典型农业城市街道灰尘重金属特征及其环境风险评价：以许昌市为例

街道灰尘重金属特征是评价城市环境质量的有效手段.对我国典型农业城市许昌市的街道灰尘Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Mn和As等重金属元素含量水平和空间分布特征进行了分析,并采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法对街道灰尘中重金属的环境风险进行了评价.结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Mn和As的平均值分别为25.4、41.9、145.3、96.7、18.5、9.0、408.1和7.8μg·g-1,其中Ni、Co、Mn和As的平均值均小于河南省土壤背景值,而Cu、Pb、Zn和Cr的平均值分别是背景值的1.80、2.14、2.42和1.52倍,说明街道灰尘中这几种重金属元素聚集趋势较为明显.空间分布上,除Co、Mn和As外,Cu、Pb、Zn、Cr和Ni均表现出从西北向东南变小的趋势,反映了城市不同功能区划和人类活动强度的差异.地累积污染指数法的评价结果表明,许昌市街道灰尘中Ni、Co、Mn和As属于无污染水平,而Cu、Pb、Zn和Cr均属于轻度污染,污染水平是Zn>Pb>Cu>Cr.许昌市街道灰尘重金属潜在生态风险指数为40.71,属于低生态风险水平.     

万州道路灰尘重金属空间分布及污染评价

运用ArcGIS的地统计分析模块,分析了三峡库区典型移民城市——万州老城区道路地表灰尘中重金属元素Cr、Cd、Cu、Ni、Mn的空间分布特征,并采用地积累指数法评价了道路灰尘中重金属的污染状况。结果表明:在空间分布上,Cr含量分布为:交通枢纽区>港口物流区>科教文化区;Cu和Ni含量分布为:科教文化区>交通枢纽区>港口物流区;Cd和Mn在交通枢纽区的含量均高于其他区域,并存在一定的复合污染。地积累指数计算结果表明:万州老城区Cd为重度污染,Cr、Cu为轻度污染,Ni、Mn未受污染。     

苏南某镇土壤重金属污染的景观格局特征

评价土壤重金属污染等级并掌握其空间格局特征,对区域土壤环境保护和治理具有重要意义.以苏南某镇8种土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn为研究对象,综合运用单因子评价法、内梅罗综合评价法、地统计分析法、景观格局的粒度效应及景观指数分析方法,在污染评价的基础上,分析了研究区土壤重金属的景观格局特征.结果表明:1研究区各土壤重金属单因子污染指数及内梅罗综合评价指数的均值取值范围为0.145~0.893,整体污染程度低,且南部地区污染程度低于北部;2 As、Pb、Hg和Zn面源污染特征明显,其中As和Pb空间分布特征相似,Hg和Zn空间分布特征相似;Cd、Cr、Cu、Ni点源污染特征显著,其中Cd和Cr空间分布特征相似,Cu和Ni空间分布特征相似;3土壤重金属景观的适宜粒度为30~40 m;4研究区土壤重金属低含量区域面积比例最大,较低含量区域边界最复杂,各污染程度区域分布相对集中且综合污染破碎化程度低.表明研究区重金属污染源数量尚少且分布集中,但有进一步发展的趋势,整体处于土壤重金属污染的早期阶段.     

典型山核桃产区土壤重金属空间异质性及其风险评价

山核桃(Carya cathayensis)是我国特有的高档干果和木本油料植物,目前关于山核桃林地土壤重金属污染研究鲜有报道.本研究以典型山核桃产区临安为研究区,系统采集了188个山核桃土壤样品,采用地统计学以及Moran's I等空间分析方法研究土壤重金属的空间异质性,并对山核桃林土壤重金属潜在生态风险进行评价.结果表明,重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr平均含量分别为0.37、40.76、87.61、30.10、28.33、56.57 mg·kg-1,其中Cd、Cu平均值分别是背景值的1.33和2.87倍.单因子污染指数、内梅罗污染指数及潜在生态风险评价结果显示研究区土壤重金属均有样点超过土壤背景值,且Cd、Cu、Zn、Pb、Ni有部分样点超过土壤环境质量二级标准,表明研究区土壤已具有Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr不同程度的累积特征,局部土壤已受到Cd、Cu、Zn、Pb、Ni的污染,其中Cd最为严重,达到了强生态危害程度,Cu次之,总体上重金属呈中等生态危害程度.基于半方差函数分析得出,Cd、Cu、Pb、Ni、Cr具有强烈的空间自相关,而Zn属于中等空间相关性.Moran's I指数以及克里格插值结果揭示重金属Cd、Cu、Zn、Pb、Ni、Cr均存在明显的空间分布格局和局部空间聚集现象,高值主要集中在太阳、岛石、清凉峰、河桥以及湍口几个乡镇,且以重金属Cd、Cu污染风险概率较高.土壤Cd、Cu、Zn、Ni、Cr高值分布主要与矿区开采有关,而Pb与钾肥的施用密切相关.可见,研究区重金属空间分布特征受人为活动影响明显.     

城市室内灰尘重金属水平、影响因素及健康风险:以贵阳市为例

本研究以贵阳市为研究区域,选择73户家庭和6间办公室采集室内灰尘样品,用ICP-OES测定灰尘中常量元素Ca、Fe和重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,探究室内灰尘重金属水平及影响因素,并综合室内和室外灰尘暴露量,评估儿童所受灰尘重金属健康风险.结果表明:1家庭室内灰尘中Ca、Fe的平均含量(g·kg-1)为107、31.9;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量(mg·kg-1)分别为1.77、107、231、81.9、199、721;2办公室灰尘中Cu和Zn含量显著高于家庭灰尘,其他元素与其在家庭灰尘中的含量差别不大;3不同楼层家庭灰尘中Ca、Fe含量差别不大,Cd、Cu和Pb含量差异明显,1楼室内灰尘重金属含量相对较高,同时高层住宅室内Pb含量大于低层住宅;4家庭住户室外环境和室内装修及使用情况等导致家庭室内灰尘重金属水平差异分布;5灰尘重金属对儿童的暴露没有表现出明显的健康风险.     

西安城区路面细颗粒灰尘重金属污染水平及来源分析

为揭示高强度人类活动对城市环境质量的影响,在西安市采集文教区、居民区、公园景区和交通区这4个主要功能区道路灰尘样品,利用X-Ray荧光光谱仪测定粒径63μm的道路细颗粒灰尘中Cu、Pb、Zn、Cr、Co、V、Mn和Ni的含量,采用地积累指数法和污染载荷指数法评价细颗粒灰尘中重金属的污染水平,运用主成分分析、聚类分析等多元统计学方法识别重金属的可能来源,利用主成分分析-多元线性回归受体模型解析不同来源对道路细颗粒灰尘中重金属的贡献.结果表明,西安市道路细颗粒灰尘中Cu、Pb、Zn和Cr的含量高于陕西土壤背景值,而V、Mn、Ni和Co的含量接近或低于它们的土壤背景值.道路细颗粒灰尘中Co、Mn、Ni、V呈现未污染,Cr、Cu和Zn呈现轻度污染,而Pb为偏中度污染.综合污染评价结果显示,西安市道路细颗粒灰尘中重金属呈现轻度污染.多元统计分析结果表明,Cr、Cu、Pb和Zn显著正相关,属于同一主成分,且在聚类分析中为同一类;V、Mn、Ni和Co为同一类、同一主成分,且显著正相关.结合样品中各重金属元素的含量特征,推断出西安市道路细颗粒灰尘中的重金属主要有两种来源:Cu、Pb、Zn和Cr主要来源于交通源,而V、Co、Mn和Ni主要为自然源.交通源和自然源对西安市道路细颗粒灰尘中重金属的贡献分别为56.7%和43.3%.     

宝鸡长青镇铅锌冶炼厂周围灰尘中重金属的空间分布及污染评价

利用X-Ray荧光光谱仪对宝鸡市长青镇铅锌冶炼厂周围灰尘中重金属含量进行了分析,并采用地积累指数和富集因子评价方法评价了灰尘中重金属的污染状况.结果表明,该铅锌厂周围灰尘中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni和V的几何平均含量分别为123.1、1449.1、2082.1、1085.0、840.和81.8mg·kg-1,均明显高于陕西省表层土壤背景值,分别为陕西省表层土壤背景值的5.8、67.7、30.0、17.4、1.4和1.2倍.距离铅锌厂500m范围的灰尘中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni的含量最高.污染评价结果表明,长青镇铅锌厂周围灰尘中Cu、Pb、Zn、Cr都存在着不同程度的污染,污染区域主要集中在铅锌厂的西北、西南和东南方向,而Ni和V则基本无污染.     

北京市典型室内外灰尘中重金属的粒径和季节变异特征及人体暴露评估

于2012年采集了4类分别来自于北京市办公室、宾馆、大学生宿舍和道路的灰尘样品,探究Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的粒径分布规律.不同重金属在灰尘中的粒径分布规律呈现出不同特征,道路灰尘中重金属元素更易于在细颗粒物上富集.分别于2012年3~8月和2012年3~12月对北京市一座办公楼内的2间办公室进行了每周1次和每2周1次的灰尘样品采集,发现Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的含量随季节变化总体保持稳定,但Cr和Pb含量的波动性较其它4种重金属显著.地积累指数法显示,Zn、Cu和Pb在所测灰尘样品中污染程度较高,且Zn在办公室和宾馆灰尘中达到了中度污染水平.人体健康风险评估结果显示,6种重金属在4类灰尘中的非致癌健康风险值都远小于1,即风险可以忽略.     

泉州市街道灰尘中重金属来源分析

用ICP-MS测定了泉州市不同功能区街道灰尘中11种重金属元素(Cr、Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb、Bi、Co)的含量。结果表明,上述元素的平均含量均高于当地土壤背景值,尤以Zn、Cd、Sb、Pb富集较严重。多元统计分析(相关分析、因子分析、聚类分析)结果显示,泉州市街道灰尘中上述重金属来源可分为三大类:Cu、Pb、Sb、Cd、Bi主要来自机械加工和交通污染;Mn、Zn主要来自农药喷洒和生活污染;Fe、Cr、Ni、Co则主要来自钢铁工业污染和自然源。     

西安城区地表灰尘中重金属分布、来源及潜在生态风险

以西安城区为研究区域,采集58个地表灰尘样品,测定了地表灰尘中重金属As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的含量。西安城区地表灰尘中除As(9.8 mg/kg)和Mn(417.0 mg/kg)外,其余各元素含量(Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn平均含量分别为12.6、213.0、59.4、48.7、145.4和234.2 mg/kg)均高于陕西省土壤元素背景值。Arc GIS空间插值分析表明As、Co、Cr、Pb、Mn和Ni主要在西郊和主城区富集,Cr主要累积在东郊以及北郊部分地区,Zn则在二环与主城区之间富集明显。多元统计分析结果显示地表灰尘中Co、Cu、Mn、Ni和Cr主要受工业活动影响,As、Pb和Zn主要来源于汽车尾气排放和商业活动等。利用Hakanson潜在生态风险指数研究重金属生态风险。重金属总的生态风险水平达到强度,Pb处于较强生态危害水平,Cu属中等生态危害程度,As、Co、Cr、Mn、Ni和Zn均为轻微生态危害。     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

东湖沉积物重金属来源与人类活动相关性分析

城市化和工业化进程给城市湖泊带来了很高的重金属污染负荷。为研究湖泊重金属污染的来源以及人类活动对湖泊重金属污染的影响,以武汉郭郑湖为例,测定了沉积物中几种常见痕量重金属元素Co、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni的含量,并采用地累积指数法和归一化法对重金属污染物的污染程度和污染来源进行了分析。研究结果表明,溢流排污口处沉积物重金属污染程度较高,Zn、Cu和Pb的污染程度高于Co、Cr、Ni,为湖泊主要污染物。归一化法分析表明:Zn、Pb、Cu之间呈显著相关,均以人类活动输入为主要来源。在溢流排污口处Ni和Cr受人类活动影响较轻微,Co以自然来源为主;在湖心处Ni、Cr、Co均以自然来源为主。以上结果表明,对郭郑湖的治理应以Zn、Pb、Cu为主。     

石家庄市大气降尘重金属元素来源分析

在石家庄市采集了51件大气降尘样品,对其重金属来源进行了解析。主要针对样品所含有的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属元素,进行相关性、富集因子及主成分分析。通过分析表明Pb与Cr、As、Hg、Ni相关性明显,Cr元素主要来源于土壤颗粒,As、Zn、Pb、Ni、Cu元素可能叠加工业污染,Hg、Cd污染严重,Pb元素主要受到燃煤和交通污染。重金属元素的空间分布表明市区含量低,二环外含量高,受交通和废气污染较重。     

贵阳市不同空间高度灰尘和重金属沉降通量

采集贵阳市不同空间高度灰尘样品,分析灰尘及其中常量元素Ca和Fe、微量有害重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的沉降通量随空间高度的变化,通过引进灰尘沉降量,结合灰尘中微量有害重金属含量,采用单因子指数法和内梅罗综合指数法评价不同空间高度灰尘重金属导致的环境风险.结果表明:灰尘沉降通量随着楼层增高而减小;不同楼层灰尘元素含量变化差异不大,Fe、Cd、Cu、Ni、Pb元素含量在不同空间高度上随楼层增高而增大,而Cr和Zn元素是随着楼层增高而减小; 8种元素沉降通量分布总体趋势是随楼层的升高,沉降通量降低,尤以Ca、Cr和Zn表现最为明显;引进灰尘沉降量评价灰尘重金属导致的环境风险显示1~3层和7层环境风险较高,4~6层灰尘重金属导致的环境风险较低,Cd、Cu、Pb和Zn是主要风险元素.     

江苏海岸带土壤重金属来源解析及空间分布

以江苏省响水如东段海岸带为研究区,系统采集了239个表层土壤样品,分析测试了Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn等7种重金属元素,综合运用多元统计和地统计方法,探讨了研究区土壤重金属的主要来源,绘制了重金属的空间分布图.结果表明:(1)江苏响水如东段海岸带土壤Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的平均含量分别为0.14、64.23、24.15、0.026、29.16、22.24和77.94 mg·kg~(-1),Cd、Cu、Hg、Pb和Zn存在较为明显的富集,Cr和Ni的平均值低于江苏滨海土壤背景值.(2)Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在海积物母质发育土壤中的含量显著低于河流冲积物、潟湖相沉积物和三角洲沉积物母质;Cd、Cu、Hg、Pb和Zn在城镇建设用地的平均含量显著高于其他地类.(3)Cr和Ni为自然来源元素,受到成土母质的控制;Cd、Cu、Pb和Zn受到成土母质和人类活动的共同影响,人为源主要包括工业、交通排放和农业活动;Hg为人为来源,受到人为排放的大气沉降的影响.(4)Cd、Cu、Pb和Zn的高值区分布在研究区的北部、南部和西部,Hg的高值区分布在研究区的西部和南部的城镇密集区.     

南阳盆地东部山区土壤重金属分布特征及生态风险评价

通过分析南阳盆地东部山区表层土壤（0~20 cm）样品的As、Hg、Cd、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu等8种重金属含量和pH值,对土壤重金属的空间分布特征、污染程度和生态风险进行研究,并对重金属的来源进行分析.结果表明,研究区内土壤Cd、Cu、Cr、Ni、Pb、Zn和As含量相比于土壤污染风险筛选值存在不同程度的超标.土壤重金属空间分布呈面状和岛状分布.含量高值区主要分布在研究区南部,且与矿区分布相吻合.除了少数样点的土壤以外,大部分样点未受到污染,Cd的污染最为严重.As、Cr、Pb、Zn、Ni和Cu在几乎全部地区的潜在生态风险系数为轻微风险等级,Cd和Hg的潜在生态风险系数为中等风险等级占比最高.研究区综合土壤重金属潜在很强和强生态风险指数占比较高,分别为58.93%和37.66%.土壤Hg、Cd和Pb主要受到矿产开采等人类活动的影响,As主要受到研究区地质背景的影响,Zn、Ni、Cr和Cu同时受到人类活动和地质背景的影响.研究区矿产资源的开采是造成土壤污染及生态风险的主要原因.     

崇明东滩表层沉积物重金属空间分布特征及其污染评价

以崇明东滩潮间带表层沉积物为研究对象,在粒度分析、重金属以及有机碳含量测定的基础上,采用ArcGIS中的地统计分析模块研究了重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的空间分布格局,应用克里金法进行空间插值作图,估算了沉降通量,并运用地质累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染现状进行了评价.结果表明:①目前崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd含量平均值分别为42、27、69、71、0.23μg.g-1,均超过上海潮滩背景值,且受沉积物粒径分布和有机碳的影响,重金属含量呈现自岸向海和自北向南下降的趋势;②崇明东滩重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Cd的年沉降量分别为187、121、395、312、1.04 t,总沉积通量为11 g.(m2.a)-1,反映崇明东滩仍具有较强的重金属污染物"过滤器"功能;③重金属污染状况总体为清洁,但Cd、Pb和Cu的污染程度相对较高.     

南京不同功能区街道路面积尘重金属污染评价与源分析

以南京不同功能区(商业区、居住区、交通区、风景区、文教区、工业区和城乡结合区)的街道路面积尘为研究对象,测定其w(Cd),w(Cr),w(Cu),w(Ni),w(Pb),w(Zn),w(Mn),w(As),w(V),w(Fe)和w(Ti). 通过富集因子法和综合污染指数法评价重金属污染水平,采用主因子分析法分析重金属可能的污染源. 富集因子法评价结果表明,Cr和Ni为中度富集,其中Cr在商业区的富集程度最大,Ni在工业区的富集程度最大. Cd,Cu,Pb,Zn和As为显著富集,其中Cd在居住区的富集程度最大,Cu,Pb,Zn和As在商业区的富集程度最大. 内梅罗综合污染指数法评价结果表明,Cr在警戒限内,属于尚清洁;Cu,Ni和Zn属于轻度污染;Cd为重度污染. 不同功能区的内梅罗污染指数各不相同,如商业区、居住区和交通区的Pb,Zn,Ni和Cd的内梅罗污染指数较高. 主因子分析结果显示,污染可能来自3个方面:Ni,Mn,Fe,Ti和V可能来自于当地的土壤;Cd,Cu,Pb,Zn和As可能来自于混合源;Cr可能来自于石化工业源.      

基于富集因子法与MLR-APCS模型应用的农田土壤重金属人为来源定量识别

准确定量识别农田土壤重金属的人为污染来源对于后续实施精准防控具有重要意义。采集典型农业区土壤样品,基于富集因子法和多元线性回归-绝对主成分得分(MLR-APCS)模型对农田表层土壤重金属的人为来源进行定量识别研究。结果表明:研究区农田表层土壤中Pb、Cu、Zn、Cr、Ni均受到不同程度的人为污染影响,其平均含量相比当地背景土壤分别提高了112.37%、71.21%、59.38%、69.67%和64.54%。5种重金属富集因子顺序为Pb>Cu>Cr>Ni>Zn。其中,Pb总体已达到中等富集水平,来自人为污染源含量占比超过50%。基于人为源重金属含量,大气沉降和有机肥施用被识别为该研究区2种主要人为重金属污染来源。MLR-APCS模拟进一步表明:大气沉降对Pb、Cr、Ni的污染贡献率分别为42.41%、37.58%和37.26%,而有机肥施用对Cu、Zn的污染贡献率分别为41.67%和39.39%。综上,提出了一种可靠的农田土壤重金属人为来源定量识别方法,可推广应用于其他相似区域。