潘輝 鄭開基 游巍斌 王韌 蔡金標(biāo) 何東進(jìn)
摘 要:秋茄(Kandelia obovata)林生態(tài)系統(tǒng)的重金屬污染是濱海濕地研究的重要組成。為探究閩東不同起源秋茄林濕地的健康風(fēng)險(xiǎn)與重金屬污染的狀況,運(yùn)用污染負(fù)荷指數(shù)法和人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法分析閩東不同起源秋茄林濕地表層沉積物重金屬的含量特征并評(píng)估其健康風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明:(1)秋茄天然林濕地表層沉積物重金屬平均含量排序?yàn)閆n(102.38 mg·kg-1)> Pb(101.53 mg·kg-1)> Cu(11.72 mg·kg-1)> Cd(0.91 mg·kg-1);秋茄人工林表層沉積物重金屬含量排序?yàn)閆n(152.81 mg·kg-1)> Pb(105.83 mg·kg-1)> Cu(16.38 mg·kg-1)> Cd(1.33 mg·kg-1)。(2)天然紅樹林表層沉積物重金屬的區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)(IPL zone)低于人工紅樹林,對(duì)應(yīng)的污染等級(jí)均為1,屬于中度污染。(3)秋茄林濕地表層沉積物重金屬對(duì)成年男性和成年女性非致癌風(fēng)險(xiǎn)(RN)均低于1,對(duì)人體造成的非致癌風(fēng)險(xiǎn)很低,Pb元素對(duì)兒童的RN高于1,會(huì)對(duì)兒童造成非致癌風(fēng)險(xiǎn);Cd對(duì)成年男性、成年女性和兒童的致癌風(fēng)險(xiǎn)(RI)均大于1.0×10-6,對(duì)人體存在嚴(yán)重的致癌風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述,閩東秋茄林濕地重金屬污染較為嚴(yán)重,應(yīng)控制濕地周邊污染物排放和對(duì)濕地進(jìn)行凈化治理。
關(guān)鍵詞: 重金屬污染, 秋茄, 沉積物, 健康評(píng)價(jià), 閩東濕地
中圖分類號(hào):X502
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1000-3142(2022)00-0470-09
Heavy metal pollution and health assessment in sediments
of Kandelia obovata wetlands of different origins
PAN Hui1,2, ZHENG Kaiji3, YOU Weibin1,2, WANG Ren4, CAI Jinbiao5, HE Dongjin1,2*
( 1. College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 2. Fujian Southern Forest Resources and Environmental
Engineering Technology Center, Fuzhou 350002, China; 3. Fujian Forestry Investigation and Planning Institute, Fuzhou 350003, China;
4. Forestry Bureau of Fuding City, Fuding 355200,
Fujian, China; 5. Forestry Bureau of Xiapu City, Xiapu 355100, Fujian, China )
Abstract:Heavy metal pollution in Kandelia obovata ecosystem is an important part of coastal wetland research. In order to explore the health risk and heavy metal pollution of K. obovata wetland of different origins in eastern Fujian, this study explored the content characteristics of heavy metals in surface sediments of different origins of K. obovata wetlands and assessed their health risks in East Fujian by using the pollution load index method and human health risk assessment method. The results were as follows: (1) The average contents of heavy metals in surface sediments of K. obovata natural forest wetlands were Zn(102.38 mg·kg-1)> Pb(101.53 mg·kg-1)> Cu(11.72 mg·kg-1)> Cd(0.91 mg·kg-1). The order of heavy metal contents in surface sediments of K. obovata plantation was Zn(152.81 mg·kg-1)> Pb(105.83 mg·kg-1)> Cu(16.38 mg·kg-1)> Cd(1.33 mg·kg-1). (2) The regional pollution load index (IPL zone) of heavy metals in surface sediments of K. obovata natural forest was lower than that of K. obovata plantation, and the corresponding pollution levels of K. obovata plantation and natural forest were both one, which belonged to moderate pollution. (3) The non-carcer risk (RN) of heavy metals in surface sediments of K. obovata wetlands to adult males and adult females was lower than one, and the RN to human body was very low. The RN of Pb element to children was higher than one, it would cause RN to children. The carcer risk (cancer risk, RI) of Cd to adult males, adult females and children was greater than 1.0×10-6, and there was a serious RT to the human body. The results indicate that heavy metal pollution of wetlands in East Fujian was serious. Therefore, we should control the pollutant emission around the wetland and purify the wetlands. In addition, adding the health risk assessment of heavy metals to the evaluation of K. obovata wetland ecosystem will help to strengthen the ecological protection and risk management of K. obovata.
Key words: heavy metal pollution, Kandelia obovata, sediment, health assessment, wetland in East Fujian
紅樹林生長在陸地與海洋交界帶的灘涂淺灘,是介于陸地與海洋之間特殊的過渡帶生態(tài)系統(tǒng),一般分布在熱帶與亞熱帶地區(qū)的潮間帶河口濕地,亦是構(gòu)筑海岸防護(hù)林體系的首選(陶玉華等,2020)。近年來,紅樹林受圍海造地、養(yǎng)殖、砍伐、工業(yè)污染物排放等人為干擾,導(dǎo)致該區(qū)域紅樹林生態(tài)系統(tǒng)面臨嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境難題(Defew et al., 2005),尤其是濕地所固有的特性更是讓其作為重金屬污染物的重要源和匯(Agoramoorthy et al., 2008)。重金屬富集于紅樹林底泥不能被生物降解,具有生物毒性,存留時(shí)間久,對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)和人類健康具有潛在危害(何東進(jìn)等,2012;Shi et al., 2019)。 重金屬會(huì)對(duì)微生物群落和功能基因產(chǎn)生強(qiáng)烈影響,產(chǎn)生氧化應(yīng)激,改變微生物群落結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響紅樹林功能(Fernandez-Cadena et al., 2020)。Shi等(2020)對(duì)我國深圳城市紅樹林的汞分布和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),沉積物性質(zhì)對(duì)汞積累的影響有限;Rezaei等(2021)對(duì)伊朗波斯灣北部海岸紅樹林組織及相關(guān)沉積物和海水中的重金屬進(jìn)行生態(tài)和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)現(xiàn),研究區(qū)域的紅樹林對(duì)鋅(zinc, Zn)和銅(cuprum, Cu)具有合適的植物修復(fù)潛力;劉金苓等(2017)對(duì)珠海淇澳島紅樹林濕地經(jīng)濟(jì)魚類的重金屬污染現(xiàn)狀與對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),重金屬在不同食性魚類中的分布存在差異,灘涂魚鉻(chromium, Cr)和鉛(lead, Pb)超標(biāo),存在Cr中毒的健康風(fēng)險(xiǎn);張起源等(2020)等對(duì)廣東紅樹林沉積物有毒金屬分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),紅樹林沉積物中總磷(total phosphorus, TP)、總有機(jī)碳(total organic carbon, TOC)含量越高,pH 值越低,沉積物中有毒金屬含量越高。根據(jù)化學(xué)物質(zhì)致癌性將金屬元素分成致癌金屬與非致癌金屬兩類,致癌金屬被美國環(huán)境署(US EPA)列入高危險(xiǎn)毒性物質(zhì)清單;非致癌金屬積累過多不利于人體健康,也具有潛在健康風(fēng)險(xiǎn)(Morshdy et al., 2019)。然而,目前對(duì)不同起源紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的健康風(fēng)險(xiǎn)的了解比較有限。因此,研究重金屬在紅樹林濕地沉積物生態(tài)系統(tǒng)中的累積規(guī)律及其對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。
本研究以福建閩東為研究區(qū)域,選擇當(dāng)?shù)厝斯で锴蚜趾吞烊磺锴蚜謽拥?,以樣地所采取的土樣為試材,采用污染?fù)荷指數(shù)、健康風(fēng)險(xiǎn)模型等方法,擬探討以下問題:(1)閩東不同起源秋茄林濕地表層沉積物的重金屬污染特征。(2)對(duì)閩東不同起源秋茄林濕地重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。以期為閩東秋茄林的保育、健康風(fēng)險(xiǎn)管控與重金屬污染的綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究區(qū)自然概況
閩東是寧德的俗稱。人工林樣地位于寧德市點(diǎn)頭鎮(zhèn)(120°18′ E,27°23′ N),該區(qū)域氣候?qū)賮啛釒ШQ笮约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫18.2 ℃,年平均降水量為1 500 mm,年日照數(shù)為1 727.3 h,群落類型為人工秋茄林,土壤類型為泥質(zhì)土,平均地徑為11.20 m,平均冠幅為1.1 m×1.1 m,平均樹高為1.80 m,郁閉度一般在95%左右;天然林樣地位于寧德市前岐鎮(zhèn)(120°32′ E,27°30′ N),該區(qū)域氣候?qū)賮啛釒ШQ笮约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫為18.5 ℃,年平均降水量為1 511 mm,年日照數(shù)為1 840 h,土壤類型為泥質(zhì)土,平均地徑為26.81 m,平均冠幅為1.42 m×1.51 m,平均樹高為1.71 m,郁閉度一般在75%左右(何東進(jìn)等,2013)。
2 研究方法
2.1? 樣品采集
落潮時(shí),在福鼎市前岐鎮(zhèn)的秋茄天然紅樹林濕地和點(diǎn)頭鎮(zhèn)的秋茄人工紅樹林濕地進(jìn)行樣品采集(均為中潮灘秋茄紅樹林)。在兩個(gè)不同起源秋茄紅樹林中,根據(jù)實(shí)際情況,在垂直林緣沿入海方向設(shè)置林內(nèi)50 m(FW1)、林內(nèi)15 m(FW2)、林緣(FE)、林外15 m(FB1)、林外30 m(FB2)、林外60 m(FB3)、林外100 m(FB4)7個(gè)采樣點(diǎn),收集表層(0~30 cm)沉積物樣品,沉積物樣品均在以樣點(diǎn)為中心5 m × 5 m的范圍內(nèi)取3個(gè)重復(fù)。
2.2 沉積物重金屬含量的測定
將取得的沉積物樣品冷凍干燥至恒重后,準(zhǔn)確稱取0.25 g過100目篩的樣品,選擇HNO3-HF-HClO4消煮法進(jìn)行消煮,然后利用原子吸收分光光度計(jì)分別測定Zn、Pb、Cu、Cd 4種重金屬的含量,每份樣品均測定3次后取平均值。
2.3 污染負(fù)荷指數(shù)法
根據(jù)Tomlinson等提出的污染負(fù)荷指數(shù)法(pollution load index)對(duì)研究區(qū)的重金屬污染水平的進(jìn)行評(píng)價(jià)。該指數(shù)由評(píng)價(jià)區(qū)域所包含的多種重金屬成分共同構(gòu)成,它能直觀地反映各個(gè)重金屬對(duì)污染的貢獻(xiàn)程度,也可反映出重金屬在時(shí)間、空間上的變化趨勢,應(yīng)用較為方便(丁喜桂等,2005)。其評(píng)價(jià)步驟如下:
根據(jù)某一點(diǎn)的實(shí)測重金屬含量進(jìn)行最高污染系數(shù)(F)的計(jì)算:
Fi=Ci/Coi(1)
式中:Fi為元素i的最高污染系數(shù);Ci為元素i的實(shí)測含量;Coi為元素i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本文選取Hakanson(1980)提出的現(xiàn)代工業(yè)前正常沉積物中重金屬含量的最高背景值(Zn=80.00 g、Pb=25.00 g、Cu=30.00 g、Cd=0.50 g)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
某一點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)(IPL):
IPL=nF1×F2×F3…Fn(2)
式中:IPL為某一點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù);n為評(píng)價(jià)元素的個(gè)數(shù)。
某一區(qū)域的污染負(fù)荷指數(shù)(IPL zone):
IPL zone=nIPL1×IPL2×IPL3…IPLn(3)
式中:IPL zone為目標(biāo)區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù);n為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。
污染負(fù)荷指數(shù)法一般分為4個(gè)等級(jí)(Neyestani et al., 2016),具體見表1。
2.4 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
閩東秋茄林分布在濱海,距離居住區(qū)較近,是大量親子游和教育活動(dòng)的選擇之一,所以有必要對(duì)其進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。秋茄林濕地沉積物中的重金屬主要通過皮膚接觸對(duì)人體產(chǎn)生影響(王進(jìn)軍等,2009),因此,本研究主要從皮膚接觸途徑探討沉積物重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。金屬元素暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)包含致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)兩種,重金屬元素Cd屬于致癌污染物,Zn、Pb、Cu屬于非致癌污染物,計(jì)算公式如下(王麗麗等,2020):
重金屬非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式:
RN=ADD/RfD(4)
重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式:
RI=ADD×SF(5)
ADD=C×EF×EDAT×BW×SA×SL×ABS×10-6(6)
式中:RN(non-carcer risk)表示某種重金屬通過皮膚暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)(無量綱值);RfD(reference dose)表示皮膚暴露途徑的參考值,單位為mg·(kg·d)-1;C表示重金屬的實(shí)測量,單位為mg·kg-1;ADD(average daily dose)表示日平均暴露量,單位為mg·(kg·d)-1;RI(cancer risk)表示某種重金屬通過皮膚暴露途徑的致癌風(fēng)險(xiǎn)(無量綱值);SF(slope factor)表示致癌斜率因子,單位為(kg·d)·mg-1。公式中參數(shù)的取值與含義見表2,4種重金屬元素的RfD參考劑量與斜率因子見表3(U.S.EPA, 1996;Ferreira-Baptista & Miguel, 2005)。
3 結(jié)果與分析
3.1 閩東不同起源秋茄林表層沉積物中重金屬含量比較
閩東不同起源秋茄林濕地表層沉積物重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。天然秋茄林濕地表層沉積物中重金屬含量波動(dòng)范圍較大,其中Zn的含量范圍為67.98~144.21 mg·kg-1,Pb的含量范圍為50.48~152.95 mg·kg-1,Cu的含量范圍為8.06~21.78 mg·kg-1,Cd的含量范圍為0.24~2.64 mg·kg-1,平均含量排序?yàn)閆n> Pb> Cu> Cd;Cd的變異系數(shù)明顯大于Cu、Pb、Zn,排序?yàn)镃d(26.37%)> Cu(15.78%)> Zn(2.40%)> Pb(1.26%);除Cu外,天然林其他3種重金屬平均含量均超過背景值,超標(biāo)率分別為Zn(71.43%)、Pb(100%)、Cd(79.92%)。人工秋茄林濕地表層沉積物中重金屬含量波動(dòng)范圍同樣較大,其中Zn的含量范圍為114.45~187.62 mg·kg-1,Pb的含量范圍為52.83~123.03 mg·kg-1,Cu的含量范圍為5.82~25.19 mg·kg-1,Cd的含量范圍為0.30~2.53 mg·kg-1,人工林表層沉積物重金屬含量排序?yàn)閆n>Pb>Cu>Cd;Cd的變異系數(shù)明顯大于Cu、Pb、Zn,排序?yàn)镃d(27.07%)> Cu(18.74%)> Zn(5.36%)> Pb(3.94%);除Cu外,天然林其他3種重金屬平均含量均超過背景值,超標(biāo)率分別為Zn(100%)、Pb(100%)、Cd(85.71%)。
3.2 閩東不同起源秋茄林濕地沉積物中重金屬的垂岸分布特征
閩東不同起源秋茄林濕地沉積物中重金屬含量的垂岸分布如圖1所示。在秋茄天然林濕地沉積物中,除元素Zn外,重金屬元素Pb、Cu、Cd的含量在林外100 m到15 m表層沉積物的分布都呈逐漸增加趨勢,林外15 m至林緣逐漸下降,林緣到林內(nèi)呈逐漸下降趨勢。在秋茄人工林濕地沉積物中,重金屬元素Zn、Pb含量分布都呈林外到林緣先減少后增加的情況,重金屬元素Cu、Cd含量分布都為林外到林緣逐漸增加,林緣到林內(nèi)逐漸下降。
3.3 閩東不同起源秋茄林沉積物重金屬污染特征
閩東濱海秋茄紅樹林濕地沉積物中4種重金屬之間的Pearson相關(guān)性分析結(jié)果見表5。在秋茄天然林濕地沉積物重金屬中,Zn、Pb、Cu、Cd兩兩之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,其中,Zn與Cu、Pb與Cd、Pb與Cu之間顯著相關(guān),Zn與Cd之間極顯著相關(guān)。在人工秋茄紅樹林濕地沉積物重金屬中,Pb與Cu之間極顯著負(fù)相關(guān),Zn與Pb、Cu與Cd之間呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系,Zn與Cd、Zn與Cu以及 Pb與Cd之間呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系。
閩東濱海秋茄紅樹林濕地采樣點(diǎn)重金屬污染特征如圖2所示,天然林中采樣點(diǎn)FW1、FW2、FE、FB1、FB2、FB3的IPL值在1~2之間,污染等級(jí)為1,屬于中度污染;FB4的
IPL值小于1,污染等級(jí)為0,屬于無污染。人工林中采樣點(diǎn)FW1、FW2、FB3、FB4的IPL值在1~2之間,污染等級(jí)為1,屬于中度污染;FE、FB1、FB2的IPL值在2~3之間,污染等級(jí)為2,屬于強(qiáng)污染,結(jié)果表明,人工林的污染程度比天然林高,從而進(jìn)一步說明不同起源紅樹林濕地周圍的污染物排放情況和地質(zhì)條件本底值水流狀況具有較大差異。
污染負(fù)荷指數(shù)法計(jì)算結(jié)果顯示(表6):閩東濕地天然秋茄紅樹林表層沉積物重金屬的區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)(IPL zone)比人工紅樹林低,但對(duì)應(yīng)的污染等級(jí)都為1,均屬于中度污染。
3.4 閩東不同起源秋茄林沉積物重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
對(duì)閩東秋茄紅樹林濕地沉積物重金屬進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),結(jié)果如表7。通過皮膚接觸途徑來看,天然林和人工林沉積物中的Zn、Pb、Cu的非致癌風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為RN兒童>RN成年女性>RN成年男性,這與兒童的吮吸行為、女性的體重等因素有關(guān),其中天然林和人工林兒童Pb的RN高于1,這表明通過皮膚接觸途徑濕地重金屬Pb對(duì)兒童存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。通過皮膚接觸途徑Cd的致癌風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為RI兒童>RI成年女性>RI成年男性,且都高于1.0×10-6,這表明Cd通過皮膚接觸途徑對(duì)人體存在嚴(yán)重的致癌風(fēng)險(xiǎn)。
4 討論與結(jié)論
4.1 不同起源秋茄林濕地重金屬污染特征
閩東不同起源秋茄紅樹林濕地沉積物重金屬的平均含量表現(xiàn)為人工林>天然林,這種差異與不同起源濕地周邊的排污嚴(yán)重情況不一致以及不同起源秋茄林吸附時(shí)間不同有關(guān),這與何東進(jìn)等(2012)的研究結(jié)果一致。丘耀文和余克服(2011)的研究發(fā)現(xiàn),變異系數(shù)可以反映各樣本數(shù)據(jù)空間上的離散程度,變異系數(shù)較小的元素自然來源占主導(dǎo)地位,較大變異系數(shù)的元素人為影響占據(jù)主導(dǎo)地位。本研究中,天然林濕地重金屬Zn、Pb的變異系數(shù)較小,重金屬Cu、Cd的變異系數(shù)較大,表明天然林濕地Zn、Pb自然來源為主導(dǎo),而Cu、Cd來源受人為干擾影響更強(qiáng)烈,人工林與天然林相一致。天然林與人工林濕地重金屬含量在林內(nèi)深處都有明顯下降,其原因一方面可能是細(xì)顆粒物質(zhì)是吸附與富集重金屬的主要載體,在水動(dòng)力作用稍弱的中高潮灘區(qū)域, 伴隨著細(xì)顆粒泥沙的淤積(陳彬,2014);另一方面可能是秋茄林內(nèi)一些植物吸收部分重金屬或這些植物影響了濕地土壤結(jié)構(gòu),從而產(chǎn)生了更多的細(xì)顆粒物質(zhì)吸附與富集重金屬(藍(lán)福生等,1994)。因此,秋茄林的保護(hù)具有重要意義。
相關(guān)性分析可間接推測濕地沉積物重金屬的來源和途徑,元素之間相關(guān)性顯著或極顯著,表明在該地區(qū)元素間具有同源性或者呈復(fù)合污染(Guo et al., 2012),本研究發(fā)現(xiàn),天然林中的Zn與Cu、Pb與Cd、Pb與Cu、Zn與Cd之間具有同源性或呈復(fù)合污染,人工林中的Zn與Pb、Cu與Cd、Zn與Cd、Zn與Cu以及 Pb與Cd之間具有同源性或呈復(fù)合污染,而人工林中的Pb與Cu負(fù)相關(guān),這是因?yàn)镻b的遷移性較差,主要累積于沉積物表層。從采樣點(diǎn)的污染負(fù)荷指數(shù)來看,天然林采樣點(diǎn)林外100 m無污染,人工林采樣點(diǎn)林緣、林外15 m、林外30 m存在強(qiáng)污染,存在較大的生態(tài)安全隱患需優(yōu)先防治,其他采樣點(diǎn)均存在中度污染。從區(qū)域污染負(fù)荷指數(shù)來看,人工林污染比天然林嚴(yán)重,但均為中度污染,其原因一方面可能是不同起源秋茄林濕地土壤結(jié)構(gòu)的差異性(張曉雅,2020),以及對(duì)土壤中重金屬的富集能力不同導(dǎo)致其本身的累積量具有差異(何東進(jìn)等,2012);另一方面可能是不同起源秋茄林所受人為干擾程度不同,由于人工林靠近居民區(qū)且周邊排污口和人工蝦塘較多,導(dǎo)致其比天然林污染更嚴(yán)重,而人工林中的強(qiáng)污染樣點(diǎn)則是最靠近人工蝦塘的樣點(diǎn)。
4.2 不同起源秋茄林濕地重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)
從不同人群對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)的敏感度來看,兒童對(duì)濕地沉積物中重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)最敏感,成年男性敏感度則最低,這與王麗麗等(2021)的研究結(jié)果一致,這可能和兒童年齡小、身體免疫力與耐受能力低有關(guān)。因此,應(yīng)避免兒童接觸研究區(qū)域的灘涂。本研究發(fā)現(xiàn),人工林與天然林重金屬Pb的檢測濃度100%超標(biāo),在進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后,其對(duì)兒童的非致癌風(fēng)險(xiǎn)超過了US EPA等國際機(jī)構(gòu)的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)值(RN>1),且重金屬Pb在成年男性與女性中的RN均高于其他重金屬元素。重金屬Cd的檢測濃度也嚴(yán)重超標(biāo)(天然林79.92%和人工林85.71%),其對(duì)兒童與成人的致癌風(fēng)險(xiǎn)超過了US EPA等國際機(jī)構(gòu)的最大可接受風(fēng)險(xiǎn)值(RI>1.0×10-6)。因此,重金屬Pb與Cd成為閩東秋茄林濕地的主要健康風(fēng)險(xiǎn)來源元素。本研究與何東進(jìn)等(2012,2013)對(duì)閩東濕地重金屬的研究相比,前者更多是研究閩東秋茄林濕地重金屬的積累特征與空間分布,本研究則評(píng)估了濕地重金屬對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)。由于兒童與成人、男性與女性的身體素質(zhì)、心理和習(xí)慣等存在差異,在進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí), 最好分人群計(jì)算以便更加切合實(shí)際。
閩東秋茄林濕地沉積物重金屬污染較為嚴(yán)重,對(duì)公眾存在健康隱患,應(yīng)積極采取防治措施。因此,提出科學(xué)管理對(duì)策如下:(1)對(duì)紅樹林的保育可采取自然恢復(fù)為主、人工恢復(fù)為輔的策略,由于研究結(jié)果顯示人工林污染比天然林嚴(yán)重,故而不能盲目人工造林。(2)完善監(jiān)測機(jī)制。將重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)加入秋茄林濕地生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)工作中, 尤其需要注重致癌重金屬元素(如Cd)的監(jiān)測,將健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與其他沉積物評(píng)價(jià)相結(jié)合,能更全面、更及時(shí)掌握秋茄林生境的安全狀況,有助于加強(qiáng)秋茄林的生態(tài)保護(hù)與風(fēng)險(xiǎn)管理。
參考文獻(xiàn):
AGORAMOORTHY G, CHEN FA, HSU MJ, 2008. Threat of heavy metal pollution in halophytic and mangrove plants of Tamil Nadu, India[J]. Environ Poll, 155(2): 320-326.
CHEN B, 2014. Source sink effects of heavy metals in fine-grained sediments and their responses to human activities in eastern China[D]. Qingdao: Ocean University of China. [陳彬, 2014. 中國東部海域細(xì)顆粒沉積物中重金屬源匯效應(yīng)和其對(duì)人類活動(dòng)響應(yīng)[D]. 青島: 中國海洋大學(xué): 75-85.]
DEFEW LH, MAIR JM, GUZMAN HM, 2005. An assessment of metal contamination in mangrove sediments and leaves from Punta Mala Bay, Pacific Panama[J]. Mar Poll Bull, 50(5): 547-552.
DING XG, YE SY, GAO ZJ, 2005. Evaluation method of heavy metal pollution in offshore sediments [J].? Mar Geol Dyn, 12 (8): 31-36. [丁喜桂, 葉思源, 高宗軍, 2005. 近海沉積物重金屬污染評(píng)價(jià)方法[J]. 海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài), 12(8): 31-36.]
FERNANDEZ-CADENA JC, RUIZ-FERNANDEZ PS, FERNAN-
DEZ-RONQUILLO TE, et al., 2019. Detection of sentinel bacteria in mangrove sediments contaminated with heavy metals[J]. Mar Poll Bull, 150(3): 110701.1-110701.10.
FERREIRA-BAPTISTA L, MIGUEL ED, 2005. Geochemistry and risk assessment of street dust in Luanda, Angola: A tropical urban environment [J]. Atmos Environ, 39(25):4501-4512.
GAO Y, GUO XY, LI C, et al., 2015. Characteristics of PM2.5 in Miyun, the northeastern suburb of Beijing: chemical composition and evaluation of health risk [J]. Environ Sci Poll Res, 22(21): 16688-16699.
GOU GH, WU FC, XIE FZ, et al., 2012. Spatial distribution and pollution assessment of heavy metals in urban soils from southwest China[J]. J Environ Sci, 24(3): 410-418.
HE DJ, ZHENG KJ, WANG R, et al., 2012. Comparison of accumulation and distribution characteristics of heavy metal elements Zn, CD, Cu in Kandelia candel forest from different origins in coastal wetlands of eastern Fujian[J]. J Fujian Agric For Univ ( Nat Sci Ed), 41(2): 187-192. [何東進(jìn), 鄭開基, 王韌, 等, 2012. 閩東濱海濕地不同起源秋茄林重金屬元素Zn、Cd、Cu的累積與分布特征比較[J]. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 41(2): 187-192.]
HE DJ, YOU WB, WANG R, et al., 2013. Comparison of spatial distribution characteristics of heavy metals in sediments of Kandelia wetland of different origins in the northern edge of mangrove natural distribution in China[J] Chin J Appl Environ Biol, 19(6): 945-951. [何東進(jìn),游巍斌,王韌,等,2013. 中國紅樹林天然分布北緣區(qū)不同起源秋茄林濕地沉積物重金屬空間分布特征比較[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 19(6): 945-951.]
HAKANSON L, 1980. An ecological risk index for aquatic pollution control a sedimentological approach[J]. Water Res, 14(8): 975-1001.
LE FS, LI RT, CHEN P, et al., 1994. The relationship between mangrove and soil on the beach of Guangxi. [J]. Guihaia, 14(1): 54-59. [藍(lán)福生, 李瑞棠, 陳平, 等, 1994. 廣西海灘紅樹林與土壤的關(guān)系[J]. 廣西植物, 14(1): 54-59.]
LIU JL, LI HL, TANG YJ, et al., 2017. Heavy metal pollution status of economic fish in Zhuhai Qi’ao mangrove wetland and its risk to human health[J]. Ecol Sci, 36(5): 186-195. [劉金苓, 李華麗, 唐以杰, 等, 2017. 珠海淇澳島紅樹林濕地經(jīng)濟(jì)魚類的重金屬污染現(xiàn)狀及對(duì)人體健康風(fēng)險(xiǎn)分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 36(5): 186-195.]
Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, 2013. Handbook of exposure parameters for Chinese population. [M]. Beijing: China Environment Press: 837-1004. [環(huán)境保護(hù)部, 2013.中國人群暴露參數(shù)手冊(cè).[M]. 北京: 中國環(huán)境出版社: 837-1004.]
Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, 2014. HJ 25.3—2014 Technical guidelines for risk assessment of contaminated sites [S]. Beijing: China Standards Press: 52-53. [環(huán)境保護(hù)部, 2014. HJ 25.3—2014污染場地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京: 中國環(huán)境出版社: 52-53.]
MORSHDY A, DARWISH WS, DAOUD J, et al., 2019. Estimation of metal residues in Oreochromis niloticus and Mugil cephalus intended for human consumption in Egypt: a health risk assessment study with some reduction trials[J]. J Verbrauch Lebensm, 14(1) : 81-91.
NEYESTANI MR, BASTAMI KD, M ESMAEILZADEH, et al., 2016. Geochemical speciation and ecological risk assessment of selected metals in the surface sediments of the northern Persian Gulf[J]. Mar Poll Bull, 109(1): 603-611.
PEIFEI C, XIAOHUI B, JIAQOA Z, et al., 2015. Assessment of heavy metal pollution characteristics and human health risk of exposure to ambient PM2.5 in Tianjin, China [J]. Particuology, 20(3): 104-109.
QIU YW, YU KF, 2011. Accumulation of heavy metals in sediments of mangrove wetlands in Hainan [J]. Acta Trop Ocean, 30(2): 102-108. [丘耀文, 余克服, 2011. 海南紅樹林濕地沉積物中重金屬的累積[J]. 熱帶海洋學(xué)報(bào), 30(2): 102-108.]
SHI C, YU LY, CHAI MW, et al., 2020. The distribution and risk of mercury in Shenzhen mangroves, representative urban mangroves affected by human activities in China[J]. Mar Poll Bull, 151(Feb.):110866.1-110866.9.
SHI C, DING H, ZAN QJ, et al. 2019. Spatial variation and ecological risk assessment of heavy metals in mangrove sediments across China[J]. Mar Poll Bull, 143(JUN.): 15-124.
TAO YH, HUANG X, WANG XP, et al., 2020. Soil carbon and nitrogen storages in three mangrove stands of Zhenzhu Gulf, Guangxi[J]. Guihaia, 40(3): 285-292. [陶玉華, 黃星, 王薛平, 等, 2020. 廣西珍珠灣三種紅樹林林分土壤碳氮儲(chǔ)量的研究[J]. 廣西植物, 40(3): 285-292.]
REZAEI M, KAFAEI R, MAHMOODI M, et al. 2021. Heavy metals concentration in mangrove tissues and associated sediments and seawater from the north coast of Persian Gulf, Iran: Ecological and health risk assessment[J]. Environ Nanotechnol Monit Manag, 15(9): 100456.1-100456.14.
US EPA, 2002. Supplemental Guidance for developing doil dcreening levels for super fund sites[M]. Washington DC: Office of Soild Waste and Emergency Response: 1-106.
US EPA, 1996. Soil Screening Guidance: technical background document [M]. Washington DC: Office of Solid Waste and Emergency Response: 1-447.
WANG JJ, LIU ZQ, GU XN, et al., 2009. Health risk assessment method of environmental carcinogens [J]. Foreign Med (Hyg), 36 (1): 50-58. [王進(jìn)軍, 劉占旗, 古曉娜, 等, 2009. 環(huán)境致癌物的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法[J]. 國外醫(yī)學(xué)(衛(wèi)生學(xué)分冊(cè)), 36(1): 50-58.]
WANG LL, JIN HN, WU ZH, et al.,2021. Pollution characteristics and health risk assessment of heavy metals in different types of construction dust [J]. Chin Environ Sci, 41(3): 1055-1065. [王麗麗, 金囝囡, 武志宏, 2021. 不同類型施工降塵中重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 中國環(huán)境科學(xué), 41(3): 1055-1065.]
WANG Z, LIU SQ, CHEN XM, et al., 2008. Estimation of Chinese skin exposure area in health risk assessment [J]. J Safe Environ, 15 (4): 152-156. [王喆, 劉少卿, 陳曉民, 等, 2008. 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中中國人皮膚暴露面積的估算[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 15(4): 152-156.]
YANG Q, CHEN HG, LI BZ, 2015. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in indoor dusts of Guizhou, Southwest of China: Status, sources and potential human health risk [J]. PLoS ONE, 10(2):1-17.
YANG D, LIU CJ, WANG Q, et al., 2019. Geochemical and probabilistic human health risk of chromium in mangrove sediments: A case study in Fujian, China[J]. Chemosphere, 233(OCT.):503-511.
ZHANG XY, 2020. Study on the relationship between vegetation characteristics and soil properties in different types of wetland protected areas in the middle reaches of Heihe River[D]. Lanzhou: Northwest Normal University. [張曉雅, 2020. 黑河中游濕地不同類型保護(hù)地植被特征與土壤性質(zhì)關(guān)系研究[D]. 蘭州: 西北師范大學(xué): 31-38.]
ZHANG QY, QIN YJ, LIU XH, et al., 2020. Distribution and ecological risk assessment of toxic metals in mangrove sediments in Guangdong[J]. Ecol Environ Sci, 29(1): 183-191. [張起源, 秦穎君, 劉香華, 等, 2020. 廣東紅樹林沉積物有毒金屬分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 29(1): 183-191.]
(責(zé)任編輯 李 莉)
收稿日期:2021-10-13
基金項(xiàng)目:海岸帶森林生態(tài)過程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(71201800705);福建省科技廳引導(dǎo)性項(xiàng)目(2015N0018);福建省科技廳重點(diǎn)項(xiàng)目(2009N0009);福建農(nóng)林大學(xué)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(KFA17280A) [Supported by Coastal Forest Ecological Process Innovation Team Project(71201800705); Guiding Project of Fujian Science and Technology Department(2015N0018); Key Projects of Fujian Science and Technology Department(2009N0009); Science and Technology Innovation Project of Fujian Agriculture and Forestry University (KFA17280A)]。
第一作者: 潘輝(1997-),碩士研究生,主要從事地理學(xué)研究,(E-mail)ph1004937230@163.com。
通信作者:何東進(jìn),博士,教授,主要從事海岸帶森林與環(huán)境研究,(E-mail)fjhdj1009@126.com。