南京市秋季大气颗粒物中金属元素的粒径分布

在南京市仙林地区,采用ANDERSON八级撞击采样器,于2016年秋季采集了63个大气颗粒物有效样本,并利用ICP-MS分析了金属元素的含量.结合气象等资料,研究了大气颗粒物金属元素的粒径分布与富集特征,并对其来源进行了探讨.结果表明：南京秋季大气颗粒物质量浓度的粒径分布呈双峰型,峰值分别位于0.4~1.1和3.3~9μm;金属元素的粒径分布呈3种类型,一是粗粒子单峰型,峰值位于3.3~5.8μm,主要元素包括Na、Al、Ca、Mg、Co、Ce、Sr和Ba;二是细粒子单峰型,峰值位于0.4~1.1μm,主要元素包括Zn、As、Cd、Ag、Tl和Pb;三是粗细粒子双峰或多峰型,峰值位于1.1和5μm粒径段,主要元素包括K、Se、Li、Be、Mn、V、Cu、Cr、Ni和Fe.按富集因子的大小,可将元素分为3类,低富集元素包括Ba、Ca、Ce、Sr、Mg、Fe、Co、Mn、Be和V,中富集元素包括Li、Na、Ni、K和Cr,高富集元素包括Cu、Tl、Zn、As、Pb、Ag、Cd和Se.不同的粒径分布和富集水平反映了大气颗粒物的来源特征.研究结果可以为深入认识大气颗粒物金属元素的来源及其环境与健康效应提供科学依据.     

北京道路交通环境亚微米颗粒物元素组成特征及来源分析

于2011年12月和2012年8月对北京北四环道路交通环境中亚微米颗粒物(PM1)进行了采样,并对PM1的质量浓度、元素组成及主要来源进行了分析.夏季非灰霾时段PM1日平均浓度为(52.5±29.9)μg·m-3,灰霾时段PM1浓度增加到(154.2±36.3)μg·m-3;冬季非灰霾时段PM1日均浓度为(59.6±32.5)μg·m-3.采用X射线荧光光谱法(XRF)对颗粒物中元素进行分析,共得到Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Ba和Pb等21种元素的质量浓度.其中S、Cl、K、Na、Si、Zn、Fe和Ca等8种元素含量较高,占测试元素质量浓度90%以上.污染元素浓度呈现显著的季节差异,夏季S元素浓度较高,冬季As、Cl、K、Pb、Mn、V、Cd和P等元素浓度较高.应用富集因子法发现,PM1相对PM2.5能够更好地反映人为源的元素污染特征.应用因子分析法分析出PM1的3个元素浓度贡献主成分因子:因子1反映燃煤、交通源排放和生物质燃烧,因子2反映道路及建筑扬尘贡献,因子3反映机动车排放和工业排放.因子1和因子3之和的夏季和冬季贡献比例分别高达46.8%和68.3%,表明来自机动车、燃煤、生物质燃烧等重要人为源对道路交通环境PM1浓度的贡献显著高于其他来源.灰霾期间S、As、Pb等污染元素浓度明显高于非灰霾期间,地壳元素在灰霾期间无明显浓度变化.     

龙岩市大气颗粒物来源统计分析

通过采样和分析,对龙岩市大气颗粒物10种主要源样品进行了富集因子分析和R型聚类分析.结果表明:各类源样品的成分谱具有显著差异,对不同元素的富集程度各不相同,但对金属元素的富集程度均较高.高岭土矿中W的富集因子为255.32, Bi的富集因子为520.12,红土壤中Bi的富集因子为173.41,小煤炉灰中Sb的富集因子为119.98,以机动车尾气、钢铁厂及燃煤等的贡献为主;龙岩市大气颗粒物的来源可以分为4个类型,即道路尘及土壤风沙尘类,建筑水泥尘类,金属冶炼及钢铁厂尘类和饲料厂尘类别.     

Characteristics of air particulate matter and their sources inurban and rural area of Beijing, China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｒｅｉｓａｇｒｏｗｉｎｇａｗａｒｅｎｅｓｓｔｏｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆａｉｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｍａｊｏｒｃｉｔｅｓ.Ａｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｃｅｒｔａｉｎｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｕｒｂａｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｈａｖｅｂｅｅｎｅｌｅｖａｔｅｄｂｙ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ,ａｎｄｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｔ…     

2008年北京采暖开始前后大气颗粒物化学成分及来源研究

为了系统反映北京采暖开始前后大气颗粒物的特征,于2008年10月底到12月初在北京北三环内城区使用分级式撞击采样仪进行了大气颗粒物采样,并用质子激发X射线荧光分析(PIXE)方法对其中16种化学元素浓度进行了分析.结果表明,采暖开始后16种元素总浓度较采暖期前增长3%,As、Cu在采暖期间的浓度增幅在30%以上,采暖开始后细粒子中Pb浓度增长为27%.富集因子分析结果表明,Cu、As、Pb等元素细粒子的富集因子比1999年同期有明显减小,说明北京近年来实行的环保措施较为有效.     

北京市典型区域大气亚微米颗粒物理化特性及其来源

本研究采用Aerodyne气溶胶化学组成在线监测质谱仪ACSM,于2019年春季、夏季后期、秋季和冬季典型代表月对北京市东南城区非难熔亚微米颗粒物NR-PM₁进行了实时监测与分析,研究了NR-PM₁及其物种在不同时段,特别是霾污染期间的演变特征,以及4个季节有机物的来源.结果表明,整个研究期间NR-PM₁的平均浓度为22.06μg/m³,其季节变化呈现出春季>冬季>秋季>夏季后期的特征.整个研究期间,Org （有机物）的平均浓度为7.12μg/m³,占NR-PM₁的32.30%;NO₃^-和SO₄^2-的平均浓度分别为5.91和6.20μg/m³,分别占NR-PM₁的26.80%和28.12%;而NH₄⁺和Cl^-的平均质量浓度和质量百分数均较低.所有物种呈现出Org> SO₄^2-~NO₃^-> NH₄⁺>Cl^-的特征.清洁天NR-PM₁以Org为主要特征,各季节所有物种的日变化均较小,而霾污染天NR-PM₁以二次无机物种为主要特征,不同季节各物种表现出不同的日变化特征.OA （有机气溶胶）在不同季节解析出的物种有所不同.一次有机气溶胶POA对OA的贡献随春夏秋冬逐渐升高,而二次有机气溶胶SOA则随之逐渐降低.     

南京夏秋季大气颗粒物和PAHs 组成的粒径分布特征

采集南京市2007 年夏、秋季节灰霾天和非灰霾天不同粒径大气颗粒物,分析了6 月份农村秸秆焚烧对南京市大气中颗粒物和多环芳烃 (PAHs)的浓度、粒径分布和分子组成的影响.结果表明,南京市大气颗粒物在灰霾天呈单模态-积聚模分布,而在其他天气条件下呈积聚模和粗模双模态分布.秸秆焚烧释放出大量细粒子和低分子量PAHs,使低环数(3~4 环) PAHs 的粒径分布由非灰霾天不同粒径上的均匀分布转变为灰霾天的单模态分布,总量增加了约41%,且主要富集在0.4~2.1µm 的细颗粒物上;而高环数(5~6 环)PAHs 的粒径分布和浓度在秸秆焚烧前后均没有显著变化,呈积聚模分布.因秸秆焚烧形成的灰霾期,大气中细颗粒物和低分子量PAHs 的浓度均明显提高.     

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.     

济宁市近地表大气降尘地球化学特征及污染来源解析

在济宁城区采集近地表大气降尘及不同污染端元样品,系统分析了大气降尘和污染端元元素含量特征,并对降尘空间分布及污染来源进行研究.结果表明:燃煤、汽车尾气、交通、建筑等不同污染端元中元素含量差别明显,燃煤尘中As、Cd、Cu、F、Pb、S、Se等元素含量高于其他端元尘,且明显高于降尘,对环境影响最大,而建筑尘对环境影响相对较小.济宁市近地表大气尘中Cd、Pb、Se、Zn、Hg、CaO受到不同程度人为活动影响,相关分析和因子分析结果表明,Cd、Pb、Se、Zn主要来源于企业燃煤,贡献率26.32%,这些元素高含量区与燃煤污染源空间分布相吻合;CaO与交通扬尘产生的二次污染有关,贡献率10.06%,Hg主要源于汽车尾气排放,贡献率8.12%;而降尘中As、Cr、F、Ni基本没有受到人类活动影响,主要来源于土壤粉尘的沉降(自然源),贡献率30%,这4种污染源是济宁市大气降尘的主要来源.自然来源的As、Cr、F、Ni具有较小的富集系数,且相关性较好;而受人类活动影响的Cd、Pb、Se、Hg等元素具有较大富集系数或变异系数,在空间分布上与污染源较为一致.     

济宁市近地表大气降尘地球化学特征及污染来源解析

在济宁城区采集近地表大气降尘及不同污染端元样品,系统分析了大气降尘和污染端元元素含量特征,并对降尘空间分布及污染来源进行研究.结果表明:燃煤、汽车尾气、交通、建筑等不同污染端元中元素含量差别明显,燃煤尘中As、Cd、Cu、F、Pb、S、Se等元素含量高于其他端元尘,且明显高于降尘,对环境影响最大,而建筑尘对环境影响相对较小.济宁市近地表大气尘中Cd、Pb、Se、Zn、Hg、CaO受到不同程度人为活动影响,相关分析和因子分析结果表明,Cd、Pb、Se、Zn主要来源于企业燃煤,贡献率26.32%,这些元素高含量区与燃煤污染源空间分布相吻合;CaO与交通扬尘产生的二次污染有关,贡献率10.06%,Hg主要源于汽车尾气排放,贡献率8.12%;而降尘中As、Cr、F、Ni基本没有受到人类活动影响,主要来源于土壤粉尘的沉降(自然源),贡献率30%,这4种污染源是济宁市大气降尘的主要来源.自然来源的As、Cr、F、Ni具有较小的富集系数,且相关性较好;而受人类活动影响的Cd、Pb、Se、Hg等元素具有较大富集系数或变异系数,在空间分布上与污染源较为一致.     

密云水库上游某铁矿区土壤重金属含量及形态研究

应用富集因子法(EF)和风险评估编码方法(RAC)对北京市密云水库上游某铁矿矿区及其周边土壤中重金属的分布状况和潜在生态风险进行了研究.结果表明,各重金属元素含量除As外,其余均明显高于北京市土壤重金属背景值,矿区的选冶活动已经对下游的水体和土壤环境造成一定的影响.富集因子法评价表明Cd、Pb、Cr富集较为严重,达到显著污染水平.形态分析表明,残渣态是重金属元素的主要存在形态, Cd元素可交换态所占比例(2.88%~21.15%)最高,RAC评价结果显示Cd基本处于中等风险水平,Pb为无风险,风险等级由强至弱的顺序为:Cd>Mn>Zn>Cu>Co>Cr>Pb.     

杭州市大气细颗粒物中铁溶解度的变化特征及影响因素

采集了杭州市污染天和非污染天的PM_2.5样品,并进一步获取了PM_2.5中可溶铁(FeS)的浓度及%FeS.研究结果显示,采样期间气溶胶中总Fe(FeT)的浓度为(629±296)ng/m³(150～1167ng/m³),FeS的浓度为(51.4±30.5)ng/m³(4.2～90.5ng/m³),%FeS为(7.8%±3.5%)(1.5%～12.9%).污染天PM_2.5、FeT和FeS的浓度均明显高于非污染天,且污染天%FeS为9.3%,高于非污染天的5.1%.本研究发现%FeS的差异主要与Fe的来源和大气酸化过程相关,污染天Fe受交通排放和工业排放等人为源的影响更大,且污染天大气酸化程度更强.     

陕西西部某工业园区采暖期大气降尘重金属特征

为了解陕西省某工业园区采暖期大气降尘重金属元素特征,于2012年11月20日至2013年3月20日,通过被动采样的方式,采集该区域采暖期的大气降尘样品,利用火焰原子吸收分光光度法测定其中重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr和Fe的含量,并分别计算各元素采暖期的日沉降通量和富集因子.结果表明:研究区采暖期大气降尘量普遍较高,并且受园区人为污染源和道路扬尘影响明显;大气降尘中重金属含量分布不均,位于园区内部点位的重金属含量明显大于上风向点位和对照点;各元素之间也有很大的差异,其中,Fe的含量远高于其他6种元素,Pb、Zn含量次之,Cu、Cd、Ni、Cr的含量较小;从采暖期日沉降通量来看,Fe、Zn、Pb的沉降通量较大,Cu、Cr、Ni、Cd的沉降通量较小.而根据富集因子分析结果可知,Zn、Pb、Cu、Cd主要来自人为源,Fe、Cr、Ni与当地的自然地质背景有关.     

南京市大气沉降中重金属特征及对土壤环境的影响

为明确城市大气重金属沉降对土壤环境的影响,在对南京市6个典型城市功能区连续4a大气(干、湿)沉降中重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)含量、通量、时空变异等方面研究的基础上,结合不同功能区表土重金属含量与土壤剖面206Pb/207Pb特征,分析其在城市土壤的累积特征.研究显示,Cu、Zn和Pb在大气沉降中强烈富集,其中又以Cu和Pb为潜在生态危害的关键元素.大气沉降导致除在相对未受城市人为活动影响的风景区外各功能区表土重金属均有明显富集,这种富集受大气沉降重金属含量和沉降量的共同影响.土壤累积模式预测钢铁工业区表土受大气重金属沉降影响的长期累积增量最大,以Zn和Pb最明显.钢铁工业区土壤剖面Pb含量和同位素特征显示表层20cm土体受大气沉降影响明显,206Pb/207Pb二元模型与预测模式对定量大气Pb沉降的土壤影响结果较一致,表明土壤中某些重金属的累积与大气沉降密切相关.     

四川省安宁河沉积物重金属污染特征及其生态风险分析

本研究采集安宁河干流的沉积物样品,分析了12种重金属元素As、Hg、Cr、Cu、Zn、Pb、Cd、Fe、Mn、Ba、Ti、V含量的空间变化,并采用了地累积指数法和潜在生态危害指数法评价其重金属污染分布现状。结果表明,沉积物中各种重金属均有不同程度的富集,重金属污染主要分布在矿业最为发达的中游河段及下游段,其中Ti、Ba、Mn、Cd、Zn地质累积指数较高,出现中度及以上污染;安宁河重金属平均潜在生态风险已达中等程度,存在较强的生态危害,其中Cd表现出强度的生态风险(Ei值为46.33~366.84),应引起重视。     

天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征研究

为了解天津市冬季近地层颗粒物垂直分布特征,于2013年12月23日—2014年1月18日,利用Andersen撞击式采样器在天津大气边界层观测站采集10 m和220 m高度颗粒物样品,分析了水溶性离子、碳组分.结果表明,不同天气下不同粒径颗粒物质量浓度分布均呈双峰形,峰值出现在1.1~2.1μm和9.0~10μm粒径段.PM10浓度均随高度的增加而降低,污染日和清洁日最大浓度峰值分别出现在1.1~2.1μm、9.0~10μm粒径段.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+等二次离子质量浓度、百分占比及OC/EC的比值均随高度的上升而增加;清洁日二次离子质量浓度随着高度的上升而降低,但百分占比随着高度的上升而增加,OC/EC的比值均随高度的上升基本保持稳定.污染日SO_4~(2-)、NO_3~-、Cl~-质量浓度及百分占比均较清洁日增加明显,燃煤、机动车及二次离子为颗粒物的主要来源,并在220 m高度二次污染较重.污染日和清洁日下NO_3~-/SO_4~(2-)的比值均随着高度的上升而增加,低层机动车排放对亚微米模态(1μm)贡献明显,而对于粗粒径段,燃煤源的贡献则大于机动车.污染日和清洁日二次离子、OC、EC主要富集于细粒子,Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+等一次离子主要富集于粗粒子.     

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.      

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.     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu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.