張兆永，吉力力·阿不都外力，姜逢清（.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 8300；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 00049）

艾比湖流域大氣降塵重金屬的污染和健康風(fēng)險(xiǎn)

張兆永1，2，吉力力·阿不都外力1*，姜逢清1（1.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

為了解新疆典型綠洲盆地經(jīng)濟(jì)發(fā)展背景下大氣降塵中重金屬的污染狀況及潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，通過采集樣品，測(cè)試了其中重金屬Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu含量，然后結(jié)合富集因子（EF）、地累積指數(shù)（Igeo）和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行研究.結(jié)果表明：艾比湖流域年降塵通量平均值為298.23g/m2，各月降塵平均值為24.85g/m2，從年內(nèi)分配來看，艾比湖流域冬半年（2013年8月～2014年2月）大氣降塵通量明顯大于夏半年（2014年3～7月），富集系數(shù)計(jì)算表明，艾比湖流域大氣降塵中重金屬Cu、Cr和As，主要來自于流域自然地質(zhì)背景；降塵中重金屬Pb、Cd和Hg主要受人為污染因素的影響.地積累指數(shù)評(píng)價(jià)表明艾比湖流域大氣降塵中重金屬As、Cr、Cu和Zn的無污染等級(jí)在全年各月所占比例最大；重金屬Pb、Cd和Hg輕污染等級(jí)較大，中度污染也占有一定比率.健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明艾比湖流域大氣降塵中重金屬的致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)概率均較低，不會(huì)對(duì)流域人體健康造成危害.

大氣降塵；重金屬；污染評(píng)價(jià)；健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；艾比湖流域；干旱區(qū)綠洲

重金屬具有一定的生物毒性，部分重金屬類污染物可以對(duì)動(dòng)植物及人體健康造成較大的威脅［1-2］，同時(shí)重金屬可以降塵形式進(jìn)入土壤、水體等自然環(huán)境，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成持久的危害［3］.自20世紀(jì)60年代以來關(guān)于環(huán)境介質(zhì)中重金屬污染的研究成為逐漸成為國內(nèi)外環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一［4-7］.隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，近地表大氣降塵量及降塵中所含各種有毒有害污染物的量均呈不斷增加的趨勢(shì).不僅影響人們的生活環(huán)境，而且其攜帶的污染物在沉降后會(huì)對(duì)土壤、植物、水體等造成二次污染［8-9］.

近年來國內(nèi)外學(xué)者對(duì)大氣降塵中重金屬的來源和污染狀況進(jìn)行了較多的研究［1-3，6，8］，目前關(guān)于降塵重金屬研究涉及到城市道路、地表和室內(nèi)塵，對(duì)降塵中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的研究是國內(nèi)外熱點(diǎn).如Kurt-Karakus［10］對(duì)土耳其伊斯坦布爾市室內(nèi)塵重金屬Cu、Cd、Zn、Cr、Mn、Co健康風(fēng)險(xiǎn)展開研究；Zheng等［11］對(duì)葫蘆島鋅礦區(qū)道路塵中重金屬Hg、Pb、Cd、Zn和Cu健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究；王曉云等［12］對(duì)開封市幼兒園地表灰塵中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)展開研究.在西北干旱區(qū)，李萍等［13］對(duì)蘭州市城市大氣降塵中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)研究表明，通過手-口途徑攝入是引起降塵中重金屬Pb、Cr、Cd、Cu、Ni和Zn非致癌風(fēng)險(xiǎn)的主要途徑，對(duì)兒童的非致癌風(fēng)險(xiǎn)均大于成人.在新疆干旱區(qū)Wei等［14］對(duì)烏魯木齊市道路塵重金屬污染的研究表明，道路塵中重金屬Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Mn等的含量均顯著高于土壤背景值，烏魯木齊市道路塵受到不同程度的重金屬污染.但目前有關(guān)新疆干旱區(qū)綠洲大氣降塵中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的研究還少見報(bào)道.

艾比湖流域地處歐亞大陸腹地，是新疆天山北坡生態(tài)防護(hù)體系中重要的防沙、治塵和濕地保護(hù)功能區(qū).由于氣候變化和人類活動(dòng)等因素影響，該區(qū)域目前土地沙化、鹽漠化嚴(yán)重，土壤肥力嚴(yán)重衰退，導(dǎo)致流域生態(tài)環(huán)境極為脆弱，已成為新疆干旱區(qū)綠洲生態(tài)環(huán)境退化嚴(yán)重的地區(qū)［15］.與此同時(shí)，隨著近年來綠洲經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，艾比湖流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中污染物排放導(dǎo)致綠洲農(nóng)田土壤及流域重要水源-博爾塔拉河和精河水體中重金屬含量超標(biāo)，對(duì)環(huán)境健康狀況造成嚴(yán)重威脅［16］.

本研究通過2013年8月～2014年7月間在艾比湖流域逐月采集大氣降塵樣品，測(cè)取重金屬Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu的含量，然后結(jié)合經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法、富集因子評(píng)價(jià)法、地累積指數(shù)評(píng)價(jià)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究了艾比湖流域大氣沉降的年內(nèi)分配特征、大氣沉降中重金屬的污染狀況和潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)，以期為氣候變化及綠洲經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展背景下艾比湖流域大氣重金屬污染防治、綠洲生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和參考.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

艾比湖流域地處新疆準(zhǔn)噶爾盆地西部（43°38′～45°52′N，79°53′～85°02′E）（圖1），南、西、北三面環(huán)山，總面積5.06×104km2，艾比湖為整個(gè)流域的最低匯水中心，面積500km2，艾比湖流域主要灌溉水源有博爾塔拉河、精河、四棵樹河、奎屯河等7條河流.湖南北兩側(cè)山麓發(fā)育礫質(zhì)、石膏質(zhì)荒漠土，平原區(qū)土壤類型為灰漠土和灰棕漠土，東部沙漠中廣泛發(fā)育半固定梭梭荒漠，平原鹽化土壤上發(fā)育琵琶柴荒漠.由于地處荒漠帶，艾比湖流域氣候干燥、降水稀少，年均降水量?jī)H100～200mm，潛在蒸發(fā)量為1500～2000mm.艾比湖流域植物區(qū)系受中亞和蒙古植物區(qū)系的影響，植被過渡性明顯，流域景觀類型多樣［17］.20世紀(jì)50年代以來，隨著流域水土開發(fā)活動(dòng)強(qiáng)度和范圍的不斷增加，導(dǎo)致對(duì)主要河流的引用水量不斷增加，奎屯河、四棵樹河等河流逐漸干涸，目前僅有博爾塔拉河和精河注入，但水量已大為減少，導(dǎo)致艾比湖湖泊面積急劇萎縮，水域面積已從建國初期的800km2，縮小為現(xiàn)在的500km2左右.湖泊干涸導(dǎo)致大片裸露的湖底在強(qiáng)烈風(fēng)力作用下，鹽堿塵災(zāi)害頻發(fā)，同時(shí)隨著綠洲經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人為污染物排放導(dǎo)致綠洲環(huán)境重金屬含量增高，污染加劇，對(duì)流域生態(tài)環(huán)境以及動(dòng)植物資源造成嚴(yán)重的危害，艾比湖流域目前已成為我國西部干旱區(qū)重要的風(fēng)沙源地［18］.

1.2 樣品采集

大氣降塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在艾比湖東南部，精河縣南側(cè)、博羅科努山山前（圖1）.采用橢圓形聚乙烯自制采樣器進(jìn)行大氣沉降的采集，所有采樣器均置于四周無顯著遮擋物的60～150cm處.樣品采集時(shí)間為2013年8月～2014年7月，采集的大氣沉降樣品為干、濕沉降的總和.采樣時(shí)首先剔除樣品中樹葉等植物殘?bào)w，然后采用干凈毛刷將采樣器中粉塵掃入聚乙烯樣品袋密封保存；采樣過程中詳細(xì)記錄樣品編號(hào)、取樣位置、樣品組成和樣品顏色等信息.樣品運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后以同一樣品采集位置的樣品袋和聚乙烯塑料瓶中的樣品沖洗液進(jìn)行處理、合并作為同一取樣位置的樣品的重金屬總量.

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Map showing the study area

1.3 重金屬測(cè)試、分析

降塵樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后剔除雜質(zhì)后制備待測(cè)溶液，樣品中重金屬元素的測(cè)試、分析均在中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.測(cè)試步驟如下：首先稱取0.2g試樣于Anton PVC消解罐，經(jīng)HNO3-HF-HCl消化后，封嚴(yán)置于消解儀中，待冷卻取后取出并收集試樣、然后過濾、定容，為了避免樣品測(cè)試中的污染，所有玻璃器皿、消解罐扎在使用之前均使用濃度為5％的硝酸浸泡24h，然后沖洗干凈后烘干.所有上述處理完成后采用原子熒光光譜法（AFS）測(cè)定As、Hg含量；采用等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測(cè)定Cu、Zn、Pb、Cr和Cd含量.測(cè)試過程中重金屬元素的檢出限采用選取的測(cè)定空白溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的分析物濃度；樣品測(cè)試過程中所用的試劑均為優(yōu)級(jí)純，樣品分析的準(zhǔn)確度和精密度采用國家一級(jí)土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW系列）進(jìn)行檢驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果符合監(jiān)控要求.

1.4 富集因子法（EF）

富集因子（EF）是定量評(píng)價(jià)污染富集程度與污染來源的重要指標(biāo)［19］，計(jì)算如下：

式中：Ci表示第i種重金屬元素的測(cè)試濃度；Cn表示標(biāo)準(zhǔn)化元素的濃度；Al是地殼中含量最豐富的金屬元素，由于風(fēng)化產(chǎn)物中Al的含量與母巖中的含量有較好的可比性，而且在風(fēng)化遷移過程中屬惰性元素，目前在大氣降塵、土壤、沉積物中重金屬富集因子的計(jì)算中被廣泛用作參比元素［19］，本研究中以Al為標(biāo)準(zhǔn)元素，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1［20］.

表1 富集因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification standard of enrichment factors

1.5 地積累指數(shù)法（Igeo）

地積累指數(shù)（Geo-accumulation index）是目前國內(nèi)外評(píng)價(jià)土壤、大氣降塵及水環(huán)境沉積物中重金屬的污染狀況廣泛應(yīng)用的方法［21-23］.計(jì)算公式為：

式中：Ci表示某一污染物的實(shí)測(cè)值；Bi是該污染物的地質(zhì)背景值；k為考慮到造巖運(yùn)動(dòng)可能引起背景值波動(dòng)而設(shè)定的常數(shù)，k取值為1.5［22-23］；累積污染指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如下［23］（表2）.

表2 地積累指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Classification standard of Geo-accumulation Index

1.6 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

1.6.1 暴露量 健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估主要有如下步驟：首先計(jì)算介質(zhì)中各重金屬的暴露量，然后根據(jù)選定的模型參數(shù)來計(jì)算其健康風(fēng)險(xiǎn).目前國內(nèi)關(guān)于環(huán)境中重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)主要采用美國國家環(huán)境保護(hù)署（USEPA）提出的土壤健康風(fēng)險(xiǎn)模型.本研究采用此評(píng)價(jià)模型對(duì)艾比湖流域大氣降塵中的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)［13，24-25］.

在環(huán)境中重金屬毒性分類中，Cd、Cu、Cr、Pb和Zn具有慢性非致癌效應(yīng)；As、Cd和Cr具有致癌效應(yīng).假設(shè)人體主要通過手-口、皮膚接觸和呼吸等3種暴露途徑來攝入大氣降塵中重金屬，在此基礎(chǔ)上參考相關(guān)文獻(xiàn)［13，24-25］計(jì)算艾比湖流域大氣沉降中重金屬的3種暴露途徑的暴露量，計(jì)算如下：

式中：ADDing為通過手-口攝入途徑攝入的降塵的日平均暴露量，mg/（kg·d）；ADDinh為通過呼吸途徑的攝入的降塵日平均暴露量，mg/（kg·d）；ADDderm為通過皮膚接觸途徑攝入的降塵的日平均暴露量，mg/（kg·d）；LADDinh為致癌重金屬通過吸入途徑攝入的終身日平均暴露量，mg/（kg·d）.參考相關(guān)文獻(xiàn)，3種重金屬暴露途徑參數(shù)的取值主要依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)［25］，具體見表3.

表3 重金屬暴露量參數(shù)及取值Table 3 Parameters and values for exposure calculation of heavy metals

1.6.2 健康風(fēng)險(xiǎn)表征 重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)采用慢性中毒的參考劑量進(jìn)行表征，即當(dāng)人體接觸的慢性中毒劑量在參考值以內(nèi)，則沒有危害；若超過參考值，則具有風(fēng)險(xiǎn).各重金屬的非致癌和致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式如下［13，24］：

式中：ADDij為單一重金屬污染物通過某一途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)量；RfDij為單一重金屬污染物在單位時(shí)間、單位體重?cái)z入的不會(huì)引起人體不良反應(yīng)的污染物的最大劑量，mg/（kg·d）；HI為某一污染物在多種暴露途徑下總的非致癌風(fēng)險(xiǎn)，為所有途徑總的非致癌風(fēng)險(xiǎn)的加和；HQij為單一重金屬污染物通過某一途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)熵，當(dāng)HQij或HI＜1時(shí)，表示風(fēng)險(xiǎn)較??；當(dāng)HQ或HI＞1時(shí)存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)；SF為斜率系數(shù)，表示人體暴露于一定劑量某種重金屬污染物所產(chǎn)生的致癌效應(yīng)的最大概率值；Risk為致癌風(fēng)險(xiǎn)，表示發(fā)生的概率，以單位數(shù)量人口出現(xiàn)的癌癥患者的比例來表示［24-25］.

2 結(jié)果與分析

2.1 艾比湖流域大氣降塵重金屬統(tǒng)計(jì)特征

統(tǒng)計(jì)分析表明（圖2），2013年8月～2014年7月艾比湖流域各采樣點(diǎn)大氣年降塵通量范圍在241.86～327.51g/m2之間，平均值為298.23g/m2；各月降塵通量范圍為12.4～44.8g/m2，平均值為24.85g/m2；各月降塵中以3月份最大，平均值為33.17g/m2；從冬、夏半年來看，艾比湖流域冬半年（2013年8月～2014年2月）大氣降塵通量明顯大于夏半年（2014年3～7月）.

采用新疆土壤背景值（Zn、Pb、Cu、Hg、Cd、As、Cr）［28］和國家土壤質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［29］來評(píng)價(jià)艾比湖流域大氣降塵中7種土重金屬的超標(biāo)狀況.結(jié)果表明（表4）艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬的平均值和最大值均未超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中重金屬Pb、Cd和Hg的平均值超新疆土壤背景值，超標(biāo)率分別為29.7％、35.5％、26.2％.在所有樣點(diǎn)中重金屬Zn、Cu、Cr的最大值超過新疆土壤背景值，但未超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率分別為22.7％、25.4％和15.5％；重金屬As的平均值和范圍均在新疆土壤背景值和國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi).

圖2 艾比湖流域大氣降塵通量Fig.2 Atmospheric dust deposition amount in Ebinur Basin

表4 艾比湖流域大氣降塵重金屬含量特征Table 4 Heavy metal contents in deposited atmospheric dusts in Ebinur Basin

2.2 艾比湖流域大氣降塵重金屬富集因子分析

以Al為參比元素分別計(jì)算艾比湖流域大氣降塵中各重金屬富集因子的平均值（圖3）.從數(shù)值上看，所有樣點(diǎn)中7種重金屬富集因子的平均值大小順序依次為Hg＞Cd＞Pb＞Zn＞Cu＞Cr＞As.7種重金屬的富集因子可以分為3類：第1類為重金屬Cu、Cr和As，富集因子均低于1，無富集，沒有污染；表明艾比湖流域大氣降塵中重金屬Cu、Cr 和As等元素主要來自于流域自然地質(zhì)背景如土壤顆粒及成土母質(zhì)等因素［13，19］；重金屬Zn為第二類，富集系數(shù)接近1，為1.28，為輕微富集，輕度污染水平；表明艾比湖流域大氣降塵中重金屬Zn除受自然地質(zhì)因素影響外還受流域人類活動(dòng)導(dǎo)致的污染物排放的共同影響［13，20］；重金屬Pb、Cd 和Hg為第三類，在所有樣點(diǎn)3種重金屬的富集因子的平均值均大于10，為顯著富集，所有樣點(diǎn)中重金屬Pb、Cd和Hg的富集因子均在分別為13.6、23.64和24.46，Pb為較高富集，Cd 和Hg 為嚴(yán)重富集，表明所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)大氣降塵中重金屬Pb、Cd和Hg主要來源于人為污染［19-20］.

圖3 重金屬元素的富集因子Fig.3 EF values of heavy metals in deposited atmospheric dusts

2.3 艾比湖流域大氣降塵重金屬地積累指數(shù)評(píng)價(jià)

表5 艾比湖流域各月大氣降塵重金屬地積累指數(shù)及分級(jí)Table 5 Monthly geo-accumulation indexes and classification of heavy metals in deposited atmospheric dusts in Ebinur Basin

2013年8月～2014年7月艾比湖流域所有監(jiān)測(cè)月大氣降塵中重金屬的Igeo的平均值及平均污染程度分級(jí)見表5.分析表明，從全年平均值來看艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬的污染程度從高到低依次為：Cd＞Pb＞Hg＞Cu＞Zn＞Cr＞As.其中重金屬Zn的地累積指數(shù)在全年和2013年8月、2014年3月和2014年5月均屬于無污染等級(jí)，在其他時(shí)段為輕度污染等級(jí)；重金屬Pb在2013年9月、2013年10月份、2013年11月份和全年的地累積指數(shù)值均屬于中度污染水平，在其他監(jiān)測(cè)時(shí)段為輕度污染等級(jí)；重金屬Cu的地累積指數(shù)平均值在全年各月份均屬于輕度污染等級(jí)；重金屬Hg的地累積指數(shù)平均值在2013年10月、2013年11月和全年均為中度污染等級(jí)，在其他月份為輕度污染等級(jí)，污染較大；重金屬Cr的地累計(jì)指數(shù)平均值在2013年9月、2014年3月、2014年6月、2014年7月和全年，重金屬As的地累積指數(shù)平均值在2013年9月、2014年3～7月和全年均為無污染等級(jí)，2種重金屬在監(jiān)測(cè)其他各月和全年均為較低污染等級(jí)，污染相對(duì)較輕.

從年內(nèi)分配來看，艾比湖流域所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)大氣降塵中7重金屬的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律：重金屬Cd、Hg、Pb在2013年9月到2014年3月冬半年各月份的污染程度均顯著高于其他季月份，其中Hg污染程度最大.結(jié)合艾比湖流域?qū)嶋H狀況分析，這是由于該時(shí)段為艾比湖流域的冬季，處于采暖期，采暖活動(dòng)導(dǎo)致的Cd、Pb、Hg等重金屬污染物的排放造成流域大氣中重金屬含量較高，并最終在雨、雪作用以及自然沉降到地面，從而增加了降塵中重金屬Cd、Pb 和Hg的含量.

2.4 艾比湖流域大氣降塵重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)2.4.1 暴露量 在污染評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，對(duì)艾比湖流域大氣降塵中重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià).首先根據(jù)式（3）～（6）和表3計(jì)算艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬的通過不同途徑對(duì)人體健康的暴露風(fēng)險(xiǎn).暴露劑量計(jì)算結(jié)果表明（表6），從數(shù)值上看，艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬通過3種途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)的暴露劑量的大小順序依次為Cd＞Cu＞Cr＞As＞Zn＞Hg＞Pb.從暴露途徑來看，不論對(duì)于成人還是兒童，通過手-口攝入大氣降塵中重金屬均為該區(qū)域大氣降塵中重金屬最主要的暴露途徑，其次為呼吸攝入，最后為皮膚接觸.

表6 重金屬不同途徑非致癌風(fēng)險(xiǎn)暴露劑量Table 6 Daily doses and exposure pathway of no-cancer risks for heavy metals

2.4.2 健康風(fēng)險(xiǎn)表征 在艾比湖流域大氣降塵中重金屬暴露劑量分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（7）～（9），計(jì)算大氣降塵中重金屬的非致癌暴露風(fēng)險(xiǎn).計(jì)算結(jié)果表明（表7）艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬在3種暴露途徑下成人的非致癌風(fēng)險(xiǎn)（HI）的大小順序表現(xiàn)為Cd＞Pb＞Hg＞Cu＞Cr＞Zn＞As；兒童的非致癌風(fēng)險(xiǎn)（HI）的大小順序表現(xiàn)為Cd＞Pb＞Hg＞Cr＞Zn＞Cu＞As.在3種暴露途徑中，通過手-口攝入接觸重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)最高.通過比較手-口攝入途徑RfDing值，表明艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬元素毒性大小順序依次為Pb＞Cd＞Hg＞Cr＞Zn＞Cu＞As，Pb通過兒童手-口攝入途徑的暴露風(fēng)險(xiǎn)最大，其HQ值達(dá)到2.11×10-1，明顯高于其他重金屬.總的來看，艾比湖流域全年大氣降塵中7種重金屬通過3種暴露途徑的暴露風(fēng)險(xiǎn)值（HQ）及疊加非致癌風(fēng)險(xiǎn)均未超過1，風(fēng)險(xiǎn)較小.

在計(jì)算非致癌風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)艾比湖流域大氣降塵中具有致癌風(fēng)險(xiǎn)的重金屬 As、Cd和Cr通過呼吸途徑攝入的致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明艾比湖流域大氣降塵中重金屬As、Cd和Cr的斜率系數(shù)（SF）分別為5.21、4.45和3.37，三種重金屬的致癌暴露風(fēng)險(xiǎn)在10-8～10-9之間，不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害.

表7 非致癌暴露參考劑量及暴露風(fēng)險(xiǎn)值Table 7 Non carcinogenic exposure reference dose and exposure risk values for heavy metals

在進(jìn)行重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算時(shí)，為取得符合研究區(qū)實(shí)際狀況的評(píng)價(jià)結(jié)果，在健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型中暴露行為參數(shù)、皮膚參數(shù)的選取時(shí)主要依據(jù)國內(nèi)的參考標(biāo)準(zhǔn)即《場(chǎng)地環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則》［25］.目前該標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)土壤、大氣降塵及地表灰塵重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，認(rèn)為符合國內(nèi)實(shí)際［30］.相比選用美國國家環(huán)境保護(hù)署（USEPA）的土壤健康風(fēng)險(xiǎn)模型的暴露行為、皮膚參數(shù)，本研究選取的模型參數(shù)值可以有效避免重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算結(jié)果過高的問題，更符合研究區(qū)實(shí)際狀況.下一步研究中，進(jìn)一步篩選適合干旱區(qū)實(shí)際狀況的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型參數(shù)并對(duì)國內(nèi)外多種參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析其差異性及影響因素，從而選取更準(zhǔn)確的、適合干旱區(qū)綠洲重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的模型參數(shù)是進(jìn)一步研究的方向.

3 結(jié)論

3.1 艾比湖流域年降塵通量平均值為298.23g/m2，各月降塵以3月份最大，平均為33.17g/m2；大氣降塵中7種重金屬的平均含量和最大值均未超過土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，含量較低.

3.2 艾比湖流域大氣降塵中重金屬Cu、Cr和 As主要來源于流域自然地質(zhì)背景；重金屬Pb、Cd和Hg主要受人為污染的影響.

3.3 艾比湖流域大氣降塵中重金屬Pb、Cd和Hg的污染程度相對(duì)較高；大氣降塵中重金屬在2013年9月到2014年3月污染較嚴(yán)重，與流域冬季采暖活動(dòng)污染物排放密切相關(guān).

3.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表明，艾比湖流域大氣降塵中7種重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)較低；重金屬As、Cd 和Cr的致癌風(fēng)險(xiǎn)均很低，其中兒童通過手-口途徑攝入Pb的暴露風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高.

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Pollution and potential health risk of heavy metals in deposited atmospheric dusts in Ebinur Basin，northwest China.

ZHANG Zhao-yong1，2，JILILI·Abuduwailil1*，JIANG Feng-qing1（1.State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology，Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，China；2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）.China Environmental Science，2015，35（6）：1645～1653

In order to investigate the pollution situation and potential health risk of heavy metals in deposited dusts in the Ebinur Basin，which is a typical oasis experiencing rapid economic development in Xinjiang，northwest China，contents of heavy metals Zn，Cr，Hg，As，Pb，Cd，and Cu in deposited atmospheric dust samples were analyzed.Then by using enrichment factor（EF），Geo-accumulated index（Igeo），and health risk evaluation method to analysis，the results showed that the mean annual dust deposition amount was 298.23g/m2，the average monthly dust deposition amount was 24.85g/m2，and the dust deposition amount in winter season（2013-Aug-2014-Feb）was significantly higher than that in the summer season（2014-Mar-Aug）.From the enrichment factor（EF）calculation，Cu，Cr，and As in the deposited atmospheric dusts in Ebinur Basin were mainly from a natural geological background，while Pb，Cd，and Hg were mainly influenced by the anthropogenic pollution.From the geo-accumulated index evaluation（Igeo），the non pollution levels for As，Cr，Cu，and Zn in every month accounted for the largest proportion，however the low pollution levels for Pb，Cd，and Hg were the most，and the moderate pollution levels also account for certain proportions.From the health risk assessment，the carcinogenic and non carcinogenic risks of heavy metals in the atmosphere dusts were relatively low，and won't cause harm to human health in the basin.

atmospheric dust deposition；heavy metals；pollution assessment；health risk evaluation；Ebinur Basin；oases in arid regions

X513

A

1000-6923（2015）06-1645-09

張兆永（1985-），男，山東臨沂人，中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所博士研究生，主要研究方向?yàn)楦珊祬^(qū)環(huán)境演變與生態(tài)安全.發(fā)表論文8篇.

2014-11-06

國家自然科學(xué)基金（41471098）；國家自然科學(xué)基金-新疆聯(lián)合基金（U1138301）

*責(zé)任作者，研究員，Jilil@ms.xjb.ac.cn