，对于Cd来说，其基于土壤中Cd生物可利用含量的非致癌风险值和基于土壤中Cd生物不可利用含量的非致癌风险值均低于可接受非致癌风险水平。而部分的基于土壤中Cd潜在生物可利用性含量的非致癌风险值超过了可接受非致癌风险水平，但其非致癌风险超标区域面积仅占先导区总面积的约1%。此外，根据图HI Cd(B＋Pbio)可知，Cd的超标区域非常集中，仅分布在采样点F2附近，而HI Cd(B＋Pbio)值在0.5—1之间的潜在风险区域约占先导区总面积的5%，并且主要也分布在超标采样点的附近。

综上，依靠基于土壤中重金属总量的非致癌风险地图仅能给决策者提供非常有限的重金属健康风险信息，并且很可能高估整个区域的健康风险水平从而一定程度上误导决策者，并最终制定不科学且低效的风险管理措施，导致风险管理预算的浪费。根据实例研究结果的分析讨论表明应以图HI(B＋Pbio)作为辅助风险管理与决策的核心参考，并辅以其他四张层次风险分布图组，如此能给决策者更科学、更全面的信息支撑。按照图4.1，结合可能受体密度分布的先导区土壤中重金属非致癌风险的层次健康风险管理策略将在下一章节进行研究和探讨。