探讨不同重金属检测方法对污染场地风险评估的影响

目前我国受重金属镉、砷、铬、铅等污染的耕地面积近2000 万hm2，占耕地总面积的1 /6，其中工业三废排放污染耕地占1000 万hm2。在2014年颁布的《HJ25. 1 场地环境调查技术导则》中，重金属作为特征污染物，检测方法以重金属总量为主。然而重金属具有不同的形态、不同的活性，因而对环境和人体健康的影响也不同，定性、定量地检测环境样品中特定元素的形态及含量是评价元素毒性、研究其迁移和转化规律、评判环境风险的重要依据。

本文以健康风险评估方法为基础，以某重金属污染场地样品为例，比较重金属总量ICP - MS 分析方法及Tessier 五步提取法的差异，探讨两种方法在污染场地评估中的影响，为场地污染管理和控制提供科学依据。

1 重金属检测方法探讨

土壤重金属污染一般为多种元素同时作用的复合性污染，影响重金属元素在土壤中的迁移和转化。重金属在进入土壤后，经过溶解- 沉淀、吸附- 解析、络合- 解离和氧化- 还原等物理、化学反应后，最终以水溶态、交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机化合物态、残渣态等存在于土壤固相中。其中水溶态、可交换态占总量的极少部分，最容易对环境造成影响; 碳酸盐结合态对pH敏感，改变pH 值易使其释放; 铁- 锰氧化态或以凝结物形式存在于颗粒上，或成胶膜覆盖在颗粒上，还原条件下不稳定，易被释放; 有机结合态主要反映人类排放有机污染物的结果，氧化条件下，有机质易降解，导致溶解态微量金属释放; 残渣态主要存在于硅酸盐、原生和次生矿物等晶格中，自然环境中不易被降解。可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态为环境有效态，有机结合态及残渣态为稳定、低毒、低生物有效性的。

1. 1 重金属总量检测

重金属元素分析作为化学分析的一个重要组成部分，其传统分析方法包括分光光度法、火焰与石墨炉原子吸收法、原子荧光光谱法、ICP - OES 发射光谱法等，这些方法各有优缺点。20世纪80 年代发展起来的新型分析测试技术ICP - MS电感耦合等离子体质谱技术则几乎克服了传统方法的大多数缺点，并在此基础上发展起来更加完善、准确和快速的元素分析法。现已被广泛应用于环境、生物、医学、半导体、冶金等分析检测领域。因此选用ICP -MS 方法作为本文总量检测方法。

1. 2 重金属形态检测

重金属形态检测主要采用连续提取或逐级提取的方法，是指使用不同提取剂，按照结合程度的高低由弱到强的顺序，对同一重金属元素的不同组分分别进行分离及提取步骤。通过测定与不同组分相互结合的重金属元素含量，对如何正确评价土壤和沉积物中重金属的生态效应十分有帮助，对污染场地的修复工作能起到指导作用。

2 实验

2. 1 试剂

浓硝酸HNO3( CNW，65%，ACS)，双氧水H2O2( Sigma，UPS Grade)，氢氟酸HF ( Sigma，UPS Grade)。

2. 2 主要仪器设备

电感耦合等离子体质谱仪(7500cx，Agilent)，配套自动进样器( Integrated Auiosampler， Agilent)，冷却循环水装置( Recirculating Chiller，G3292A)，真空泵(Edwards，H3GC)。

2. 3 样品采集

以某重金属污染场地样品为例，该场地为加工生产重金属配件工厂，存在原材料及废渣露天堆放情况，主要污染物为重金属镉、铅、砷。整个场地共计采集22 个土样，包括表层10 个( 20cm ～30cm)、亚表层10 个(20 ～ 80cm)，2 个平行样，地下水污染状况本文不讨论。为简化风险评估过程，对测定土壤中13 种重金属检测筛选出的关注污染物镉、铜、锌3 个指标进行分析比较。

2. 4 总量检测

重金属总量选用《GB15618 土壤环境质量标准》三级标准和荷兰土壤及地下水环境标准的土壤干预值，检测结果超过任一标准限值，将被作为潜在关注污染物被筛选出，进行后续的风险评估。

2. 5 形态检测

选取广泛使用的Tessier 五步提取法对筛选出的潜在关注污染物进行形态检测。可以看出，重金属有机结合态及稳定态对重金属总量有一定贡献。

3 健康风险评估

本文欲探讨风险评估中重金属检测方法不同，对评估结果的影响。简化风险评估过程，假设污染物摄入剂量为吸收剂量。根据场地利用状况，判断为敏感用地，暴露人群选择现场工人，暴露途径主要为土壤口腔摄入、皮肤接触。分别讨论单一污染物的非致癌效应。

场地污染物的潜在非致癌健康风险可用风险商(HQ) 表示，由暴露剂量和参考剂量来进行计算，即:HQ = IntakeRFD式中: Intake 为暴露剂量; RfD 为参考剂量，各重金属的RfD 取自美国环保署的综合风险信息系统。一般来说，风险商超过1，则表明具有潜在的不可接受非致癌效应。

对于口腔摄入和皮肤接触这两个途径， 污染物主要来自于暴露的表层土壤，因此通过表层土壤浓度进行健康风险评估。重金属形态分析的风险评价，讨论水溶态和离子可交换态、碳酸盐结合态及硫酸盐和单硫化物结合态的环境有效态。

虽然潜在关注污染物的浓度超过相应的评判限值，但暴露风险均不高。在场地退役过程中，需要注意堆放废料点位等重金属超标土壤的处理，以免造成二次污染。比较重金属总量与重金属形态分析方法，前者的风险商结果明显高于环境有效态重金属。在风险评估中，用金属总量评判环境风险，在重金属环境背景值高的场地，将会在污染场地修复过程中，增加修复的土方量。本次探讨选取的场地样品，仅考虑场地工人口腔摄入及皮肤吸收的暴露风险，实际上还会从呼吸等渠道对人体带来健康风险，同时还会对周边居民带来一定的风险。另外，由于我国还缺少一些相关的暴露参数取值，给风险评估带来不确定性，这需要在后续研究中进一步完善。

4 结论

重金属以不同形态存在于土壤中， 对重金属总量的浓度均有贡献，在土壤风险评价过程中，单一考虑重金属总量，将会把对人体影响较大的环境有效态和环境稳定态全部评价在内。在评估过程中，可以同时评估重金属不同形态及重金属总量对人体的影响。在矿山等重金属背景值较高地区，可采用环境有效态重金属替代重金属总量结果进行风险评估，从而减少后续修复的土方量，减少投入的修复资金。

原标题：论文推荐|探讨不同重金属检测方法对污染场地风险评估的影响