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农用地土壤重金属来源解析与健康风险空间分异特征研究——以重庆市巫山县笃坪乡为例

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西南农业学报 2024年第5期37卷 1099-1107页

作者：刘力张传华王钟书张凤太邓炜代杰重庆理工大学管理学院重庆400054 重庆地质矿产研究院重庆400042 重庆铁路投资集团有限公司重庆400025 中国农工民主党重庆市江津区工作委员会重庆402260

【目的】探明长江上游地区农用地土壤重金属来源及生态风险状况,进行人体健康风险空间分析,有助于提出有效的土壤重金属污染防治建议。【方法】以重庆市巫山县笃坪乡为研究对象,采集表层土壤样品(深度0~20 cm)45件,基于主成分分析/绝对... 详细信息

【目的】探明长江上游地区农用地土壤重金属来源及生态风险状况,进行人体健康风险空间分析,有助于提出有效的土壤重金属污染防治建议。【方法】以重庆市巫山县笃坪乡为研究对象,采集表层土壤样品(深度0~20 cm)45件,基于主成分分析/绝对主成分分数(PCA/APCS)受体模型进行土壤重金属(Cd、Hg、Pb、As和Cr)来源定量分析,通过人体健康风险评价模型进行人体健康风险评价,利用地统计法进行人体健康风险空间分析,得出不同区域的风险等级及影响因素,并针对性地提出风险管控建议。【结果】(1)研究区土壤Cd、Hg、Pb、As、Cr平均含量分别是重庆市土壤背景值的10.67、3.18、1.03、2.05、4.22倍,土壤重金属含量存在显著异常;(2)土壤综合环境质量优先保护类、安全利用类和严格管控类点位占比分别为2.23%、44.44%和53.33%,主要影响因子为Cd和Cr,土壤以酸性为主,对农产品质量安全及土壤生态环境的风险较高;(3)土壤Cd含量主要受到农业活动和成土母质的影响,贡献率分别为58.55%和30.30%,土壤Hg和Cr含量主要受到成土母质的影响,贡献率分别为71.55%和75.41%,土壤As含量主要受到农业活动的影响,贡献率为63.12%,土壤Pb含量主要受到道路交通的影响,贡献率为90.90%;(4)成人非致癌健康风险指数HI>1的点位占比为6.67%,总体健康风险较低,高风险区集中在研究区北部和中部地区,主要影响因子为Cr;农业活动与道路交通贡献率的高值区主要分布在研究区北部。【结论】建议研究区加强对农业投入品的监测,积极开展有机肥代替等化肥减量措施,推广使用电动农用车,减少由于农业活动对土壤重金属的输入。

关键词：土壤重金属地统计法来源解析人体健康风险评价风险管控建议

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环境风险评价中若干问题探讨

上海环境科学 2004年第2期23卷 58-60页

作者：刘小琴南开大学环境科学与工程学院天津300071

社会经济的高速发展,也诱发了新的环境风险可能性的发生,特别是近年来的多种环境风险灾害事故的发生已引起了各国和国际组织的普遍关注。环境风险评价与环境风险管理已成为保护生态环境、维护公众健康的重要内容和制定决策的重要依据。... 详细信息

社会经济的高速发展,也诱发了新的环境风险可能性的发生,特别是近年来的多种环境风险灾害事故的发生已引起了各国和国际组织的普遍关注。环境风险评价与环境风险管理已成为保护生态环境、维护公众健康的重要内容和制定决策的重要依据。文章结合目前环境风险评价的发展,探讨有关两大类环境风险评价(突发性与非突发性)以及环境风险评价与安全评价的区别,环境风险评价评估标准以及环境风险评价与城市环境管理的一些问题。

关键词：环境风险评价生态风险评价人体健康风险评价

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泾惠渠灌区地下水水质对人体健康的影响

人民黄河 2020年第S1期 42-44页

作者：吴小宏孙刚锋陕西省泾惠渠灌溉管理局

水体对人体健康的危害已成为当前全球关注的热点之一。以泾惠渠灌区为研究对象,运用单因子指数法确定研究区地下水水质主要污染组分,在此基础上依据人体健康风险评价模型对灌区地下水水质致癌风险及非致癌风险进行评价分析,结果表明:Cr;... 详细信息

水体对人体健康的危害已成为当前全球关注的热点之一。以泾惠渠灌区为研究对象,运用单因子指数法确定研究区地下水水质主要污染组分,在此基础上依据人体健康风险评价模型对灌区地下水水质致癌风险及非致癌风险进行评价分析,结果表明:Cr;、F;、Mn及NO;-N是研究区地下水污染主要组分,其中非致癌污染物F;浓度超标明显,Cr;为主要致癌污染物;非致癌污染物健康风险超标比例表现为F;>NO;-N>Mn;研究区地下水水质污染引起的致癌风险和非致癌风险对儿童健康的危害高于成人的,且存在空间分布差异,其中临潼区及周边地区为风险高发地带。

关键词：地下水水质污染人体健康风险评价泾惠渠灌区

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基于PBPK模型铜锌联合毒性健康风险评价

环境科学与技术 2013年第9期36卷 163-168页

作者：蔡云钱瑜张立南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室江苏南京210046

针对多种重金属同时存在于环境介质中、相互影响产生联合毒性作用的现状,以药代动力学(PBPK)模型为基础,通过内效应综合危害指数法计算2种重金属的危害指数,研究铜、锌联合暴露情境下的人体健康风险。将此方法应用于华东某铅锌矿区周边... 详细信息

针对多种重金属同时存在于环境介质中、相互影响产生联合毒性作用的现状,以药代动力学(PBPK)模型为基础,通过内效应综合危害指数法计算2种重金属的危害指数,研究铜、锌联合暴露情境下的人体健康风险。将此方法应用于华东某铅锌矿区周边村民健康风险评价实例,计算通过饮用水暴露下的人体健康风险。结果表明,虽然村民实际暴露剂量均低于铜、锌经口摄入的安全剂量,但铜、锌联合作用对周边居民各器官组织造成的危害指数偏高,危害指数随时间变化而变化,呈现先上升、到达峰值后缓慢下降的趋势,在整个暴露时段内危害指数最高值达1.08,最小值0.60,平均值为0.75。实例证明,在健康风险评价中对联合毒性效应定量化表征,能为风险管理和决策提供更准确、全面的支持。

关键词：铜锌联合作用药代动力学模型(PBPK模型) 人体健康风险评价

襄阳市襄州区耕地土壤潜在毒性元素风险评估及来源解析

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襄阳市襄州区耕地土壤潜在毒性元素风险评估及来源解析

作者：黄赫华中师范大学

学位级别：硕士

耕地是地球上最重要的自然资源之一,它是人类的生存和发展重要的基础物质和资源。为了研究湖北省襄阳市襄州区耕地表层土壤中潜在毒性元素的现状、土壤潜在毒性元素空间分布特征和来源,在2019年采集了 975个表层土壤(0～5 cm)样点,测定... 详细信息

耕地是地球上最重要的自然资源之一,它是人类的生存和发展重要的基础物质和资源。为了研究湖北省襄阳市襄州区耕地表层土壤中潜在毒性元素的现状、土壤潜在毒性元素空间分布特征和来源,在2019年采集了 975个表层土壤(0～5 cm)样点,测定其中镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)和铬(Cr)5种潜在毒性元素的含量(单位为***-1),并对样点土壤的潜在毒性元素含量统计值在ArcGIS 10.2软件中进行反距离权重插值(IDW),得到襄州区土壤潜在毒性元素的空间分布,使用人体健康风险评价和生态风险评估方法来确定研究区域的风险水平,同时综合应用多元统计分析与随机森林回归模型对潜在毒性元素的影响因素进行量化分析,进一步探究土壤潜在毒性元素的来源。研究表明综合应用多种技术是研究土壤潜在毒性元素来源较为科学和准确的方法。结果表明:(1)在襄州区的耕地样点土壤中,潜在毒性元素的平均含量为0.14 mg/kg(Cd),0.05 mg/kg(Hg),12.33 mg/kg(As),28.39 mg/kg(Pb)和 75.21 mg/kg(Cr)。As和Pb的含量超过了湖北土壤的背景值。Hg、Cd和Cr的平均值含量低于湖北省土壤背景值;As的平均值含量略高于背景值;Pb的平均值超过了背景值,最大值为47.1 mg·kg-1,是背景值的1.76倍,表明Pb已经出现了富集现象。(2)研究区的人体健康风险评价表明,最重要的潜在毒性元素来源是通过食物摄入,占风险来源总数的99%。土壤中As,Pb和Cr的非致癌风险高于儿童和成人的限值(HI>1)。此外,Cd,Cr和As对儿童和成年人的致癌风险均高于限值(10-4),这表明研究区土壤中Cd,As,Pb和Cr对人类的健康具有较大威胁。(3)生态风险评估结果表明,研究区的耕地土壤中无Cr污染(低污染),然而,As和Pb的生态风险仍然存在,并且在空间上的差异较明显。Cd和Hg的污染情况较严重,对环境健康存在一定的威胁。(4)疑似水污染源是影响Cd,Hg,As和Pb含量的主要因素,疑似土壤和大气污染源是五种潜在毒性元素的共同来源。在农业养殖中,例如牲畜粪便作为农家肥在耕地中使用,是影响Hg和Cr含量的重要因素。矿业开采活动对周围土壤中Cr含量的贡献较大。

关键词：潜在毒性元素人体健康风险评价生态风险评估随机森林

北京市道路尘中重金属元素地球化学特征的时空变化规律

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北京市道路尘中重金属元素地球化学特征的时空变化规律

作者：于向楠中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

道路尘由于其本身的特性,极易富集重金属元素,对人体健康造成影响。本文研究2013、2017、2019年北京市道路尘中重金属元素的含量、空间分布、污染、来源、人体健康风险评价并进行对比,得出以下认识:1、这三年除了As、Ni,其余元素含量均... 详细信息

道路尘由于其本身的特性,极易富集重金属元素,对人体健康造成影响。本文研究2013、2017、2019年北京市道路尘中重金属元素的含量、空间分布、污染、来源、人体健康风险评价并进行对比,得出以下认识:1、这三年除了As、Ni,其余元素含量均高于土壤背景值,Zn元素的含量均最高。2013、2019年为Hg元素,2017年为As元素的Cv、峰度、偏度值最大。Cr、Pb、Cd、As、Cu、Zn元素这三年的变化趋势均为先上升后下降,Hg为先下降后上升,Ni为相继上升。2、这三年除了As、Ni在某些功能区的平均含量值小于土壤背景值外,其余元素均高于背景值。Cr、Pb、Cd、Cu元素的含量最高值为2017年商业区,As、Zn元素为2017年建材厂区,Hg、Ni元素为2019年教育区。3、I表明,这三年除了As、Ni在某些功能区无污染外,其余元素均有污染。2013、2017年均为Zn污染最严重,2019年为Hg污染最严重。E表明,这三年除了Cd、Hg元素外,其余元素均为轻微生态危害,其中2013与2019年为Hg元素生态危害最强,2017年为Cd元素生态危害最强。2013年除了As、Hg元素外,其余元素I、E最大值均在商业区,2017年除了As、Zn元素外,其余均在商业区,2019年Cd、Cu、Zn元素在商业区,As、Hg、Ni在教育区,Cr在建材厂区,Pb在居民区。I与E的变化趋势完全一致,Cr、Pb、Cd、Cu最大值均在2017年商业区,As、Zn在2017年建材厂区,Hg、Ni在2019年教育区。RI的最大值在2019年的教育区。4、来源分析表明,Cr来源为汽车金属零部件磨损及尾气排放以及工业活动;Pb为汽车轮胎磨损及油的泄露以及含铅汽油以及道路上的黄线白线;Cd为化肥的使用、工业活动、汽车轮胎磨损以及润滑油的使用;As为自然源与煤的燃烧;Hg为煤的燃烧;Ni为自然源与煤的燃烧;Cu为汽车轮胎零部件磨损、油的泄露、尾气的排放、工业活动;Zn为汽车轮胎磨损及油的泄露、润滑油的使用、工业活动。5、人体健康风险评价表明,这三年儿童与成人均表现为手-口摄入>皮肤接触>呼吸吸入的日平均暴露量。儿童与成人均未有明显致癌风险与非致癌风险。道路尘中非致癌重金属∑ADD均为儿童>成人,致癌重金属LADD均为成人>儿童,HI均为儿童>成人,Risk均为成人>儿童。∑ADD、HI均为Cr、Pb、Cd、As、Cu、Zn在2017年最大,Hg、Ni在2019年最大。LADD、Risk均为Cr、Cd、As元素在2017年最高,Ni元素在2019年最高。

关键词：道路尘重金属污染特征来源人体健康风险评价

延安城区采暖期大气PM10污染特征、来源解析和重金属风险评价

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延安城区采暖期大气PM10污染特征、来源解析和重金属风险评价

作者：耿舒馨西安建筑科技大学

学位级别：硕士

近些年,我国的大气污染特点已发生转变,现已成为以可吸入颗粒物(PM)、细颗粒物(PM)和气态污染物的一次和二次、本地源和区域输送并存的复合性污染。空气污染愈发严重,尤其在北方采暖期间。本研究于2020年12月22日～12月28日在延安城区... 详细信息

近些年,我国的大气污染特点已发生转变,现已成为以可吸入颗粒物(PM)、细颗粒物(PM)和气态污染物的一次和二次、本地源和区域输送并存的复合性污染。空气污染愈发严重,尤其在北方采暖期间。本研究于2020年12月22日～12月28日在延安城区主城区四个点位(监测站、百米大道、延大附院、枣园)采集PM环境受体样品,通过分析其质量浓度和化学组分的污染特征,并利用PMF模型确定污染物来源,对部分重金属元素采用潜在生态风险指数法和人体健康风险评价模型,从潜在生态和经呼吸暴露于人体的致癌和非致癌健康方面进行评估。研究表明,采样期间延安城区大气颗粒物PM的质量浓度范围为53.99～199.72μg/m,平均浓度为(102.65±42.04)μg/m,未超过我国《环境空气质量标准》(GB3095-2012)二级日均标准限值。水溶性离子的平均浓度为(35.54±11.13)μg/m,占PM的34.62%。其中,二次无机离子(SNA)为主要污染组分,占总离子浓度的60.78%,另外Ca质量浓度也较高,扬尘污染较为严重。NO/SO比值结果显示,延安城区采暖期污染受到移动源与固定源排放的共同影响。SOR和NOR的结果说明存在SO和NO的二次氧化过程。无机元素平均浓度为(12.65±4.48)μg/m,占PM的12.33%,通过富集因子法分析Na、Ca、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb主要来自人为源,Cd、Pb的人为污染最严重。OC、EC的平均浓度分别为(14.65±4.01)μg/m、(2.96±0.57)μg/m,分别占PM的14.27%、2.89%,OC/EC比值说明普遍存在二次有机碳污染现象;SOC的平均浓度为(4.67±3.18)μg/m,约占OC总浓度的29.6%,占PM的4.55%,其中监测站的SOC质量浓度最高。PMF源解析结果显示,延安城区采暖期PM的污染来源主要为二次无机源和生物质燃烧源(33.53%)、土壤扬尘源(30.18%)、机动车排放源(9.89%)、燃煤源和工业源(7.55%)、道路扬尘源(15.79%)和未解析出来的其他源(3.07%)。重金属人体健康风险评价结果显示,非致癌重金属经呼吸暴露于三类人群的HQ值依次为Mn>V>Cu>Fe>Zn,儿童受到非致癌金属的健康风险危害要高于成年男性和成年女性。Mn对三类人群的非致癌风险显著。三类人群中致癌元素的风险等级次序为Cr>As>Ni>Cd,其中,Cr对成年男性和成年女性的终身致癌健康风险为不可接受。重金属的潜在生态风险评价结果显示,延安城区采暖期PM中Cd的潜在生态危害系数(E)最大,其次是Pb、Ni、Cu,这几种金属元素对生态的潜在危害风险较高,10种重金属的联合潜在生态风险指数(RI)远大于标准等级,对当地生态风险影响较大。

关键词：延安 PM10 PMF来源解析人体健康风险评价潜在生态风险评价

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收获环节对农村地区PM2.5的影响分析

收获环节对农村地区PM2.5的影响分析

作者：郭松涛华北电力大学

学位级别：硕士

小麦收割及后续露天秸秆焚烧会严重影响农村地区空气质量,对人体造成潜在健康危害。本文于2019年6月18日至7月7日在保定市望都县农村地区采集PM样品,分析麦收期和麦收后PM、水溶性离子和无机元素的变化特征。整个采样期监测点PM浓度均值... 详细信息

小麦收割及后续露天秸秆焚烧会严重影响农村地区空气质量,对人体造成潜在健康危害。本文于2019年6月18日至7月7日在保定市望都县农村地区采集PM样品,分析麦收期和麦收后PM、水溶性离子和无机元素的变化特征。整个采样期监测点PM浓度均值为87.7±43.8μg·m,麦收期PM浓度均值为156±42.5μg·m,远高于麦收后的75.6±31.9μg·m,这证明了收割行为对PM增量的积极影响。二次离子(SO、NO和NH)是监测点主要的水溶性离子,贡献为90.4%,在PM中占比37.6%。整个采样期NO/SO比值为0.95,说明监测点更多受到固定源影响,麦收期间NO/SO比值是0.99,高于麦收后的0.93,这暗示了麦收期收割机等移动源排放的NO向NO转化。整个采样周期的AE/CE均值为0.79,表明监测点颗粒物呈碱性,麦收期AE/CE均值为0.91,高于麦收后的0.76,暗示了麦收期受到更多化石燃料燃烧排放的酸性气体的影响。Si、Ca、Al、K、Fe、Na和Mg在无机元素中占比最大,麦收期的V、Cr、Ni、Cu、As、Sn、Sb、La、Ce和Pb相比于麦收后分别增长269%、227%、146%、126%、869%、128%、231%、234%、131%和195%。富集因子法和地累积指数分析表明,Cd、Cu、W、Zn、Bi、Sb、Pb和Mo受到了不同程度的人为活动影响,这可能与工业排放、收割机运行及化石燃料燃烧有关。应用PMF模型确定了6个主要污染源及其贡献:生物质燃烧源（22.50%）、扬尘源（22.81%）、二次排放源（18.13%）、机动车排放源（17.47%）、燃煤源（9.66%）和工业排放源（9.44%）,随着麦收期到麦收后的转变,机动车排放源和扬尘源贡献分别从19.88%和26.81%降到了17.04%和22.1%,证明高度集约化作业导致的大量扬尘及尾气排放,生物质燃烧源贡献从5.27%上升到25.54%,证明了开放式生物质燃烧,煤炭燃烧源的贡献表明煤炭在农村地区仍是重要燃料,工业排放源在采样期间贡献率最低,表明了工业严格的排放控制措施。后向轨迹分析表明监测点主要受到南、东南及东北方向气流的影响,潜在源分析表明生物质燃烧潜在源区主要分布在河北省境内。人体健康风险评价结果显示麦收期各元素致癌风险均大于麦收后,麦收期As在口食、皮肤接触和呼吸三种方式下的致癌风险是麦收后的4.64、4.64和9.69倍,同时Ni分别为1.20、1.20和2.46倍;口食途径的总非致癌风险为麦收后大于麦收期,皮肤接触和呼吸各自的总非致癌风险则是麦收期高于麦收后,麦收期HI值分别是麦收后的0.99、1.43和2.76倍。

关键词：麦收农村地区 PM2.5 PMF 后向轨迹分析人体健康风险评价

某草莓基地土壤重金属污染生态与健康风险评价

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某草莓基地土壤重金属污染生态与健康风险评价

作者：孙庆安徽农业大学

学位级别：硕士

土壤是地球生态的重要组成部分,也是人类重要的自然资源之一。土壤中的化学物质不仅影响地表植物和土壤中微生物的生长,而且还能通过食物链等途径进入动物和人类体内富集,影响其身体健康。随着人类工业社会的快速发展,人类对各种化工产... 详细信息

土壤是地球生态的重要组成部分,也是人类重要的自然资源之一。土壤中的化学物质不仅影响地表植物和土壤中微生物的生长,而且还能通过食物链等途径进入动物和人类体内富集,影响其身体健康。随着人类工业社会的快速发展,人类对各种化工产品（农药、化肥）的使用,使土壤污染也有着加剧的趋势,这对人类的环境安全造成巨大的威胁,同时也对农业生产有着巨大的影响和威胁,从而给人的身体健康带来潜在威胁和危险。而在土壤众多的污染类型当中,重金属污染显得更为突出,因此研究耕地的土壤重金属污染空间分布和状况,对我国农业用地土壤污染实况,推动农业发展以及乡村振兴具有重要意义。本文以研究区域5000亩草莓基地内土壤中的铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、砷（As）、铜（Cu）和铬（Cr）6种重金属为研究对象,在100个采样点处每个采样点分表层0～10 cm深度（浅表层）和10～20 cm深度（深表层）两组系统采集了200份土壤样品,分析了土壤中这6种重金属的含量,采用地累积指数、内梅罗指数、污染负荷指数和潜在生态风险指数评价了草莓基地重金属的污染现状,并结合统计分析探讨重金属来源。结果得出:1.草莓基地土壤pH范围为5.33-6.35,属于酸性土。草莓基地土壤中6种重金属浅表层土壤中铅、镉、汞、砷、铜和铬的平均浓度分别为28.02 mg/kg、0.118mg/kg、0.038 mg/kg、8.78 mg/kg、28.89 mg/kg和75.11 mg/kg。除了砷的平均浓度低于背景值9mg/kg,其余铅、镉、汞、铜和铬的平均浓度均高出了对应的环境背景值,深表层土壤中铅、镉、汞、砷、铜和铬的平均浓度分别为27.96 mg/kg、0.111 mg/kg、0.039 mg/kg、8.86 mg/kg、28.48 mg/kg和75.94 mg/kg。同0～10 cm浅表层土壤一样,除了砷的平均浓度低于背景值9 mg/kg,其余铅、镉、汞、铜和铬的平均浓度均高出了对应的环境背景值。对照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）（GB15618-2018）》进行评价,所测6种重金属100样品点位中200样品均未有样品超出风险筛选值,未超过土壤环境质量标准。草莓基地研究的土壤样品中的所测各重金属元素铅、镉、汞、铜和铬的均值均超出了安徽省的土壤元素背景值。砷（As）的平均值未超出背景值,但仍有近半的样点位超出背景值。表明研究区域内土壤中6种重金属呈现出不同程度的累积。主成分分析表明,铅、镉、砷和铜主要源于人类施用化肥有机肥的农业活动,汞主要源于草莓基地灌溉水,铬主要源于土壤母质风化。2.采用人体健康风险评价模型对草莓基地的成人非致癌风险和致癌风险评价。草莓基地区域内0～10 cm浅表层土壤和10～20 cm深表层土壤两者成人非致癌总指数贡献率最大的重金属元素均是砷,其次是铬和铅,最后是铜、镉和汞。根据致癌风险评价结果,草莓基地0～10 cm浅表层土壤砷致癌贡献率为94.80%。在10～20 cm深表层土壤砷的致癌贡献率为95.13%。整体来看,砷的致癌贡献率94.80%。综合可知重金属砷是草莓基地的主要致癌因子。所以总体来看,草莓基地需要关注的的非致癌风险重金属元素为砷,这意味着在此区域的居民要注意生活上的砷污染。3.根据几种生态风险评价方法,6种重金属铅、镉、汞、铜、砷和铬对草莓基地的土壤都有一定的污染,但污染的程度不高。草莓基地大多数地区未受到这几种重金属的污染。研究区域草莓基地内的潜在生态危害的重金属元素为汞和镉,这两种元素的污染情况需要关注。草莓基地整体区域的土壤重金属的生态风险低,属于需要保护类型的土壤。4.草莓基地所生产出来的草莓,其重金属含量低于标准食品安全国家标准食物中污染物限量（GB 2762-2017）。草莓基地土壤重金属未对草莓产品质量安全产生污染影响。

关键词：重金属草莓基地土壤人体健康风险评价生态风险评价