深圳城市大气PM2.5中金属元素的在线测量与来源特征

大气PM_(2.5)中很多金属元素危害人体健康,且具有源示踪性,因此,开展PM_(2.5)中金属在线监测对污染来源分析和大气污染防治有着重要意义.本研究于2017年4—5月使用美国Cooper环境空气多金属在线监测仪对深圳城市大气PM_(2.5)中金属元素进行连续观测.与同步离线采样测量的金属数据进行比对表明,10种元素(K、Zn、Cu、Mn、Fe、V、Ni、Ti、Pb、Cr)呈现良好的相关性,因而用于后续分析.观测期间大气PM_(2.5)的平均浓度24.8μg·m~(-3),其中10种金属元素总浓度为0.72μg·m~(-3),占比2.9%.Mn、Fe、Cu、Zn和Ti的浓度日变化显示了日间高、夜间低的特征,表明受到本地人为源的显著影响;而K、Pb、Cr浓度日变化无明显波动,说明受区域传输影响较大;Ni与V日变化趋势一致,主要来源为船舶排放.主成分因子分析结果表明,观测期间PM_(2.5)中金属污染来源主要为交通和扬尘源、工业排放/废物燃烧和船舶污染,方差贡献依次为54.3%、19.8%和8.8%.     

基于在线观测的太原市冬季PM2.5中金属元素污染水平及来源解析

为更好地识别太原市PM_2.5的来源,于2022年1月采用在线多金属监测仪对太原市区PM_2.5中13种金属元素(K、Ca、Ba、Cr、Mn、Fe、Cu、Ni、Zn、As、Se、Pb和Sr)小时浓度进行了监测,分析了其污染特征,采用正定矩阵因子分解(PMF)模型解析了其来源.结果表明,13种金属元素浓度之和均值为(3 901.6±2 611.2)ng·m^-3,在PM_2.5中平均占比为(7.1±7.7)%.Fe、Ca和K是3种主要的金属元素,浓度平均值分别为(1 319.5±1 003.5)、(1 181.0±1 241.6)和(883.3±357.3)ng·m^-3.ρ[Cr(Ⅵ)](4.6ng·m^-3)和ρ(As)(11.2 ng·m^-3)平均值高于国家环境空气质量(GB 3095-2012)和世界卫生组织的标准值.PMF源解析结果显示：扬尘、机动车排放、不锈钢制造、生物质燃烧与垃圾焚烧、散煤燃烧和工业燃煤是PM_2.5     

宝鸡市春季PM2.5中金属元素的污染特征及来源

利用大气重金属分析仪(Amms-100)获取宝鸡市高新区2020年3月1日-4月24日PM_(2.5)中金属元素的逐时数据,结合气象因素分析PM_(2.5)及其金属元素的日变化特征,并运用富集因子和正矩阵因子分解法探讨金属元素的来源。结果表明,高新区春季PM_(2.5)质量浓度为(51.5±25.2)μg/m~3;金属元素的平均质量浓度为4.6μg/m~3,约占PM_(2.5)的8.9%。日变化中,K、Al、Fe、Ca和Ba呈"双峰"分布;Zn、Pb和Co呈"单峰"变化。富集因子分析显示,Zn和Pb的EF值40,主要来自人为源;Ca、Fe和V的EF值1,主要来自于地壳;Cr、Cu、Mn和Ba的EF在2～5之间分布,受自然和人为两大来源共同作用。源解析结果表明,春季金属元素主要来源于扬尘源(44.3%)、交通源(26.5%)、工业源(20.9%)和燃烧源(8.3%)。     

厦门港大气PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价

于2020年夏季和秋冬季在厦门港海天码头和嵩屿码头进行大气PM_2.5的采集,并对20种元素污染特征、来源及健康影响进行了分析.结果表明,厦门港大气PM_2.5浓度较低,且两个站点的PM_2.5浓度并无显著性差异,也不存在明显的昼夜差异.地壳元素中以Ca和Si的含量最高,而痕量元素中以Zn和Mn的含量为最高.与标准值相比,重金属元素中只有Cr（Ⅵ）出现超标.受风向和吞吐量季节性变化的影响,部分元素浓度在夏季高于秋冬季. Cu、 Zn、 SO₂和NO₂有较一致的明显昼夜变化,但来自重油燃烧排放的V和Ni并无明显昼夜差异.PMF源解析确定码头PM_2.5的4个污染因子为工业源、船舶排放、交通源和海盐+建筑尘混合源,其中工业源对PM_2.5浓度的贡献率最大（55.2%～59.4%）,远高于船舶排放的贡献率（7.1%～7.7%）.健康风险评估显示,厦门港大气PM_2.5中重金属对人群具有潜在的致癌风险(>1×10^-5...     

上海郊区家庭妇女PM2.5重金属组分暴露水平、来源与健康风险

为了解上海市郊区家庭妇女大气PM_(2.5)及重金属组分的呼吸暴露水平和潜在健康风险,于2017年2月至2018年6月使用SKC个体采样泵对松江区143位研究对象开展个体暴露监测,采用能量色散X射线荧光光谱法(ED-XRF)测定PM_(2.5)中13种无机元素的质量浓度.利用PMF源解析技术和美国环保署推荐的健康风险评价模型,对Ni、V、Cr、Mn、As和Pb的来源和暴露风险进行分析.结果表明,家庭主妇PM_(2.5)的年日均暴露浓度为40. 61μg·m-3,普遍高于周边环境监测站点的PM_(2.5)平均水平.Cr(Ⅵ)和As的致癌健康风险超过了可接受水平(10-6); V、Cr(Ⅵ)、Mn、Ni和As的非致癌风险处于安全水平,但5种元素的非致癌风险加和超出了安全阈值( 1). PM_(2.5)中10种无机元素(Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、As和Pb)的主要来源包括扬尘与室内源混合源(43. 8%)、工业冶炼尘(34. 6%)、燃煤(14. 5%)和燃油(7. 2%).根据源类的健康风险评价结果,应进一步加强工业冶炼和化石燃料燃烧综合防控.     

郑州市采暖期与非采暖期PM2.5中重金属来源及潜在健康风险评价

为了研究郑州市PM_(2.5)中部分金属元素在采暖期与非采暖期的来源、污染特征并进行相应的生态风险及健康风险评价,于2016年春季非采暖期和冬季采暖期在河南郑州设置采样点,采集有效膜样本105个.测定PM_(2.5)质量浓度及其中Zn、Pb、Cu、As、Cd、Co、Mn、Fe共8种金属元素含量,郑州2016年非采暖期PM_(2.5)质量浓度日均值为113.41μg·m~(-3)、采暖期为216.99μg·m~(-3),采暖期中Cu、Zn、As、Cd这4种元素的浓度分别是非采暖期的2.3、2.0、1.9、1.5倍,季节性差异明显.富集因子分析显示郑州地区Cd元素富集程度最高已超过1000,受人为影响严重.PMF源解析表明燃煤源及机动车源是郑州采暖期重金属主要来源,贡献率为48.00%和34.95%;扬尘源及交通污染源在非采暖期的贡献率为55.92%和31.08%.健康风险评价显示3种致癌元素As、Cd、Co的致癌风险值均小于10~(-4),Mn的非致癌风险值最高为0.9,可能存在一定的非致癌风险.     

郑州市冬春季PM2.5中金属元素污染特征、来源及健康风险评估

于2021年1月和4月利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_2.5中的18种金属元素进行连续测定,分析了元素浓度变化特征;采用富集因子、正定矩阵因子分解法（PMF）和特征雷达图对金属元素进行溯源;采用美国EPA健康风险评价模型评估其健康风险,并通过后向轨迹法和浓度权重轨迹法（CWT）分析了健康风险的潜在源区.结果表明,春季元素浓度较高,Fe、Ca、Si和Al浓度之和分别占冬季和春季总元素浓度的89.8%和87.5%.Cd属于重度富集,受人为污染影响严重.冬季Pb、Se、Zn、Ni、Sb和K以及春季Cr、Ni、Fe、Mn、V、Ba、Ca、K、Si和Al浓度随污染等级的提高而增加.PMF源解析和特征雷达图结果表明,冬春两季金属元素主要来源为工业源、地壳源、机动车源和混合燃烧源,冬季多发生工业源和混合燃烧源污染,春季多发生地壳源污染.冬春两季均存在明显的非致癌风险,冬季健康风险更严重,Mn造成明显的非致癌风险.冬季健康风险主要受郑州及周边城市传输影响和西北方向远距离输送影响,春季健康风险主要受郑州及周边城市影响.     

郑州市冬季大气PM2.5金属元素来源及健康风险评价

以郑州市2019年12月大气PM_2.5为对象,分析其中Ca、 Fe、 K、 Mg、 Sb、 Na、 As、 Cu、 Pb、 Zn、 V、 Co、 Cr和Ni含量,运用地累积指数(geo-accumulation index,I_geo)和正定矩阵因子模型（positive matrix factorization, PMF）分析元素污染程度和来源,采用美国EPA健康风险评价模型对重金属元素的健康风险进行评价.结果显示,采样期间日均ρ(PM_2.5)为108μg·m^-3,金属元素中ρ（Ca）最高(5.9μg·m^-3).地累积指数结果表明,Sb污染程度最高,Sb、 As和Cu造成极重污染,PMF解析结果表明,采样期间研究区域金属元素来源有冶金工业源、交通移动源、固体废物焚烧源和燃煤与扬尘混合源.不同污染水平下儿童所受非致癌风险更高而成年人所受致癌风险更高,各金属元素对人体的非致癌风险总体上在人体可接受范围,而As造成的致癌风险超出可接受范围.各类源HQ值均小于1,非致癌风险可忽略不计,...     

深圳市大气中PM2.5载带金属污染特征及健康风险

于2020年3月～2021年2月对深圳市道路环境空气中PM_2.5载带的15种金属元素的质量浓度进行时间分辨率为1h的全年在线观测.结果显示,深圳市道路环境空气中PM_2.5载带金属元素的总平均浓度为(1062.3±434.6) ng/m³,其中Fe、Al、K、Ca和Zn为主要贡献元素,在金属元素中总贡献达到95.5%.Fe的浓度较高,受到与道路扬尘和机动车排放的强烈影响.金属浓度存在着显著的季节性差异,冬季浓度最高(1709.3ng/m³),夏季最低(644.1ng/m³).Mn、Fe、Cr、Zn和Ca元素呈现明显的双峰日变化分布,与机动车流量高峰一致.昼夜浓度分布结果显示,夜间船舶排放V和Ni的浓度高值得关注,而Mn、Zn和Ca的浓度白天较夜晚高,与白天机动车流量较高有关.高污染日总金属日间浓度和夜间浓度均为全年日间和夜间平均浓度的1.9倍.成年人与儿童暴露于深圳市道路环境空气的非致癌风险均低于阈值1,但是总致癌风险(6.5×10^-6)超过阈值10     

南昌市秋季大气PM2.5中金属元素富集特征及来源分析

采集2013年秋季南昌市6个不同区域的大气PM_(2.5)样品,分析PM_(2.5)质量浓度及其中18种金属元素(Mg、Al、K、Ca、Ti、V、Ba、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg)的富集特征,并用多元统计分析法探讨了PM_(2.5)中上述元素主要来源.结果表明,南昌市秋季大气PM_(2.5)日均质量浓度满足《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值(≤75μg·m~(-3)).Mn、Ti、Al和V的富集因子小于1.0,表明这些元素基本没有富集;Fe、Cr、Co、K、Mg、Ba、Ca、Cu和As的富集因子范围为1.7~7.8,表明这些元素受到自然源和人为源的共同影响;Hg、Zn、Pb、Ni和Cd的富集因子范围为21.9~481.2,表明这些元素受到明显的人为污染.综合相关分析、主成分分析和聚类分析结果表明:PM_(2.5)中Mg、K、Al、Ca、Ti主要来源于土壤及建筑尘;As、Hg主要来自燃煤;Ba、Ni、Mn主要来自金属冶炼排放;V、Cu、Fe、Cd、Pb、Cr、Co主要来自交通源;Zn主要受金属冶炼和燃煤的影响.     

上海市PM2.5中重金属元素对COVID-19控制的高频响应

为研究城市大气重金属元素在新冠控制前、中（与春节重叠）、后的演化和来源,利用多金属在线分析仪于2020年1月1日至2月26日测定了上海市PM_2.5中重金属元素的小时浓度.利用PMF模型确定了8个来源.结果表明,大部分元素的浓度呈现"V"字型的变化趋势,主要受烟花爆竹（特征性元素有K、Cu、Ba）、Se工业、道路扬尘（Ca、Fe、Ba）和机动车（Mn、Zn、Fe、Cu）等排放源影响.但在新冠控制期间,K、Ba和Cu浓度仍较高.以Cu元素为例的特殊事件分析表明,其浓度高值在控制期前显著受到外来传输的影响,在控制期内主要来自于本地烟花爆竹排放的影响.     

长春市典型高架公路大气环境颗粒物中重金属污染特征

于2014年4—11月对长春市典型高架公路大气颗粒物PM_(2.5)和PM_(10)进行采样,对颗粒物中主要重金属元素的浓度进行了分析,并采用变异系数法、地积累指数法和富集因子法对大气颗粒物重金属污染情况进行评价.研究表明,道路施工期间,PM_(2.5)和PM_(10)中重金属的浓度普遍低于道路运行通车后的浓度,而采暖期重金属的浓度又高于非采暖期的浓度.重金属元素在PM_(2.5)中的含量占PM_(10)中总含量的比例均超过50%,说明颗粒物越细越容易富集重金属.Zn、Fe和Mn的变异系数较小,说明来源稳定,自然源占主导地位.富集因子法表明,Zn的富集程度极强,Mn无富集.Cr和Cd的变异系数较大,受人为活动干扰严重,在道路施工期间二者富集程度较轻,道路通行加之采暖后富集程度加强,主要来源为汽油和煤的燃烧.Pb、Cu和Ni的变异系数在0.56~0.76之间,有一定的人为干扰,Pb和Ni在高架公路施工期富集程度较轻,道路运行及取暖期富集程度显著,主要来源是交通源;Cu富集程度强,主要来源可能是油燃烧、建筑扬尘.     

青岛近海不同天气状况下大气气溶胶中金属元素浓度分布特征研究

为探究青岛近海不同天气下气溶胶中金属元素的浓度分布特征,于2012年4~5月,2012年8月~2013年3月在青岛近海采集了总悬浮颗粒物(TSP)样品,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)分析了主要微量金属元素.结果表明,Al、Ca、Fe、Na、K和Mg是TSP中主要的金属元素,质量浓度占所测元素总浓度的94.2%.TSP及金属元素浓度月变化明显,Fe、Al、K、Ca、Mg、Zn、Ba、Mn、Ti、Sr和Li均在11月和1月浓度最高,Be、Sc、Co、Ni和Cr在1月最高,Na在8、11和2月较高,12月最低,Pb在1月和2月最高,8月和12月最低.富集因子表明Be、Co、Al、Ca、Fe、K、Mg、Mn、Sr和Ti主要受自然源影响,Li、Cr、Ni、Zn、Ba和Na除受自然源外,还受部分人为源影响,Pb主要来自人为源.不同天气状况对TSP及其金属元素浓度影响较大,除Ti外,所测元素浓度均在烟雾天最高.与晴天相比,烟雾天除Ti外,其余元素均升高,增幅为1~4倍,雾天Li、Be、Cr、Ni、Al、Fe、Mg和Mn变化不大,Pb和Na升高较多,Co、Ca和Ti降低较多,霾天Cr、Co和Ti降低,其余元素浓度升高,增幅为1~3倍.大部分元素在晴天富集因子最小,雾天富集因子最大.Ni、Zn、Ba、K、Na、Pb和Sr富集因子为晴<霾<烟雾<雾,Fe和Mn为晴<烟雾<霾<雾,Al和Mg为晴<雾<霾<烟雾,其余金属不同天气下富集因子的变化规律各不相同.     

贵州阿哈湖物质循环过程的微量元素地球化学初步研究

对贵州阿哈湖夏季和冬季分层湖水的水化学参数、溶解态微量元素和悬浮颗粒物微量元素进行了对比研究。结果显示:阿哈湖湖水夏季热分层和化学分层均较明显,而冬季湖水处于混合状态。夏季湖泊物质循环过程对生源要素Si、DOC以及Mn、Fe、Cr、Co、Ni、Zn和Mo等微量元素的分布和迁移转化均产生了重要影响。夏季湖泊底层水体中溶解态Mn、Fe、Co和Ni的含量较高,主要受有机质降解和Fe、Mn氧化还原循环的影响,而且Mn的循环强度高于Fe循环,溶解态Cr在底层水体中仅有小幅升高;另外,沉积物孔隙水向上覆水体的释放作用对底层水体中溶解态重金属浓度的升高可能也有一定的影响。溶解态Zn和Mo在夏季底层水体中的含量呈现逐渐降低的趋势,主要受到金属硫化物形成以及钼酸盐沉淀的影响。夏季悬浮颗粒物的Mn、Fe、Cr、Co、Ni、Zn和Mo均在氧化还原界面附近呈明显富集趋势,主要受铁锰氧化物/氢氧化物吸附/解吸、氧化还原作用等水-粒相互作用过程的控制和影响;此外,金属硫化物的形成可能也对底层水体中悬浮颗粒物Zn、Mo和Ni含量的升高有一定贡献。     

调水调沙对黄河口颗粒态金属分布的影响

于2009年6~7月黄河调水调沙前、中、后期对黄河口水体悬浮颗粒物进行采样调查,采用ICP-AES测定Al、Fe、Mn、Cr、Cu、Ni、V、Zn的含量,探讨调水调沙对颗粒态重金属分布的影响,初步分析了调水调沙前、中、后期黄河口颗粒态重金属的污染状况.结果表明,调水调沙期间颗粒态重金属的浓度升高,河口区颗粒态重金属的浓度随盐度的升高而降低.以Al为校正因子归一化消除颗粒粒径影响后,重金属的分布差异变小,表明粒径是影响重金属浓度变化的重要因素.富集因子计算结果显示,黄河口Cu、Zn相对富集,且调水调沙后其污染程度加重.在影响颗粒态重金属组成的因素中,颗粒物来源占主导地位,同时受人为活动的影响.     

山西大学城PM2.5中元素特征、来源及健康风险评估

为研究山西大学城PM_2.5中元素的污染特征及来源,采用能量色散X射线荧光光谱仪（energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer,ED-XRF）对研究区域2017年PM_2.5样品中21种元素进行分析,并对Mn、Zn、Cu、Sb、Pb、Cr、Co和Ni等重金属进行健康风险评估,同时采用主成分分析方法（principal component analysis,PCA）和正定矩阵因子分解法（positive matrix factorization,PMF）定量解析元素的主要来源.结果表明,2017年山西大学城PM_2.5中21种元素中Ca质量浓度最高,其次是Si、Fe、Al、S、K和Cl,这7种元素占元素总质量浓度的95.71%.其中,Cr元素浓度超过我国环境空气质量标准年平均浓度限值的104倍.春季、夏季和冬季PM_2.5中Ca质量浓度最高,而秋季S元素质量浓度最高.对3类人群具有非致癌风险的元素均为Mn,且风险大小依次为儿童 > 成年男性 > 成年女性;具有可容忍致癌风险的元素为Cr和Co,且风险大小为成年男性 > 成年女性 > 儿童.山西大学城PM_2.5中元素的主要来源包括：天然矿物粉尘和城市扬尘、燃煤和交通源.     

广西某地金属冶炼废水外溢对农田土壤的污染特征

通过对冶炼厂附近受外溢废水污染农田土壤中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Mo、Cd、Sn、Sb、Pb、U及As的含量分析,研究揭示了金属冶炼废水外溢这一突发性污染事件对农田土壤的污染状况及其污染特征.结果表明,污染土壤中Zn、Mn、As、Pb、Cd、Sb等金属浓度分别为113.28～212.22、251.67～2 429.29、34.44～130.28、50.63～544.74、63.44～317.33、39.41～551.17 mg/kg,远高于背景值,土壤不仅受到As污染,还有Zn、Mn、Pb、Cd、Sb等重金属的严重污染;相关性分析表明,污染程度与当地有色金属矿产开发冶炼活动密切相关,且污染物有相似的来源或相近的释放规律;剖面分析表明,表层土壤的pH值较低,土壤酸化明显,部分金属如Zn、Cr、Cd等表现出先升高后降低变化趋势.本研究揭示了冶炼废水外溢造成的突发性环境污染事故引起的土壤重金属污染特征,并为开展污染治理提供了理论依据.     

基于PMF模型及地统计法的乐安河中上游地区土壤重金属来源解析

为实现较大区域范围内土壤重金属来源贡献程度的定量化,选取江西省乐安河中上游地区表层土壤为研究对象,分析污染源样品化学组分并构建本地污染源成分谱,利用PMF（正定矩阵因子分解）模型对土壤重金属进行源解析,并结合地统计空间分析法识别各源的主要影响区域.结果表明:乐安河中上游地区土壤中w（As）、w（Hg）、w（Cd）、w（Cr）、w（Zn）、w（Cu）、w（Mn）、w（Pb）的平均值分别为21.400、0.105、0.25、73.5、88.4、56.2、577.0、49.5 mg/kg,是江西省土壤背景值平均值的1.0~1.8倍,其中,w（As）、w（Cd）、w（Cu）、w（Pb）平均值超过GB 15618-1995《土壤环境质量标准》一级标准限值.土壤重金属主要受铅锌矿冶炼源、金矿选冶源、铜矿采选源、自然源、混合源的影响.铅锌矿开采冶炼活动对洎水河左岸大部分区域土壤造成了影响,源贡献率均大于30%;金矿选冶活动目前仅影响矿区附近土壤,源贡献率最高可达94%;铜矿采选活动也使德兴铜矿周边较大区域范围土壤受到影响,源贡献率处于19%~89%之间.研究显示,构建本地源成分谱可以辅助解析验证PMF源成分谱的有效性,将PMF模型与地统计空间分析法相结合,可以进一步得到源贡献率在空间上的分布状况,对于土壤污染治理决策可提供行之有效的支撑.      

珠江三角洲大气干沉降金属元素浓度和来源分析

本文对珠三角地区137个大气干沉降样品中金属元素含量和来源进行了分析。金属元素几何平均浓度高低依次为Fe>Zn>Mn>Pb>Cu>(Ni,Cr,Rb)>V>(Li,Y)>Co>(Cd,Cs)>Tl,其中Fe的浓度最高为31573mg/kg,Tl的浓度最低为1.0mg/kg,金属元素浓度主要与周边环境和当地发展类型影响有关,采样点位于工业区周边的金属元素浓度最高,城市居民区和近郊区次之,远离城市和工业地区的相对较低。富集因子分析表明Cd、Zn、Cu、Ni和Pb元素受人类活动影响显著,污染严重;相关性分析得出Cu、Pb、Zn具有显著性相关,Cr、Ni分别与Mn、Co、Li、Zn显著性相关,表明它们可能具有相同来源;因子分析得出Rb、Cs、Y、Mn、Ni、Li、Co主要受到土壤扬尘来源的影响,Pb、Cu、Cd及Ni、Cr与当地工业化和城市化过程密切相关,其中Pb元素主要受到燃煤和交通扬尘的污染,Cu和Cd元素主要来源于工业生产中产生的重金属污染。     

贵州省几个典型金属矿区周围河水的重金属分布特征

为了解矿山的开采、冶炼对周围水环境的影响,对贵州省杉树林铅锌矿、榨子厂铅锌矿、赫章县后河土法炼锌区、万山汞矿周围水体的重金属(Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Se、Cd、Pb)含量进行了测定。结果显示水流对矿区尾渣堆的冲刷可以导致河水中悬浮颗粒物迁移很远,溶解态重金属含量主要受到悬浮颗粒物释放的影响。颗粒物少的河水溶解态重金属含量低,如榨子厂和万山;颗粒物多的河水则溶解态重金属含量高,如杉树林和赫章后河。