Earth Science Frontiers ›› 2025, Vol. 32 ›› Issue (4): 331-341.DOI: 10.13745/j.esf.sf.2025.4.15
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LIU Jiuchen(), LIU Dawen, GAI Nan, LU Guohui, JIA Wenbin, LIU Siwen, GUAN Ziqian, TANG Qifeng*(
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Received:
2025-01-05
Revised:
2025-03-07
Online:
2025-07-25
Published:
2025-08-04
CLC Number:
LIU Jiuchen, LIU Dawen, GAI Nan, LU Guohui, JIA Wenbin, LIU Siwen, GUAN Ziqian, TANG Qifeng. Geochemical characteristics of Cadmium and their impact on population health in the typical black rock series high geochemical background area, northwestern Zhejiang Province, China[J]. Earth Science Frontiers, 2025, 32(4): 331-341.
参数 | 单位 | 参数值 | |
---|---|---|---|
成人 | 儿童 | ||
IR(大米日均摄入量) | kg·d-1 | 0.34 | 0.28 |
EF(暴露频率) | d·a-1 | 350 | 350 |
ED(暴露年限) | a | 26 | 6 |
BW(体重) | kg | 60.5 | 27.7 |
AT(平均暴露时间(非致癌)) | d | 26×365 | 6×365 |
AT(平均暴露时间(致癌)) | d | 76.6×365 | 76.6×365 |
Table 1 Calculation parameters for daily average exposure (ADI) of the population
参数 | 单位 | 参数值 | |
---|---|---|---|
成人 | 儿童 | ||
IR(大米日均摄入量) | kg·d-1 | 0.34 | 0.28 |
EF(暴露频率) | d·a-1 | 350 | 350 |
ED(暴露年限) | a | 26 | 6 |
BW(体重) | kg | 60.5 | 27.7 |
AT(平均暴露时间(非致癌)) | d | 26×365 | 6×365 |
AT(平均暴露时间(致癌)) | d | 76.6×365 | 76.6×365 |
元素 | 参考剂量(RFD)/(mg·kg-1·d-1) | 斜率系数(SF)/(kg·d-1·mg-1) |
---|---|---|
As | 3.00×10-4 | 1.50×100 |
Cd | 1.00×10-3 | 6.1×100 |
Cr | 3.00×10-3 | 5.00×10-1 |
Ni | 2.00×10-2 | 1.7×100 |
Pb | 3.50×10-3 | 8.50×10-3 |
Table 2 Calculation parameters for dietary intake health risk index
元素 | 参考剂量(RFD)/(mg·kg-1·d-1) | 斜率系数(SF)/(kg·d-1·mg-1) |
---|---|---|
As | 3.00×10-4 | 1.50×100 |
Cd | 1.00×10-3 | 6.1×100 |
Cr | 3.00×10-3 | 5.00×10-1 |
Ni | 2.00×10-2 | 1.7×100 |
Pb | 3.50×10-3 | 8.50×10-3 |
元素 | 样品数 | 平均值/ (mg·kg-1) | 中位数/ (mg·kg-1) | 最小值/ (mg·kg-1) | 最大值/ (mg·kg-1) | 中国背景值/ (mg·kg-1) | 浙江省背景值/ (mg·kg-1) | 湖州市背景值/ (mg·kg-1) | 安吉县背景值/ (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cd | 196 | 0.76 | 0.38 | 0.025 | 5.05 | 0.137 | 0.14 | 0.19 | 0.15 |
Table 3 Geochemical characteristic values of cadmium in surface soil of the study area
元素 | 样品数 | 平均值/ (mg·kg-1) | 中位数/ (mg·kg-1) | 最小值/ (mg·kg-1) | 最大值/ (mg·kg-1) | 中国背景值/ (mg·kg-1) | 浙江省背景值/ (mg·kg-1) | 湖州市背景值/ (mg·kg-1) | 安吉县背景值/ (mg·kg-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Cd | 196 | 0.76 | 0.38 | 0.025 | 5.05 | 0.137 | 0.14 | 0.19 | 0.15 |
分类 | 样品数 | 平均含量/(mg·kg-1) | 变异系数/% | |
---|---|---|---|---|
地质背景 | 震旦系蓝田组 (白云岩) | 6 | 0.54 | 41.38 |
寒武系荷塘组 (碳硅质泥岩) | 30 | 1.72 | 70.43 | |
寒武系大陈岭组 (含硅质灰岩) | 14 | 0.96 | 40.16 | |
寒武系杨柳岗组 (灰岩) | 12 | 1.43 | 37.61 | |
寒武系西阳山组 (条状泥灰岩) | 12 | 0.57 | 42.17 | |
奥陶系印渚埠组 (钙质泥岩) | 19 | 0.33 | 27.94 | |
白垩系黄尖组 (英安质、流纹质火山碎屑岩) | 33 | 0.72 | 38.46 | |
第四系鄞江桥组 (含砾砂土) | 44 | 0.68 | 37.11 | |
土壤类型 | 红壤 | 58 | 0.99 | 190.01 |
黄壤 | 60 | 0.40 | 110.48 | |
水稻土 | 56 | 1.36 | 84.89 | |
土地利用类型 | 水稻田 | 23 | 1.13 | 67.72 |
旱田 | 33 | 1.54 | 87.80 | |
茶园地 | 21 | 0.24 | 77.06 | |
竹林地 | 76 | 0.53 | 165.94 | |
其他林地 | 21 | 0.80 | 92.76 |
Table 4 Classification and comparison of cadmium in the surface soil of the study area
分类 | 样品数 | 平均含量/(mg·kg-1) | 变异系数/% | |
---|---|---|---|---|
地质背景 | 震旦系蓝田组 (白云岩) | 6 | 0.54 | 41.38 |
寒武系荷塘组 (碳硅质泥岩) | 30 | 1.72 | 70.43 | |
寒武系大陈岭组 (含硅质灰岩) | 14 | 0.96 | 40.16 | |
寒武系杨柳岗组 (灰岩) | 12 | 1.43 | 37.61 | |
寒武系西阳山组 (条状泥灰岩) | 12 | 0.57 | 42.17 | |
奥陶系印渚埠组 (钙质泥岩) | 19 | 0.33 | 27.94 | |
白垩系黄尖组 (英安质、流纹质火山碎屑岩) | 33 | 0.72 | 38.46 | |
第四系鄞江桥组 (含砾砂土) | 44 | 0.68 | 37.11 | |
土壤类型 | 红壤 | 58 | 0.99 | 190.01 |
黄壤 | 60 | 0.40 | 110.48 | |
水稻土 | 56 | 1.36 | 84.89 | |
土地利用类型 | 水稻田 | 23 | 1.13 | 67.72 |
旱田 | 33 | 1.54 | 87.80 | |
茶园地 | 21 | 0.24 | 77.06 | |
竹林地 | 76 | 0.53 | 165.94 | |
其他林地 | 21 | 0.80 | 92.76 |
指标项 | 各种形态的镉含量/(mg·kg-1) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
全量 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐结合态 | 腐殖酸结合态 | 铁锰结合态 | 强有机结合态 | 残渣态 | |
最小值 | 0.816 | 0.003 | 0.403 | 0.001 | 0.068 | 0.030 | 0.032 | 0.073 |
最大值 | 2.226 | 0.055 | 1.325 | 0.155 | 0.273 | 0.237 | 0.087 | 0.248 |
中位数 | 1.206 | 0.015 | 0.615 | 0.013 | 0.141 | 0.091 | 0.054 | 0.111 |
平均值 | 1.310 | 0.021 | 0.741 | 0.036 | 0.150 | 0.112 | 0.056 | 0.125 |
标准偏差 | 0.512 | 0.020 | 0.314 | 0.052 | 0.075 | 0.074 | 0.020 | 0.055 |
各形态占比 | 100% | 2.27% | 67.98% | 5.12% | 14.14% | 10.89% | 4.96% | 12.24% |
Table 5 Statistical summary of cadmium speciation in paddy root zone soil samples from the study area
指标项 | 各种形态的镉含量/(mg·kg-1) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
全量 | 水溶态 | 离子交换态 | 碳酸盐结合态 | 腐殖酸结合态 | 铁锰结合态 | 强有机结合态 | 残渣态 | |
最小值 | 0.816 | 0.003 | 0.403 | 0.001 | 0.068 | 0.030 | 0.032 | 0.073 |
最大值 | 2.226 | 0.055 | 1.325 | 0.155 | 0.273 | 0.237 | 0.087 | 0.248 |
中位数 | 1.206 | 0.015 | 0.615 | 0.013 | 0.141 | 0.091 | 0.054 | 0.111 |
平均值 | 1.310 | 0.021 | 0.741 | 0.036 | 0.150 | 0.112 | 0.056 | 0.125 |
标准偏差 | 0.512 | 0.020 | 0.314 | 0.052 | 0.075 | 0.074 | 0.020 | 0.055 |
各形态占比 | 100% | 2.27% | 67.98% | 5.12% | 14.14% | 10.89% | 4.96% | 12.24% |
种类 | 样品数 | 含量/(mg·kg-1) | 标准偏差/ (mg·kg-1) | 变异系数/% | 限量值 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最小值 | 最大值 | 平均值 | 中位数 | |||||
水稻籽实 | 27 | 0.01 | 1.29 | 0.29 | 0.16 | 0.33 | 115.38 | 0.2 |
根系土 | 27 | 0.28 | 6.87 | 1.53 | 1.20 | 1.37 | 89.27 | 0.3 |
Table 6 Cadmium Concentrations in root zone soils and rice grains
种类 | 样品数 | 含量/(mg·kg-1) | 标准偏差/ (mg·kg-1) | 变异系数/% | 限量值 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
最小值 | 最大值 | 平均值 | 中位数 | |||||
水稻籽实 | 27 | 0.01 | 1.29 | 0.29 | 0.16 | 0.33 | 115.38 | 0.2 |
根系土 | 27 | 0.28 | 6.87 | 1.53 | 1.20 | 1.37 | 89.27 | 0.3 |
指标项 | 金属元素生物富集系数/% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Cd | As | Cr | Hg | Ni | Pb | |
平均值 | 20.29 | 2.74 | 2.79 | 7.52 | 4.08 | 0.067 |
中位数 | 12.61 | 2.51 | 2.56 | 6.48 | 3.72 | 0.058 |
最小值 | 1.98 | 0.78 | 0.36 | 1.01 | 1.36 | 0.014 |
最大值 | 80.00 | 5.07 | 6.21 | 19.64 | 10.11 | 0.175 |
标准偏差 | 20.55 | 1.15 | 1.60 | 4.43 | 2.03 | 0.033 |
变异系数/% | 101.32 | 41.90 | 57.15 | 58.89 | 49.83 | 50.05 |
Table 7 Bioaccumulation factors of heavy metals in rice grains
指标项 | 金属元素生物富集系数/% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Cd | As | Cr | Hg | Ni | Pb | |
平均值 | 20.29 | 2.74 | 2.79 | 7.52 | 4.08 | 0.067 |
中位数 | 12.61 | 2.51 | 2.56 | 6.48 | 3.72 | 0.058 |
最小值 | 1.98 | 0.78 | 0.36 | 1.01 | 1.36 | 0.014 |
最大值 | 80.00 | 5.07 | 6.21 | 19.64 | 10.11 | 0.175 |
标准偏差 | 20.55 | 1.15 | 1.60 | 4.43 | 2.03 | 0.033 |
变异系数/% | 101.32 | 41.90 | 57.15 | 58.89 | 49.83 | 50.05 |
元素 | 非致癌风险指数(HQ) | 非致癌贡献率/% | 致癌风险指数(CR) | 致癌贡献率/% | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | |||||||
As | 4.50 | 8.10 | 56.32 | 56.37 | 6.88×10-4 | 2.86×10-4 | 7.47 | 7.51 | ||||||
Cd | 0.16 | 0.28 | 2.00 | 1.95 | 3.79×10-3 | 1.57×10-3 | 41.15 | 41.21 | ||||||
Cr | 2.96 | 5.33 | 37.05 | 37.09 | 1.51×10-3 | 6.26×10-4 | 16.40 | 16.38 | ||||||
Ni | 0.33 | 0.59 | 4.13 | 4.11 | 3.22×10-3 | 1.33×10-3 | 34.98 | 34.90 | ||||||
Pb | 0.04 | 0.07 | 0.50 | 0.48 | 4.06×10-7 | 1.69×10-7 | 0.00 | 0.00 | ||||||
综合总计 | 7.99 | 14.37 | 100 | 100 | 9.21×10-3 | 3.81×10-3 | 100 | 100 |
Table 8 Non-carcinogenic and carcinogenic risk indices and contribution rates of different heavy metals
元素 | 非致癌风险指数(HQ) | 非致癌贡献率/% | 致癌风险指数(CR) | 致癌贡献率/% | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | 成人 | 儿童 | |||||||
As | 4.50 | 8.10 | 56.32 | 56.37 | 6.88×10-4 | 2.86×10-4 | 7.47 | 7.51 | ||||||
Cd | 0.16 | 0.28 | 2.00 | 1.95 | 3.79×10-3 | 1.57×10-3 | 41.15 | 41.21 | ||||||
Cr | 2.96 | 5.33 | 37.05 | 37.09 | 1.51×10-3 | 6.26×10-4 | 16.40 | 16.38 | ||||||
Ni | 0.33 | 0.59 | 4.13 | 4.11 | 3.22×10-3 | 1.33×10-3 | 34.98 | 34.90 | ||||||
Pb | 0.04 | 0.07 | 0.50 | 0.48 | 4.06×10-7 | 1.69×10-7 | 0.00 | 0.00 | ||||||
综合总计 | 7.99 | 14.37 | 100 | 100 | 9.21×10-3 | 3.81×10-3 | 100 | 100 |
项目 | 各调查区项目值 | 浙江 平均值 | 全国 平均值 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
刘家塘 | 田垓村 | 上墅村 | 罗村 | 施阮村 | 龙王村 | 董岭村 | 上墅乡(总) | |||
实际寿命(岁) | 81.79 | 81.53 | 81.01 | 83.90 | 78.54 | 79.30 | 80.70 | 80.97 | 77.73 | 74.83 |
成人高血压发病率/% | 24.41 | 20.80 | 17.65 | 21.04 | 18.35 | 19.77 | 19.64 | 20.17 | 29.30 | 31.36 |
成人糖尿病发病率/% | 6.55 | 5.88 | 4.62 | 5.54 | 4.05 | 4.01 | 5.44 | 5.09 | 10.70 | 11.20 |
严重骨骼类疾病 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
Table 9 Statistical summary of population health status in the study area
项目 | 各调查区项目值 | 浙江 平均值 | 全国 平均值 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
刘家塘 | 田垓村 | 上墅村 | 罗村 | 施阮村 | 龙王村 | 董岭村 | 上墅乡(总) | |||
实际寿命(岁) | 81.79 | 81.53 | 81.01 | 83.90 | 78.54 | 79.30 | 80.70 | 80.97 | 77.73 | 74.83 |
成人高血压发病率/% | 24.41 | 20.80 | 17.65 | 21.04 | 18.35 | 19.77 | 19.64 | 20.17 | 29.30 | 31.36 |
成人糖尿病发病率/% | 6.55 | 5.88 | 4.62 | 5.54 | 4.05 | 4.01 | 5.44 | 5.09 | 10.70 | 11.20 |
严重骨骼类疾病 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
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