城市区域近地表灰尘及重金属沉降垂向季节变化

随着城市高层建筑的出现,人类日常生活的垂向空间范围逐渐向上延伸,近地表灰尘及重金属沉降垂向分布的季节特征值得关注.本研究分别在春、夏、秋、冬四季采集贵阳市某生活-文教区近地表不同空间高度平台上的灰尘样品,分析灰尘沉降通量及灰尘中Ca、Fe、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,探讨灰尘沉降通量及元素含量随空间高度的变化,揭示区域近地表灰尘及重金属沉降垂向分布的季节变化特征.结果表明,空间高度灰尘沉降通量季节变化总体上表现为冬季灰尘沉降通量最大,春季次之,夏季最低;冬季灰尘沉降通量沿垂向空间高度的分布差异最大,其次是夏季,春秋两季灰尘沉降通量垂向空间差异较小;季节变化对低层空间平台灰尘沉降通量影响大于高层空间;春季灰尘中元素含量最高,秋季灰尘重元素含量相对较低;元素含量随时空变化最大的是Zn,变化较小的是Ca.冬、春季节大气逆温层可能是灰尘沉降量和Pb、Zn等元素含量升高的原因之一.     

贵阳城区垃圾站周边地表灰尘重金属水平及季节分异

以贵阳城区垃圾转运站为研究对象,分别于夏季(7月)和冬季(2月)在垃圾站周边采集灰尘样品共26个,研究垃圾转运站地表灰尘重金属水平及冬、夏季节分布规律。结果显示,贵阳市城区垃圾站地表灰尘As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的几何平均值分别为19.8、0.975、156、43.4、99.1和416mg/kg,与贵州省土壤背景值相比,Cd、Cu和Pb累积较重,As和Ni累积较轻。位于次级街道的垃圾站地表灰尘重金属水平显著高于位于城市主干道的垃圾站,垃圾站周边环境和清洁程度的不同可能是导致地表灰尘重金属空间差异的主要原因。贵阳市城区垃圾站灰尘重金属冬、夏季节分异总体表现不明显,但位于次级街道的垃圾站地表灰尘Cd和Pb含量冬季高于夏季。     

不同城市功能区地表灰尘Pb水平及粒级行为——以贵阳市为例

本文以我国西南贵州省会城市贵阳为例,对地表按城市功能分区采集灰尘样品,从不同功能区灰尘Pb总量和不同粒级灰尘Pb含量及贡献两个角度探析城市功能对地表灰尘Pb的影响。研究表明,贵阳市地表灰尘Pb平均含量为93.2mg/kg。商贸区和交通区地表灰尘Pb离散度较小,工业区和垃圾站地表灰尘Pb分异较大,住宅区、广场和学校灰尘Pb数据离散度处于中间水平。不同功能区地表灰尘Pb水平存在较大差异,工业区地表灰尘Pb含量显著高于商贸区和垃圾站;广场和学校地表灰尘Pb含量显著高于商贸区和交通区;住宅区Pb含量显著高于交通区。城市功能区从功能和地理位置两个方面影响城区地表灰尘Pb水平。各功能区地表灰尘不同粒级颗粒物中Pb含量存在较大差异,但所有区域地表灰尘中<250μm粒级颗粒物对地表灰尘Pb的贡献基本达到80%。     

贵阳市冬季地表灰尘重金属含量动态变化及原因探析

本研究以贵阳市冬季地表灰尘和家庭燃煤为研究对象,分析了贵阳市冬季不同时段地表灰尘重金属含量的动态变化,以及家庭燃煤取暖排放的煤灰与煤尘对环境中重金属的排放影响.结果表明:贵阳市冬季前后不同时段地表灰尘重金属含量的动态变化规律为:As含量在初冬和晚冬时段均大于初春,Cu和Pb含量表现为晚冬初春初冬,Cd、Ni、Zn在3个时段的含量变化不大;冬季地表灰尘中Cd、Cu、Zn、Pb累积较重;燃煤中元素As、Cd、Pb、Zn主要富集于煤尘中,Ni、Cu则主要富集于煤灰中.贵阳市地表灰尘在晚冬、初春时段,细粒级灰尘所占质量占比明显高于初冬,而且晚冬灰尘中粗粒级所占质量比最低,3个时段中,晚冬时段灰尘中大部分重金属含量随粒级减小而增大的特征表现得最明显.家庭燃煤排放对地表灰尘中的As、Pb含量有一定的影响.     

我国城市不同功能区地表灰尘重金属分布及来源

为揭示城市不同功能区地表灰尘重金属的分布规律及污染来源,在文献调研的基础上,通过对多个省会城市主要功能区地表灰尘重金属数据的分析和比对,阐述了我国城市不同功能区地表灰尘中Cd、Cu、Pb和Zn的分布及累积差异,并探讨了不同功能区地表灰尘重金属的可能来源及影响因素.结果表明,工业区地表灰尘重金属含量最高,交通区地表灰尘重金属含量最低,商业区和居民文教区地表灰尘重金属含量处于中等水平.4种功能区之间地表灰尘重金属水平分异较大的元素是Zn和Pb,Cu和Cd在不同功能区地表灰尘中的含量差异较小.相对于城市土壤,工业区地表灰尘重金属累积最重,其它3个功能区地表灰尘重金属累积差异不明显,但相对而言,交通区地表灰尘重金属累积最轻.不同功能区地表灰尘累积程度差异最小的元素是Cd.     

城市功能对贵阳市城区土壤重金属分布的影响

将贵阳市城区土壤按照不同功能区取样分析,研究贵阳市城区多种土地利用功能下土壤重金属累积(污染)程度及分异特征。结果表明:贵阳市城区校园土壤As(21.8mg/kg)、Ni(47.1mg/kg)和Pb(139mg/kg)含量最高,工业区土壤Cd(1.48mg/kg)和Zn(314mg/kg)含量最高,垃圾中转站土壤Cu(115mg/kg)含量最高,工业区、学校、垃圾中转站和交通十字路口土壤重金属累积较重,并已达到轻度污染,住宅、公园和广场土壤重金属累积程度较轻,处于清洁水平。工业区土壤主要污染金属为Cd、Zn和Pb,学校、交通路口土壤主要污染元素是Pb和Cd,垃圾中转站土壤主要污染元素是Cd和Zn。贵阳市城区土壤Cd、Zn和Pb受人类活动影响较大,其中土地利用功能导致贵阳市城区土壤Pb的分异程度最大。     

长春市城区近地表灰尘重金属健康风险评价

为评价长春市城区近地表灰尘中重属污染特征及其健康风险,采用网格化均匀布点系统采集了232件长春市城区近地表(约1.5m)灰尘样品,分别采用X荧光光谱法(XRF)、原子荧光光度法(AFS)和石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)测定了近地表灰尘中Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg和Cd含量.结果表明:城市近地表灰尘中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn的平均含量分别为23.26、0.62、94.53、68.41、0.24、93.63和416.71mg/kg,且其变化范围较大,同时均显著高于研究区表层土壤重金属含量,已受到一定程度重金属污染.健康风险评价结果表明,儿童暴露剂量均明显高于成年人暴露剂量,是成人暴露剂量的7.3倍(As为7.9倍),经消化道摄入暴露是人体城市灰尘重金属暴露的最主要途径,其次是皮肤接触暴露;从各元素的健康风险指数(HI)来看,As的健康风险最高,其次依次为Cr、Pb、Cu、Zn、Cd和Hg;非致癌总风险指数平均值分别为1.11(儿童)和0.14(成人),表明长春市城区近地表灰尘金属污染已对儿童造成了潜在的健康风险,As对总风险的贡献最大.叠加后的致癌总风险指数平均值为6.35×10-5,超过了EPA的建议值,As污染是主要风险因素,但长春市城区近地表灰尘由重金属引起的致癌风险总体上尚可接受,不会对当地居民的身体健康产生较大危害,但应加强防范.     

贵阳市不同粒级地表灰尘中As、Ni水平及权重

根据贵阳市城区土地利用的情况,在不同功能区地表采集灰尘样品,分析As、Ni含量及变异规律。结果表明:贵阳市地表灰尘As、Ni含量分别为17.4mg/kg和50.0mg/kg。工业区地表灰尘中As、Ni含量最高,商贸区和校园等区域As、Ni水平较低。贵阳市地表灰尘中不同颗粒物的质量百分比大小为细颗粒(<105μm)>中等颗粒(105～250μm)>粗颗粒(250～425μm)。As在不同粒径灰尘中含量差别不大,Ni在不同粒径灰尘中含量随粒径增加而降低。细颗粒对灰尘As、Ni的贡献分别为42%和47%。除垃圾站外,贵阳市各功能区地表灰尘不同粒径颗粒物百分比随粒径增大而减小,其中交通区地表灰尘细颗粒所占比例最大。垃圾站地表灰尘中不同粒径颗粒百分比则随粒径增大而增大,As、Ni在垃圾站地表灰尘中颗粒物贡献为中等颗粒>粗颗粒>细颗粒,其余功能区不同粒径颗粒物的贡献基本为细颗粒大于粗颗粒。     

克拉玛依市地表灰尘重金属空间分布特征与来源解析

从新疆典型石油城市-克拉玛依市采集52个地表灰尘样品,分析其中As、Cd、Cr、Cu、Pb和Hg等6种重金属元素的含量,采用污染负荷指数法（PLI）评价地表灰尘中重金属元素污染水平,基于GIS技术与地统学理论,分析重金属元素含量空间分布格局,利用多元统计分析法,讨论地表灰尘中重金属元素的主要来源。结果表明：克拉玛依市地表灰尘中As、Cd、Cu、Pb和Hg等元素平均含量分别为新疆土壤背景值的1.61、1.75、1.50、1.23和2.94倍。地表灰尘中Hg呈现中度污染,As、Cu、Cr和Pb呈现轻度污染,Cd呈现轻微污染。从空间分布结果来看,克拉玛依市地表灰尘重金属元素含量及污染高值区主要分布于研究区西北部。从污染来源来看,研究区地表灰尘中Hg、As、Pb和Cd等元素主要受到人为污染源的影响,Cu与Cr主要受到土壤地球化学特征的控制。     

浙江省城市汽车站地表灰尘中重金属含量及其来源研究

为了解不同区域城市汽车站地表灰尘重金属的积累、有效性及其可能来源,在浙江省范围内选择了73个城市汽车站,采样并分析了地表灰尘颗粒组成及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As、Se、Al、Fe、Mn和Co等元素的含量,用连续提取程序研究了地表灰尘中主要污染元素的化学形态.同时,应用相关分析、主成分分析和聚类分析等方法探讨了城市汽车站地表灰尘中重金属的可能来源及各城市汽车站地表灰尘组成的差异.颗粒组成分析结果表明,浙江省城市汽车站地表灰尘以粗颗粒组成为主,地表灰尘主要来源于车站附近的土壤、建筑、垃圾等,大气沉降对地表灰尘的贡献相对较小.与浙江省土壤背景值相比,Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Se等元素均有不同程度的污染,其平均含量分别为287.1、424.0、172.8、1.21、122.3、54.4、0.71、16.00和2.07mg·kg-1.因子分析将13个元素变量压缩为3个因子,可解释浙江省城市汽车站地表灰尘元素的来源:Pb、Zn、Cu、Cd、Cr和Ni主要与交通活动、工业污染等有关;Al、Fe、Mn和Co与当地成土母质等地质背景有关;Hg、As和Se等元素受交通污染、居民生活污染和工业污染等多重影响.根据地表灰尘元素组成的差异,可把城市汽车站分为5类.重金属元素化学形态研究表明,城市汽车站地表灰尘中不同元素的化学形态有较大的差异,有效性较高的元素为Zn、Mn和Cd,其次为Cu、Ni和Hg,而Pb、Cr和Fe的活性相对较低.     

艾比湖流域大气降尘重金属的污染和健康风险

为了解新疆典型绿洲盆地经济发展背景下大气降尘中重金属的污染状况及潜在健康风险,通过采集样品,测试了其中重金属Zn、Cr、Hg、As、Pb、Cd和Cu含量,然后结合富集因子(EF)、地累积指数(Igeo)和健康风险评估方法进行研究.结果表明:艾比湖流域年降尘通量平均值为298.23g/m2,各月降尘平均值为24.85g/m2,从年内分配来看,艾比湖流域冬半年(2013年8月~2014年2月)大气降尘通量明显大于夏半年 (2014年3~7月),富集系数计算表明,艾比湖流域大气降尘中重金属Cu、Cr和As,主要来自于流域自然地质背景;降尘中重金属Pb、Cd和Hg主要受人为污染因素的影响.地积累指数评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属As、Cr、Cu和Zn的无污染等级在全年各月所占比例最大;重金属Pb、Cd和Hg轻污染等级较大,中度污染也占有一定比率.健康风险评价表明艾比湖流域大气降尘中重金属的致癌和非致癌风险概率均较低,不会对流域人体健康造成危害.     

典型煤矿城市居民区室内灰尘中汞污染季节差异及其健康风险

为了解典型煤矿城市居民区室内灰尘中汞(Hg)含量的季节差异及其健康风险,采集淮南市居民区室内灰尘样品116个(每个季节29个),利用AFS-820测定灰尘中Hg含量.结果显示,淮南市居民区不同季节室内灰尘中Hg平均含量均超出了土壤背景值,春、夏、秋、冬4个季节室内灰尘中Hg平均含量分别是背景值的21、5、6、27倍,冬季和春季室内灰尘中Hg含量显著高于夏季和秋季.淮南市居民区室内灰尘中Hg主要受燃煤影响,尤其冬季和春季.Hg富集水平和污染程度的季节差异规律均表现为:冬季春季秋季夏季,且4个季节室内灰尘中Hg的污染程度均超过了中度污染.Hg的4种暴露途径的暴露量和健康风险均呈现出:Hg蒸汽吸入手-口摄入皮肤接触呼吸吸入,Hg蒸汽吸入和手口摄入暴露途径的暴露量和非致癌风险要高于其他途径3~4个数量级,且儿童和成人4个季节的总非致癌风险总和达到了0.248和0.135,存在着一定潜在风险.     

矿区家庭灰尘中重金属污染及其潜在生态风险

为进一步了解我国西南某矿区周边家庭灰尘中重金属的污染水平和潜在生态风险,选取西南某矿区周边3个村庄(A村、B村和C村)的家庭作为研究区域,分析了102个家庭灰尘样品中Cd、Cr、Pb、As、Hg 5种重金属的含量水平及其分布特征,并采用潜在生态危害指数法(RI)进行生态风险评价.结果表明,西南某矿区周边3个村庄家庭灰尘中重金属的含量水平从高到底的顺序为:w(Pb)>w(Cr)>w(Cd)>w(As)>w(Hg).Cd、Pb、Hg在不同家庭灰尘中均有不同程度的累积,其中Cd的累积程度最为严重,最高累积系数为226.30,其次为Pb和Hg;Cr和As在不同家庭灰尘中累积系数均小于1.分别对3个村庄家庭灰尘中重金属进行相关分析,结果表明:A村家庭灰尘中Cd和Pb、Cd和As、Cr和Hg、Pb和As均具有较好的相关性;B村家庭灰尘中Cd和Pb、Cd和Hg具有较好的相关性;C村家庭灰尘中各元素均不存在显著相关性.主成分分析结果表明,研究区域家庭灰尘中Cd、Pb和Hg主要来源于室外环境,包括周边铅锌矿采选和冶炼及汽车尾气排放等.潜在生态风险评价显示:A村、B村和C村家庭灰尘中重金属的综合潜在生态危害均达到了极强生态危害水平.     

河南省某市驾校地表灰尘重金属污染及健康风险评价

采集某市29所驾校地面灰尘混合样品,用ICP-MS法测定样品Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni和Co含量,AFS法测定As和Hg含量,用污染负荷指数(PLI)评价重金属污染,用美国国家环保局(US EPA)推荐的健康风险模型评价3种情景下(情景1、2、3分别为在驾校工作10、20和30 a)的重金属暴露健康风险.结果表明,驾校灰尘除Co和Ni外,其他重金属都不同程度地高于当地背景值;9种重金属的平均PLI为2.38,总体上呈中度污染,Zn、Pb和Cd积累最为严重,总体上呈重度污染;位于工业企业附近的驾校J20和J26存在非致癌风险(HI1),Pb是最主要的非致癌风险因子,其他驾校均不存在非致癌风险;驾校J20在情境2、3下As的致癌风险指数(RAs)大于10-4,存在致癌风险,As是最主要的致癌风险因子,其他驾校在3种情景下均无致癌风险;手-口摄入重金属是最主要的非致癌和致癌风险暴露途径;驾校灰尘重金属含量及其健康风险与建校时间、教练车密度并不显著相关,而与其周边环境、前期土地利用状况密切相关.     

贵州典型酸雨城市降尘中有毒重金属时空分布及来源分析

对2012年贵阳、遵义、安顺市区和背景点降尘样品进行逐月采集,并利用微波消解、ICP-MS对降尘中Cr、As、Cd、Hg、Pb的含量进行测定,分析其来源与贡献。结果表明,降尘五种重金属元素中,Pb含量最高,Hg含量最低。与土壤背景值相比,除Cr外,其它四种重金属元素含量总体明显升高;As、Cd、Hg含量季节性变化明显,Cr、Pb不明显。从降尘中五种重金属元素总量看,安顺夏季最高,市区点降尘总量均高于背景点,遵义和贵阳冬季最高,且在秋冬季背景点含量高于市区点。相关系数和主成分分析表明,贵阳、安顺、遵义降尘中重金属污染均受燃煤影响,其贡献率分别为61%、35%、75%。此外,安顺市交通尘贡献率为50%,遵义市风沙扬尘贡献率为21%。与其他城市相比,研究区城市降尘重金属元素除Cr外,As、Cd、Hg、Pb含量均较高。