工业重金属对土壤的污染,以及对人体健康产生的危害,我们在《新疆煤矿区土壤重金属污染源以及对人体健康风险的影响》里已经有所描述。但新疆毕竟只是中国的一部分,不能代表整个中国的情况。
那么能不能分析一下整个中国,土壤被工业所产生的重金属污染情况,以及人体健康受到了多大影响?还真有,浙江大学软土与地球环境工程教育部重点实验室于2021年8月份在ScienceDirect上发布了一篇热乎的研究调查,名为《中国工业遗址的土壤重金属污染及人体健康风险评估》(Soil heavy metal pollution of industrial legacies in China and health risk assessment)。
相比于新疆的研究,这次调查范围大的多。研究共选择了625个工业遗址,即历史上在这些地方建设过大型工厂,分布于中国西南、华北平原、长江流域、长三角、珠三角等。这些工厂平均存活35年,大多关闭于1992年左右。包括化工、采矿、金属加工、钢铁制造、橡胶制造等,其中从事化学相关工业制造的工厂比例最大。值得注意,相比于新疆的研究,此次调查还有个不同。那就是收集的数据长达30多年,而新疆的研究只持续了2个月。理论上结论应该会更加完善和具有代表性。
已有的许多研究都是对现在仍在运作的工业用地、农药用地等进行土壤重金属评估,结果往往与预期的也不会有很大差距,那就是存在广泛而明显的污染。不知道大家注意到没有,这次研究人员之所以设定跨度时间这么长和跨度地域这么广的研究范围,很多还是工业遗址而不是现在仍在开展作业的工厂,潜台词是什么?其实有一层含义:别以为现在我们生活周边没有那么多工业工厂了,就以为我们不受到相关的健康危害。工业污染对土地和人体健康的影响可能长达数十年之久。
625个工业遗址难不难找?其实一点都不难。2001年至2015年,仅关闭的工厂就超过十万个。之所以工厂遗址多,还有另外的原因可能是我们期望听到的:一个是因为我国产业结构调整,对工业的依赖降低;另一个是因为随着城市范围的扩大,为了减少对居住环境的污染,所以很多工厂不得不关闭而搬到更远的郊区。
工业重金属带来的危害
工业遗址会对周边土壤和地下水产生污染,主要是由于生产过程中存在废水排放和泄漏,以及原料、产品和废渣储存过程中因降雨引起重金属流向土壤。重金属等污染物进入土壤后,最终有可能通过皮肤、食物和空气进入人体,从而引起健康风险。
重金属污染对环境和人体的危害是明显的。
从2001-2016年,我国因环境污染而引发健康事件屡见不鲜。比如2016年,常州外国语学校约有500名学生身体出现异常,原因就是学校所在地址以前是化工厂用地。
中国环境污染所导致的健康事件(2021-2014)
下图是一个位于广西的采矿工厂,这个工厂运作了近20年。图中右侧三张照片展示了工厂附近环境的一片狼藉,随处可见因采矿废渣和废水而破坏的环境。周边100米直线距离的河流都因这个工厂遗址至今仍承受着高污染风险。
625个工业遗址相关数据来源
那针对这些工业遗址对土壤污染的数据从何而来呢?毕竟现在这些地方已经不存在工厂了。
原来,研究人员从中国国家知识基础设施数据库(CNKI)、中国万方文献数据库(WANFANG)以及由政府和环境评估企业所发布的调查报告中,收集了这625个工业遗址的相关信息,最终形成了包含名称、生产类型、地形、平均年降雨量、地理坐标、地层岩性,以及其中184个遗址土壤八种重金属含量污染数据的数据库。八种重金属是美国环境保护署 (US EPA)所重点控制的Cd、Pb、Hg、As、Cr、Ni、Cu 和 Zn,它们被证明或怀疑对人体危害极大。
之所以有土壤污染数据的遗址数据只有184个而不是625个,是因为公开能获得的数据有限,涵盖不到全部遗址。
基于这些数据,研究人员开始设计研究模型,最终从两个方面评估了跨度整个中国的土壤因工业遗址而导致的重金属污染情况。这两个方面包括:土壤重金属污染程度和人体健康风险评估。
评估1-遗址土壤重金属污染程度
首先,研究人员选定了各种重金属含量的标准值,依据的是中国住宅用地的一系列标准,比如GB11018-361。也就是说,如果某地的土壤重金属含量高于这些标准中设定的标准值,可以认为这个地方存在较大的污染,对居住在这里的人群的健康会有不利影响。
研究结果表明,184个有土地重金属含量数据的工业遗址中,大多数遗址的土壤重金属含量低于标准值,这或许是值得欣慰的。
综合所有工业遗址的土壤中重金属的数据来看,情况却不容乐观。从平均值可以看出,As、Cd、Cr、Pb、Ni 的土壤平均浓度分别是可接受的标准值的30.2、4.0、2.9、2.5、1.7倍。也就是说,仍然有部分工业遗址存在很严重的重金属污染遗留至今。有超过20%的工业遗址土壤中仍存在非常严重的As污染。
综合过往的一些研究结果,以及这些工业遗址所从事的工作类型,可以得出这些土壤重金属大多都与几十年前这些工厂的废渣、废水排放有关。比如,土壤中存在大量As的工业遗址中,化工生产基地有23个,黑色金属生产基地有10个,采矿基地有6个。
如果将这些工业遗址数据分地域看,又会获得另一个看待污染情况的视角,可能可以回答我们非常关心的问题:我所生活的地区,土壤重金属污染严重吗?
研究人员通过一个考虑过地球土壤自然重金属浓度和当前土壤重金属浓度的模型,进行了各工业遗址土壤污染严重程度的评估,称为地积指数。根据地积指数的大小,将土壤污染程度分为6个等级,值越大表示污染越严重。注意:只有当地积指数等于0甚至小于0时,才代表几乎没有污染。
他们公布了研究数据,重金属元素后面括号内代表地积指数。广西的土壤受到 As(6.14) 和 Pb(5.82) 的极恶劣污染,受到Zn(4.85)的极严重污染。广东的土壤受到Ni(3.57)的严重污染。湖南的土壤Cd(7.85)受到极恶劣污染。河北的土壤受到Cr(7.56)的极恶劣污染。天津的土壤受到Cu(3.87)的严重污染。河南的土壤受到Hg(7.02)的极恶劣污染。重庆的土壤受到Cu(4.97)的极严重服务。综合所有重金属污染程度的中值来看,广西(5.18)、浙江(3.73)、重庆(2.83)、湖南(2.61)、广东(2.58)是排名前5,成为受重金属污染最多的省份。
综合上述研究结论看:尽管整体上许多工业遗址的土壤重金属污染低于标准值,但局部问题仍然很突出。也就说,过了这么多年,工业当初对土壤的污染确实仍旧持续至今,而且在不同省份的部分工业遗址都还存在着严重、极严重甚至极恶劣的重金属污染,只是重金属的种类有所不同。
评估2-人体健康风险评估
既然工业遗址的土壤中仍存在许多重金属污染,那么他们对人体的健康危害如何呢?
从重金属暴露评估角度看,研究人员发现从平均意义上,重金属主要是通过皮肤进入人体,而且儿童总是比成人面临着更大的重金属风险,也就是说儿童体内的重金属含量总是比成人高。
从非致癌健康风险评估角度看,研究人员陈述了许多研究数据所表达的客观事实,有兴趣的读者可以查看原文。我们在这里特别说一下比较有意义的发现。
研究人员采用了一个称为危险指数(简称,HI)的指标来评估人体健康风险。如果HI值小于 1,则人群不太可能经历明显不利于人体健康的影响;当HI值超过 1 时,可能会发生明显不利于人体健康的影响。
当使用危险指数来看研究结论时,有些明显的现象就显现出来。
研究显示1:人体的非致癌健康风险,由皮肤吸收(平均HI:7.12)明显高于土壤摄入收(平均HI:2.63)。
研究显示2:男性和女性的风险很接近,风险指数范围范围在 0.03 到 3 之间,但儿童的风险指数范围却介于0.1 和 9.5之间。整体来说,儿童经受健康危险(HI>1)的工业遗址比例也明显大于成人,61.6%的工业遗址对儿童产生不利健康危害,只有40%左右的工业遗址对成人产生不利健康危害,虽然这个比例也不算小。
研究显示3:46.7% 的工业遗址的风险指数超过 1,它们可能会对人体健康产生明显不利影响。
研究显示4:儿童非致癌风险主要出现在华东地区,这里聚集在中国历史悠久的工业中心。中国各地的HI值显示,广东、广西、湖南是处于高风险状态。扬子江沿线省份存在严重风险。高风险指数的工业遗址集中在重庆和长江三角洲,珠三角和华北平原也呈现高风险。
从致癌健康风险评估角度看,研究人员着重研究了As这种致癌金属物质。研究结果显示,工业遗址对人体致癌的风险一点都不容乐观。儿童仍然面临着更高的致癌风险。致癌金属物质主要仍是从皮肤进入体内。长江三角洲、珠江三角洲和华北平原的工业遗址都具有严重的致癌健康风险,甚至在中国西南地区发现了极其严重的风险,尤其是广西。
我们面临着看不见的健康杀手
看到这么多统计结论,是不是脑子开始有点乱了。一开始说大部分工业遗址土壤的重金属含量低于标准值,但后面又说很多省份都面临着严重的重金属人体健康危害。这不是矛盾了吗?
不排除存在研究存在陈述不清晰和我们主观理解有误,但整体上看,研究结论绝对不是偏向乐观那一边的。让我们感性总结下:全国各地存在一定比例的工业遗址对人体健康存在负面影响,而且有些地方存在严重甚至极其严重的人体健康风险。特别值得关注的是,儿童受到的健康危害是更大和更显著的。
我们该为自己的生存处境感到担忧吗?是不是如上面的研究发现,如果我们居住在广西、浙江、重庆、湖南、广东这些地方,就一定承受着较大的重金属健康威胁呢?或者说只是在离这些工业遗址较近的地方生活工作的人才承受着这样的风险?
我觉得看待这个问题的两种角度都不准确。我们如果远离工业遗址,确实可能会承受相对更小的健康风险。但另一方面,如今不仅仅是经济贸易全球化的问题,环境污染所导致的问题也在全球化,至少是地域化。尽管不生活在工业遗址周边,我们所吃的食物、所喝的水、所呼吸的空气,难道不是来自于全国各地四面八方?难道就真的不会掺杂这些工业遗址所留下的重金属物质?
新疆的研究结果告诉我们,新疆矿区过去几年土壤中的重金属污染没有逐渐减少,反而逐步增大了。而如今跨越全国的工业遗址调查研究告诉我们,几十年前的工业遗址对环境的污染,至今仍旧对我们的人体健康产生着严重危害。
我们仔细阅读这些研究结论的目,并不是要对研究方法进行吹毛求疵和准确性考察,也不是要去追究谁的历史责任。而是意识到我们付出的代价和面临的风险,在未来发展中采取更好的可持续方针,以及在当下去控制历史遗留下来的问题。比如,在儿童玩具、食品和生活环境中更加注重重金属的检测。
然而,我们又不得不回到绕不开的话题。我们普通人有能力和知识来识别这些健康风险吗?我们究竟能做些什么?
论文链接:
doi:10.1016/j.scitotenv.2021.151632