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.     

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。     

江苏省徐州市区街道灰尘重金属污染分析与评价

对江苏省徐州市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的含量水平进行了研究.结果表明,市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的平均含量分别为440.8,2.48,76.2,382.2 mg/kg,是徐州市土壤背景值的27.0,8.6,6.0,4.2倍;与国内其他城市街道灰尘重金属平均含量相比,上述重金属元素平均含量处于中等—偏高水平.采用地积累指数法和潜在生态危害指数法进行评价,结果表明,Pb处于重污染水平,Cd和Cu处于中度污染水平,Zn处于偏中度污染水平;市区街道灰尘重金属的潜在生态危害达到了强生态危害水平,在4种重金属中,Pb和Cd对街道灰尘的潜在生态危害贡献较大.通过研究以期为徐州市的城市环境污染防治和城市规划提供重要的科学依据.     

沈阳市不同粒径区间街道灰尘中Pb的空间分布特征研究

研究了沈阳市一环及其内主要街道在不同粒径区间灰尘中Pb的空间分布特征,共采集61个样品。分别测定了灰尘在100～125,63～100和小于63μm这3个粒径区间中Pb的含量。结果表明：此3个粒径区间中Pb含量相近,63—100μm粒径中Pb含量稍高;铁西区污染程度处于市内5区之首。     

我国城市街尘重金属污染研究进展与趋势

国外城市街尘重金属污染研究较早,国内相关研究虽起步较晚,但发展迅速。本文搜集了近10a来中国城市街尘重金属污染研究的主要成果,从重金属含量、空间分布特征、赋存形态、污染来源以及污染影响评价等方面进行详细梳理,并就未来我国城市街尘重金属污染研究的发展趋势提出了一些建议。     

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.     

上海城市街道灰尘重金属铅污染现状及评价

对上海市区和郊区城镇中心街道灰尘中铅的含量水平进行了研究,并应用克里格插值法分析了市区街道灰尘中铅的空间分布特征,结果表明:市区街道灰尘中铅的含量为28～4443 mg·kg^-1,平均含量为264 mg·kg^-1,为上海土壤环境背景值的10.4倍;郊区城镇中心街道灰尘中铅的含量为155～364 mg·kg^-1,平均含量为237 mg·kg^-1,为环境背景值的9.3倍;市区内环线以内黄浦江两岸区域铅污染较为严重,平均含量为359 mg·kg^-1;铅污染中心主要位于商业区和交通干道,平均含量分别为642和520 mg·kg^-1.地积累指数法和铅污染指数法的评价结果表明:上海城市街道灰尘中铅污染整体上处于中度污染水平,其中,市区内环线以内黄浦江两岸区域街道灰尘中铅污染处于偏重污染水平.研究结果以期为上海市的城市环境污染防治和城市规划提供重要的科学依据.     

上海城市地表灰尘重金属污染粒级效应与生物有效性

以上海中心城区为例,在分析地表灰尘重金属污染粒级效应基础上,研究重金属赋存形态及其生物有效性.结果表明,地表灰尘平均中值粒径为132 μm,低于75 μm粒径级别颗粒物占有最大的体积含量.重金属污染显示出明显的粒级效应,随着粒径降低,重金属含量呈现明显的增加趋势,150 μm和75 μm是主要级别,其中<75 μm颗粒物污染物含量依次为Cr>Pb>Cd>Zn>Ni>Cu.对地表灰尘重金属赋存形态研究表明,Zn以碳酸盐态为主;Ni以残渣态为主;Pb主要为铁锰结合态存在,Cu和Cd则以有机态为主;Cr主要以残渣态存在.重金属活性形态比例依次为Zn>Pb>Ni>Cd>Cu>Cr.与国外城市相比,上海城市地表灰尘Zn、Pb和Ni生物活性比例较大,而Cu和Cd活性比例相对较低,Cr活性水平与其它城市相当,环境危害相对最小.     

北京市街道灰尘的化学成分及其可能来源

在北京市六环路以内北西-南东、北东-南西、东-西及南-北4条剖面上采集了街道灰尘样品,进行了20个元素的化学分析(K,Ca,Al,Fe,Ti,Mn,Cr,Ni,Cu,Zn,Cd,Pb,La,Ce,Y,Nb,As,Sb,Hg,OC),并通过统计分析对街道灰尘中这些元素可能的来源进行探讨.结果表明,比较街道灰尘中对人体有害元素含量与北京地区土壤背景值发现,只有As、Ti、Mn的含量低于土壤背景值,其它元素的含量都不同程度地高于土壤背景值,而Cd和Hg的最大值甚至达到了北京地区土壤背景值的250倍和64倍.可见这些元素的点污染现状相当严重.通过因子分析将20个元素变量减少为5个因子,可解释北京市街道灰尘的4种来源:①交通排放,特征元素为Zn,Sb,Pb,Cu;②与成土母质的地质背景有关的土壤颗粒的再悬浮和/或迁移;③工业污染,铁族元素组合Fe、Mn、Cr、Ti是典型的首都钢厂污染元素;④建筑材料及废弃物.而Hg和Cd因其多来源的复杂作用使得这2个严重污染环境的元素归属(分组)不明.     

北京市街道灰尘粒度特征及其来源探析

对北京市2005年4月和11月2次采集的街道灰尘样品进行了粒度分析.结果表明,北京市街道灰尘粒度呈双峰分布特征,第一众数为45～100 μm,第二众数为5～20 μm,平均粒径分别为75 μm(春季)和100 μm(秋季);峰态中等偏窄且不对称,分选差,属轻亚粘土到中亚粘土,与黄土和现代尘暴降尘的粒度分布模式相似;街道灰尘沉积是由大气环流对远、近不同距离粗细颗粒物的混合搬运的结果,应是风积作用的继续.街道灰尘样品秋季平均粒径较大,且有由北西至南东逐渐减小的趋势,而春季样品无此变化特点.道路及建筑物工地附近样品呈现大于250 μm的第三众数,可以看出大规模的建设对街道灰尘的贡献.在适当的大气动力条件下,北京市街道灰尘颗粒有60%～80%可以进入大气悬浮搬运.     

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.     

北京城市道路灰尘重金属污染的健康风险评价

道路灰尘是城市中一类重要的环境介质,人群可通过吸入、摄食及皮肤接触3种途径摄入灰尘中的污染物,长期暴露在灰尘环境中会对人体造成慢性伤害.为探索北京城市道路灰尘中重金属污染的潜在健康风险,本研究于2009年对北京城市道路网络地表灰尘进行调查并获得有效样品225个.研究测定了样品中常见重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni和Pb的总含量,并应用美国环保署(U.S.EPA)人体暴露风险评价方法进行评价.结果表明,研究区域道路地表灰尘中重金属Mn、Ni的平均含量略低于北京市的土壤背景值,Cr含量略高于土壤背景值,Cu、Pb均值为背景值的2～3倍,Cd含量几乎超出背景值的5倍.不同途径重金属慢性每日平均暴露量排序为:手-口摄食途径>皮肤接触途径>吸入途径.重金属成人非致癌风险排序为Cr>Mn>Pb>Cu>Ni>Cd,儿童非致癌风险排序为Cr>Pb>Mn>Cu>Ni>Cd,均小于非致癌风险阈值;重金属致癌风险排序为Cr>Ni>Cd,均低于致癌风险阈值,其中以Cr和Pb的潜在健康风险最高.对比采样涉及的各行政区内儿童非致癌风险均值发现,风险值随城市功能区定位呈现梯度变化,即首都功能核心区>城市功能拓展区>城市发展新区.Cu、Ni和Pb的健康风险与人口密度、建筑用地等因子显著相关,其含量受人为活动的影响较大,应加强管理控制其风险.     

北京城区公园及其邻近道路国槐叶面尘分布与重金属污染特征

叶面尘可以反映一段时间、一定区域内空气颗粒物的污染状况.为了探究城市公园环境和道路环境的空气颗粒物污染差异,同时采集了北京市12座公园及邻近道路的国槐(Sophora japonica)叶面尘,对比分析其滞尘量、粒径分布、重金属含量的差异,并探讨了重金属的可能来源,结果表明:行道树国槐滞尘量显著高于公园国槐(p =0.041),但后者富集了更多粒径范围在2～ 20 μm之间的颗粒物.叶面尘中的重金属污染程度表现为Cu ＞Pb ＞Zn ＞Cr＞ Ni＞ Mn,其中,Cu、Pb和Zn达到中度污染水平,公园国槐叶面尘重金属元素的含量一般高于行道树国槐.公园国槐叶面尘重金属主要来源于交通排放,其次来自土壤母质,小部分来自工业排放和化石燃料燃烧排放等;行道树国槐叶面尘重金属最重要的来源是交通排放,其次是非特定源(工业排放、化石燃料燃烧排放、地面灰尘的二次扬尘及土壤母质等).本文的研究结果表明,严格控制交通排放是缓解北京城市灰尘污染的重要途径.     

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.     

经济快速发展区域的城市植被叶面降尘粒径和重金属特征

以广东惠州和广州海珠区为例,用粒径分析仪和ICP-AES测定了城市不同功能区植被叶面降尘的粒径和重金属特征.结果表明,两地降尘粒径为对称分布,粒径均小于1 mm,60%粒径小于100μm.居住区、清洁区降尘颗粒小于商业交通区、工业区.降尘重金属,尤其Cd、Pb污染严重,惠州和广州降尘含量分别为Cd:6.8～12.8 mg·kg-1,8.8～13.0mg·kg-1;Pb:434～512mg·kg-1,584～1182 mg·kg-1.不同功能区重金属含量差异显著,污染水平递减顺序为:工业区、商业交通区、居住区、清洁对照区.降尘中重金属元素富集因子为18～746,反映其主要源于工业污染、交通排放、建筑物腐蚀剥落等人为源.叶面降尘与路尘以及叶面降尘之间大部分重金属显著相关,表明降尘和路尘重金属均来自外源输入.     

腾格里沙漠东南缘春季降尘量和粒度特征

根据腾格里沙漠东南缘风沙科学观测场实测的降尘资料,对该地区春季(3~5月)降尘量和降尘粒度特征进行了研究.结果表明:该地区5月的降尘量最大,其次为4月和3月.春季降尘量的平均值为1053.3kg/hm2.研究区降尘平均粒径较粗,以沙物质为主.分选性较差至很好.偏度近对称至极正偏.峰度中等至很窄.受风速、地表粗糙度和沙源的影响,降尘粒级分布既有单峰,又有双峰和三峰,主要以双峰为主,同时,所有粒径中跃移颗粒约占90%,近距离输送的悬移颗粒占7%左右,而远距离输送的悬移颗粒仅占不到4%.因此可以认为,该地区跃移颗粒的跳跃高度高于前人的研究结果.同时,在腾格里沙漠东南缘的沙漠地区,大气降尘主要以局地的沙粒为主,远源沙尘贡献并不多.     

Size distribution and diffuse pollution impacts of PAHs in street dust in urban streams in the Yangtze River Delta

Particles of dust washed off streets by stormwater are an important pathway of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) into urban streams.This paper presents a comprehensive assessment of the size distribution of PAHs in street dust particles, the potential risks of the particles in urban streams, and the sources and sinks of PAHs in the stream network.This assessment is based on measurements of 16 PAHs from the USEPA priority list in street dust particles and river sediments in Xincheng, China.The content of total PAHs ranged from 1,629 to 8,986 μg/kg in street dust particles, where smaller particles have a higher concentrations.Approximately 55% of the total PAHs were associated with particles less than 250 μm which accounted for 40% of the total mass of street dust.The PAH quantities increased from 2.41 to 46.86 μg/m2 in the sequence of new residential, rising through main roads, old town residential, commercial and industrial areas.The sediments in stream reaches in town were found to be sinks for street dust particle PAHs.The research findings suggest that particle size, land use and the hydrological conditions in the stream network were the factors which most influenced the total loads of PAH in the receiving water bodies.     

宿州市街尘重金属的粒径分布特征及污染评价

在宿州市不同功能区采集23个街尘样品,利用X-Ray荧光光谱法测定了样品中重金属Cu、Zn、Pb、Mn、Cr、V的含量,分析了街尘重金属的粒径分布特征,并利用地累积指数法对其污染状况进行了评价。结果表明:(1)宿州市街尘中细颗粒质量比重较高,在<75μm、75～150μm、150～250μm、250～500μm四个粒径段的街尘质量比例分别为39.73%、27.52%、22.57%和10.18%;(2)街尘中各重金属元素的含量最大值均出现在<75μm和75～150μm粒径范围内,说明重金属易在细颗粒中富集;(3)各重金属元素在<75μm粒径范围内的赋存比例均高于其他3个粒径级别,达40%左右;(4)随着街尘粒径的由粗到细,其重金属污染程度从无污染到轻度污染,各重金属元素的污染程度依次为:Zn>Pb>Cr>Cu>V>Mn。     

Size distribution and di use pollution impacts of PAHs in street dust in urban streams in the Yangtze River Delta

Particles of dust washed o streets by stormwater are an important pathway of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) into urban streams. This article presented a comprehensive assessment of the size distribution of PAHs in street dust particles, the potential risks of the particles in urban streams, and the sources and sinks of PAHs in the stream network. This assessment was based on measurements of 16 PAHs from the USEPA priority list in street dust particles and river sediments in Xincheng, China. The content of total PAHs ranged from 1629 to 8986 g/kg in street dust particles, where smaller particles have a higher concentrations. Approximately 55% of the total PAHs were associated with particles less than 250 m which accounted for 40% of the total mass of street dust. The PAH quantities increased from 2.41 to 46.86 g/m2 in the sequence of new residential, rising through main roads, old town residential, commercial and industrial areas. The sediments in stream reaches in town were found to be sinks for street dust particle PAHs. The research findings suggested that particle size, land use and the hydrological conditions in the stream network were the factors which most influenced the total loads of PAH in the receiving water bodies.