从规划到感知：利用机器学习、空间聚类和实际居住体验对新城镇安全状况的研究

《Environmental and Sustainability Indicators》：From planning to perception: A study of urban security in new towns using machine learning, spatial clustering, and lived experiences

本研究针对东中国典型轻工业区，分析9种多氯丁二烯（polyCBDs）和11种氯苯（CBs）在道路表面土壤、道路灰尘、河岸土壤、河流沉积物等11种环境介质中的分布特征及迁移规律。结果表明，印染、造纸和废料焚烧是主要污染源，道路灰尘中∑polyCBDs达2.46 ng/g dw，∑CBs达7.11 ng/g dw，分别是河水中的220倍和610倍。 multimedia fugacity模型显示HCBD和CBs在沉积物中积累显著，水-沉积物间迁移通量是沉积物-水间的18倍。人体健康风险评估表明，尽管致癌和非致癌风险均低于安全阈值，但摄入途径是主要暴露途径，儿童风险是成人的1.5倍。本研究为轻工业区新兴污染物防控提供了科学依据。

　　这项研究聚焦于聚氯丁二烯（polyCBDs）和氯苯（CBs）在典型轻工业区域的来源与迁移模式，旨在揭示这些新型污染物在环境中的分布特征及其对人类健康的潜在影响。聚氯丁二烯是一类含有氯原子的有机化合物，其结构基于丁二烯链，氯的数量从1到6不等，共包含32种同系物。其中，六氯丁二烯（HCBD）因其持久性、生物累积性、长距离迁移能力和高毒性，被列为《斯德哥尔摩公约》中的持久性有机污染物（POPs）。此外，部分未完全氯化的聚氯丁二烯，如四氯丁二烯（TeCBDs）和五氯丁二烯（PeCBDs），可能由HCBD衍生而来，并表现出更高的毒性。氯苯同样具有广泛的应用领域和市场需求，对生态环境和人类健康构成威胁，长期暴露可能引发内分泌、生殖、神经系统、免疫系统和呼吸系统的多重毒性，甚至与肥胖有关。

在工业制造过程中，这些化合物可能作为副产物释放到周围环境中，从而导致区域污染。生活在工业区附近的人群可能通过摄入、吸入和皮肤接触等多种途径暴露于这些污染物，进而引发健康风险。因此，识别这些化合物的来源及其在环境中的迁移路径对于污染控制和健康保护具有重要意义。此前的研究主要集中在这些化合物在大气、水体、土壤和生物体中的分布，但鲜有针对其工业来源的系统分析。一些研究已指出，金属冶炼、废物焚烧、燃煤发电、焦化、水泥生产和氯化工艺等重工业可能是这些污染物的排放源，但轻工业是否也是其潜在来源仍存在疑问。

本研究选取了中国东部的一个典型轻工业城镇作为研究对象，该地区以纺织印染、造纸和废物焚烧等轻工业为主。通过采集多种环境介质样本，包括路面土壤、道路灰尘、河岸土壤、地下水、地表水、河底沉积物以及生物样本（如树叶和水葫芦），分析了polyCBDs和CBs的分布特征和迁移规律。研究发现，聚氯丁二烯和氯苯的浓度在染色废水（∑polyCBDs：22.8 ng/L；∑CBs：2203 ng/L）和造纸废水（17.7 ng/L；131 ng/L）中显著高于河流水（0.09 ng/L；1.36 ng/L），表明染色和造纸行业是这些污染物的主要来源。此外，HCBD在固体介质中广泛分布，其平均浓度排序为：道路灰尘 > 河岸植物 > 道路表面土壤 > 水葫芦 > 河底沉积物 > 地下土壤 > 河岸土壤。这表明HCBD在不同介质中的迁移能力较强，可能在环境中持续积累。

在水体与沉积物之间的迁移过程中，研究应用了挥发性模型，结果显示HCBD和CBs的从水体向沉积物迁移的通量远高于从沉积物向水体的迁移通量，说明这些污染物在水环境中更倾向于向沉积物迁移并积累。在地下土壤中，polyCBDs和CBs呈现出从浅层向深层迁移的长期模式，形成了明显的浓度峰值，表明污染物可能通过长期的淋溶作用逐渐渗透至更深的土壤层。这种迁移过程可能受到土壤颗粒大小、有机质含量和渗透性的影响，导致污染物在不同深度土壤中的分布不均。

在人类健康风险评估方面，研究采用美国环保署（USEPA）开发的暴露风险评估模型，计算了不同暴露途径（如摄入、吸入和皮肤接触）下的健康风险。结果表明，尽管该区域的非致癌风险和致癌风险总体较低，但摄入仍然是主要的暴露途径，尤其对儿童而言，其摄入风险显著高于成人。这可能是因为儿童在日常生活中更容易接触到灰尘和土壤，而这些介质中polyCBDs和CBs的浓度较高。因此，研究强调需要关注儿童对这些污染物的暴露情况，并加强轻工业区域的环境监测。

通过主成分分析（PCA），研究进一步探讨了polyCBDs和CBs的可能来源。结果表明，染色工业、废物焚烧和农药使用是这些污染物的主要来源，尤其是在道路灰尘和土壤中。而在水体和沉积物中，PCA结果显示污染物的同系物分布更加集中，说明在水环境中，这些化合物可能经历了更多的转化过程，导致其同系物种类减少。此外，研究还发现，TOC（总有机碳）含量与CBs的浓度之间存在显著的正相关关系，表明CBs在土壤中的吸附和固定作用较强，而HCBD与TOC之间则无明显关联，可能与其较高的疏水性有关。

研究结果还揭示了这些污染物在轻工业区域中的潜在迁移路径和环境行为。例如，HCBD和CBs在水体中的迁移能力较弱，更倾向于沉积在沉积物中，这可能对底栖生物构成威胁。同时，轻工业区域的污染水平在不同介质中存在差异，表明污染可能通过多种途径扩散，包括大气沉降、水体流动和土壤渗透。因此，需要在轻工业区域建立更加全面的环境监测体系，以更好地掌握这些污染物的分布特征和迁移趋势。

总体而言，本研究通过系统分析polyCBDs和CBs在多种环境介质中的分布，揭示了轻工业区域的污染来源和迁移模式，为科学防控这些新型污染物提供了理论依据。研究结果不仅有助于理解这些化合物在环境中的行为，还为制定更严格的工业排放标准和加强环境监测提供了支持。此外，研究强调了儿童对这些污染物的暴露风险，提醒相关部门关注轻工业区域的健康影响，并采取相应的预防措施。未来的研究可以进一步探讨这些污染物在不同环境条件下的转化机制，以及其对生态系统和人类健康的长期影响，从而为环境保护和公共卫生政策提供更加科学的依据。