一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及综合风险的确定方法，尤其是一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法及系统。所述评价方法包括以下步骤：（1）确定研究区域范围内要检测的重金属种类并将其编号，计算出每种重金属的平均浓度值；（2）分别计算河流重金属综合潜在生态风险指数、累积危害指数、累积致癌风险指数；（3）构建适用于工业城市河流的重金属污染综合风险评价模型；（4）计算河流重金属污染的区域环境风险指数EPRI，得出河流重金属污染综合风险等级。相比于重金属生态风险评价方法和重金属污染对人体健康风险的评价方法，本发明专利技术可为工业城市河流重金属污染综合风险情况提供评判标准。染综合风险情况提供评判标准。染综合风险情况提供评判标准。

【技术实现步骤摘要】
一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法及系统


[0001]本专利技术属于重金属污染环境
，涉及综合风险的确定方法，尤其是适用于工业城市河流的重金属污染综合风险评价方法。

技术介绍

[0002]重金属污染物会通过河岸的水动力作用和生物活动进入水生环境，从而改变水质。同时，它们也可能被重新固定在河流底部的沉积物中，并在水动力干扰或者生物扰动的影响下再次释放到地表水中，导致河流水质的突然改变。重金属在水、沉积物和土壤之间具有高度的移动性和互相影响的特性，因此在一个环境区间中出现的重金属污染风险，很可能会通过水、沉积物、土壤等连通渠道扩散到其他区间，进一步扩大了重金属污染对河流生态和人体健康的风险。在受工业和调节性水库影响的河流生态系统中，不同区间之间的物质交换过程更加频繁，使得河流生态系统和人类健康面临更大的威胁。
[0003]目前已有的重金属污染风险评价方法主要有两种：一种是针对重金属的生态风险建立的评价方法，另一种是针对人类健康风险建立的评价方法。然而，对于工业城市河流这一较为特殊的体系，建立的评价方法需要同时考虑到河流本身的生态系统健康以及生活在河流周围的工业城市中的人类身体健康，然而现有的方法存在一定的局限性，缺乏一个综合性的评价方法来综合考虑重金属的生态风险和人体健康风险。因此，为了更好地评估工业城市河流中的重金属污染综合风险，需要开发一种新的综合评价方法，以更全面、准确地评估重金属污染对河流生态和人体健康的风险。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中重金属污染的评价只关注了河流生态风险或人类健康风险，考虑因素不全面，无法涵盖工业城市河流系统对于重金属河流生态风险和人类健康风险综合管理的需求，无法有效地为工业城市河流重金属污染防治技术提供技术支持，进而提出一种用于工业城市河流的重金属污染综合风险评价方法。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，所述方法的具体实现过程为：步骤一、根据工业城市河流重金属污染综合风险评价，确定研究区域范围内要检测的重金属种类并将其编号；若总共要有n种重金属要检测，金属编号为1、2、
…
、i、
…
、n
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1、n；逐一测量每份样品的n种重金属浓度，并分别计算出每种重金属的平均浓度值；步骤二、基于每种重金属的平均浓度值计算河流重金属综合潜在生态风险指数、累积危害指数、累积致癌风险指数；步骤三、基于步骤二中的三个指数，构建适用于工业城市河流的重金属污染综合风险评价模型；步骤四、利用步骤三构建的模型求得待评价河流中重金属污染的区域环境风险指数EPRI，根据EPRI值评价河流重金属污染程度。
[0006]进一步的，综合潜在生态风险指数RI用于反映沉积物和土壤中检测到的重金属对生态系统的综合潜在影响程度，由公式1表示：生态系统的综合潜在影响程度，由公式1表示：公式1式中：RI
i
为单一重金属的潜在生态风险指数；T
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为单一重金属的生物毒性系数；C
i
为单一重金属实测值，单位为mg/kg；S
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为单一重金属土壤中的背景值，单位为mg/kg。
[0007]进一步的，人们通过摄入、吸入或皮肤接触三种途径接触到含有重金属的物质，每种接触途径对慢性日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：种接触途径对慢性日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：种接触途径对慢性日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：公式2式中：CDI
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，CDI
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入的慢性日摄入量，单位为mg/(kg
·
d)；IR
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为成人每日土壤和水的摄入率；EF表示水和土壤的暴露频率；ED是成人的暴露时间；CF是平均转换系数；BW是成人的平均体重；AT是非致癌效应的平均时间或致癌效应的平均时间；SA是成人皮肤接触影响的表面积；AF是皮肤和土壤的附着系数；ABS是皮肤吸附系数；IR
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是成人每天土壤和水的吸入率；PEF是颗粒排放系数；累积危害指数HI用于反映水和土壤和沉积物中的重金属影响人类健康的非致癌性风险，由公式3表示：性风险，由公式3表示：公式3式中：HI
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为单一重金属的危害指数；CDI
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，CDI
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入的慢性日摄入量，单位为mg/(kg
·
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入暴露途径的参考剂量，单位为mg/(kg
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[0008]进一步的，累积致癌风险CR用于反映水和土壤中的重金属影响人类健康的致癌性风险，由公式4表示：风险，由公式4表示：公式4式中：CR
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为单一重金属的累积致癌风险；SF
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入暴露途径的致癌斜率因子，单位为mg/(kg
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[0009]进一步的，基于不同种类的风险对人体造成伤害的几率和危害程度不同，分配给综合潜在生态风险和人类健康风险指数不同的权重，其中，人类健康风险指数包括累积危
害指数和累积致癌风险指数，最终得到区域环境风险指数EPRI，如公式5：公式5式中，CR为累积致癌风险，RI为综合潜在生态风险指数，HI为累积危害指数，下标max表示最大值，min表示最小值，w1和w2分别为综合潜在生态风险和人类健康风险指数的权重。
[0010]进一步的，采用最小
‑
最大归一化方法，将生态风险结果和人类健康风险结果的数据映射在0到1的范围内，分配给生态风险和人类健康风险的权重采用层次过程分析矩阵得到。
[0011]进一步的，步骤四中，根据EPRI值评价河流重金属污染程度，当EPRI＜0.25时，风险等级为低风险；当0.25＜EPRI≤0.5时，风险等级为中风险；当0.5＜EPRI≤0.75时，风险等级为高风险；当0.75＜EPRI≤1时，风险等级为极高风险。
[0012]本专利技术还提供一种工业化城市水体的重金属污染综合评价系统，包括如下模块：平均浓度值计算模块，用于根据工业城市河流重金属污染综合风险评价，确定研究区域范围内要检测的重金属种类并将其编号；若总共要有n种重金属要检测，金属编号为1、2、
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1、n；逐一测量每份样品的n种重金属浓度，并分别计算出每种重金属的平均浓度值；指数计算模块，基于每种重金属的平均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据工业城市河流重金属污染综合风险评价，确定研究区域范围内要检测的重金属种类并将其编号；若总共要有n种重金属要检测，金属编号为1、2、
…
、i、
…
、n
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1、n；逐一测量每份样品的n种重金属浓度，并分别计算出每种重金属的平均浓度值；步骤二、基于每种重金属的平均浓度值计算河流重金属综合潜在生态风险指数、累积危害指数、累积致癌风险指数；步骤三、基于步骤二中的三个指数，构建适用于工业城市河流的重金属污染综合风险评价模型；步骤四、利用步骤三构建的模型求得待评价河流中重金属污染的区域环境风险指数EPRI，根据EPRI值评价河流重金属污染程度。2.如权利要求1所述的一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于：综合潜在生态风险指数RI用于反映沉积物和土壤中检测到的重金属对生态系统的综合潜在影响程度，由公式1表示：在影响程度，由公式1表示：公式1式中：RI
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为单一重金属的潜在生态风险指数；T
i
为单一重金属的生物毒性系数；C
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为单一重金属实测值，单位为mg/kg；S
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为单一重金属土壤中的背景值，单位为mg/kg。3.如权利要求1所述的一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于：人们通过摄入、吸入或皮肤接触三种途径接触到含有重金属的物质，每种接触途径对慢性日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：日摄入量CDI的相对贡献通过公式2计算：公式2式中：CDI
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入的慢性日摄入量，单位为mg/(kg
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为成人每日土壤和水的摄入率；EF表示水和土壤的暴露频率；ED是成人的暴露时间；CF是平均转换系数；BW是成人的平均体重；AT是非致癌效应的平均时间或致癌效应的平均时间；SA是成人皮肤接触影响的表面积；AF是皮肤和土壤的附着系数；ABS是皮肤吸附系数；IR
inh
是成人每天土壤和水的吸入率；PEF是颗粒排放系数；累积危害指数HI用于反映水和土壤和沉积物中的重金属影响人类健康的非致癌性风险，由公式3表示：险，由公式3表示： 公式3式中：HI
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为单一重金属的危害指数；CDI
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入的慢性日摄入量，单位为mg/(kg
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d)；RfD
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入暴露途径的参考剂量，单位为mg/(kg
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4.如权利要求1所述的一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于：累积致癌风险CR用于反映水和土壤中的重金属影响人类健康的致癌性风险，由公式4表示：累积致癌风险CR用于反映水和土壤中的重金属影响人类健康的致癌性风险，由公式4表示：公式4式中：CR
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为单一重金属的累积致癌风险；SF
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分别代表单一重金属通过摄入、皮肤接触和吸入暴露途径的致癌斜率因子，单位为mg/(kg
·
d)。5.如权利要求1所述的一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于：基于不同种类的风险对人体造成伤害的几率和危害程度不同，分配给综合潜在生态风险和人类健康风险指数不同的权重，其中，人类健康风险指数包括累积危害指数和累积致癌风险指数，最终得到区域环境风险指数EPRI，如公式5：公式5式中，CR为累积致癌风险，RI为综合潜在生态风险指数，HI为累积危害指数，下标max表示最大值，min表示最小值，w1和w2分别为综合潜在生态风险和人类健康风险指数的权重。6.如权利要求5所述的一种工业化城市水体的重金属污染综合评价方法，其特征在于：采用最小
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最大归一化方法，将生态风险结果和人类健康风险结果的数据映射在0到1的范围内，分配给生...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫峰陵，樊皓，刘兆孝，王孟，阮娅，刘学文，吴比，朱国亮，
申请(专利权)人：长江水资源保护科学研究所，
类型：发明
国别省市：