京津冀快速城市化区域土壤多环芳烃空间分布-来源解析-健康风险的综合研究框架构建与应用

针对快速城市化区域土壤PAHs污染的空间异质性和健康风险问题，研究人员创新性提出"分布-来源-风险"(DSR)综合分析框架，结合随机森林模型和PMF源解析技术，揭示了京津冀地区土壤PAHs的四种主要来源（煤炭燃烧29%、焦化25%、交通25%、生物质燃烧21%）及其差异化健康风险，为区域土壤污染精准治理提供了数据支撑和决策依据。

　　

随着中国城市化进程加速，京津冀等城市群面临严峻的土壤污染挑战。多环芳烃(PAHs)作为典型持久性有机污染物，因其强致癌性备受关注。现有研究多聚焦单一环节，缺乏对"污染分布-来源-风险"全链条的系统认知，特别是对快速城市化区域内部差异的解析不足。京津冀(BTH)作为国家战略区域，其土壤PAHs污染特征与健康风险亟待厘清。

中国的研究团队创新性构建"分布-来源-风险"(DSR)综合分析框架，通过整合1008个土壤采样点数据，运用随机森林(RF)空间预测、正矩阵分解(PMF)源解析和蒙特卡洛模拟(MCS)健康风险评估等方法，首次实现了对BTH地区土壤PAHs的全链条解析。相关成果发表在《Soil 》期刊。

关键技术包括：(1)基于15种环境变量的RF空间建模；(2)结合特征比值法和PMF的源解析；(3)考虑参数不确定性的MCS健康风险评估；(4)以夜间灯光数据为指标的城乡分类体系。样本覆盖BTH全域13个城市，包含自主采集407份与整合文献/数据库601份土壤样本。

研究结果揭示：

1. 空间格局方面：∑₁₆PAHs浓度0.03-4.03 mg·kg^-1，呈现"东北-西南高、西北-东南低"的分布特征。基于污染水平与城市化程度将城市分为四类：高城市化高污染(HH)、高城市化低污染(HL)、低城市化高污染(LH)、低城市化低污染(LL)。

2. 来源解析方面：PMF识别出四大来源——生物质燃烧(21%)、燃煤(29%)、焦化(25%)和交通/大气(25%)。HH城市以焦化源为主导(30%)，LH城市燃煤源占比最高(46%)，LL城市则以生物质燃烧为主(36%)。

3. 健康风险方面：儿童致癌风险(9.04E-05)高于成人(7.60E-05)，60%儿童样本超过显著风险阈值(1E-04)。源贡献显示：致癌风险为交通源(40%)>燃煤源(38%)>焦化源(21%)>生物质源(1%)。HH城市风险最高，超出区域均值88%。

这项研究的重要意义在于：

1. 方法学上首创DSR框架，实现了从污染表征到风险管控的全流程整合；
2. 发现PAHs污染与城市化呈非线性关系，HH与LH城市分别代表不同发展阶段的环境风险；
3. 识别燃煤和交通源为关键风险贡献者，为《土壤污染防治行动计划》提供精准施策依据；
4. 提出的分类治理策略（如LL城市推广秸秆资源化、HH城市强化工业排放标准）已纳入地方环境规划。

该研究不仅为BTH区域土壤安全管理提供科学依据，其DSR框架更可推广至全球快速城市化地区，推动实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的"可持续城市"目标。未来需加强长期动态监测，并探索PAHs与新型污染物的复合效应。