农产品产地环境安全评估与风险防控案例分析结果

采用基于蒙特卡罗技术概率风险评价方法对土壤重金属污染风险进行人体健康风险评价，首要任务是确定风险评价的目标、评价范围、应重点关注的污染物类型、应采用的风险评价模型及基础数据收集等情况。在对研究区域或研究点进行充分调研考察的基础上，提出具体的实施方案，并按照方案要求逐步实施。以下案例假设前期基础工作已准备完成，数据已采集到位，研究方法及采用的模型已基本确定，正式转入数据分析阶段。

（1）数据的异常性分析　土壤污染物经农作物吸收再通过膳食途径进入人体对人体健康造成危害是农产品产地重金属污染最常见也是危害最严重的暴露途径。因此，在数据收集时核心要收集的数据为土壤重金属检测数据、农产品对重金属的富集能力数据，人群消费数据。其次是暴露持续时间、人群体重、平均寿命等辅助信息。如果辅助信息无法直接获取，可采用区域平均值来代替。

对于收集的数据首先要进行数据异常值排查，因为异常值的存在会导致拟合结果的失真，影响结果的稳健性，掩盖数据的真实规律，甚至导致错误的结果。数据异常值分析方法较多，较为常用的方法如3S法、狄更斯法、箱线图法等。由于箱线图法是一种非参数的方法，对数据分布没有要求，且结果输出丰富，易于应用，因此，本案例对数据异常值的分析采用箱线图法。图3-15是不同类型蔬菜对土壤重金属镉吸收系数Ab的异常值分析箱线图结果，可见在研究区域内，不同类型蔬菜的吸收系数确有异常值。根据实际情况，仅把极端异常值进行了剔除。

图3-15　不同类型蔬菜对土壤Cd吸收系数箱线图

式（3-60）中蔬菜对重金属的吸收系数Ab并不是一个定值，蔬菜的类型不同，生长环境不同，其吸收系数会存在明显的差别。为了更加细化这种差异，减少风险评估基础数据的不确定性，可以对不同类型蔬菜和不同类型重金属吸收富集能力进行再细分。本案例采用CHAID系统聚类方法对研究区蔬菜吸收土壤Cd的能力进行分类，其聚类结果如图3-16所示。蔬菜对土壤重金属Cd的吸收能力可分为4类。因此，在进行风险分析时，为了提高估计的精度，也将蔬菜分为4类。为了估计的方便性，假设人群对4类蔬菜的消费量均等。

图3-16　不同蔬菜吸收土壤重金属Cd吸收系数聚类图

（2）方法应用　居民消费米及其制品、面及其制品的量按区域实际调查膳食数据计算，为了方便计算，水果类、肉、蛋、奶类食品不在计算范围内。

对获得的数据采用水晶球软件进行分布拟合，结果如表3-14所示，并根据式（3-60）编制相关程序，设定好预测变量（重金属污染风险）。

表3-14　式（3-60）各输入参数拟合模型及缺省值(www.xing528.com)

为了分析不同土壤Cd含量对人体健康的影响，将土壤重金属含量按《土壤环境质量标准》分为三类，第一类为土壤背景值水平，Cd含量≤0.2mg/kg，第二类为小于土壤Ⅱ级标准水平，土壤Cd含量为＞0.2mg/kg，且≤0.6mg/kg，第三类为土壤Cd含量大于Ⅱ级标准水平，即土壤已受到了污染。

当土壤Cd含量为背景值水平时，采用蒙特卡罗模型分析土壤Cd通过饮食途径对人体健康影响的商值如图3-17所示。由此可见，在背景值水平时，土壤Cd含量不会通过饮食途径对人体健康造成危害，其商值平均值为0.12，中值为0.09，最大值为0.9。

图3-17　土壤Cd背景水平时通过饮食途径对人体健康的影响商值

当土壤Cd含量大于背景水平而小于国家Ⅱ级标准值时，土壤Cd的商值图如图3-18所示。由此可见，在此水平时，土壤Cd有对人体健康造成危害的可能，但其可能性仅为0.74％。其商值平均值为0.24，中值为0.19，最大值为1.79。

图3-18　土壤Cd含量为第二类水平时通过饮食途径对人体危害的商值分布

当土壤Cd含量大于土壤Ⅱ级标准时，土壤Cd对人体危害商值如图3-19所示。由此可见，当土壤Cd含量大于Ⅱ级标准时，通过饮食途径对人体健康造成危害的可能性增加到11.33％。当土壤Cd含量为0.6mg/kg时，通过蒙特卡罗模型模拟结果可知，其通过饮食途径对人体健康造成危害的平均商值为0.48，对人体健康造成危害的可能性为5.62％。由于本次土壤环境质量调查监测区市土壤Cd最高含量为6.20mg/kg，在此水平时，土壤Cd对人体危害的商值为121.57，通过饮食途径会对人体造成重大危害。

图3-19　土壤Cd含量为第三类水平时通过饮食途径对人体危害的商值分布

当然，随着土壤Cd含量的变化，植物对重金属的吸收系数也可能发生变化，这就要求在风险评估建模过程中，需要更加详细了解各参数的真实内涵，以免人为造成风险评估结果的错误性。