湖南省典型城市PM10和PM2.5及其载带重金属的污染特征和健康风险研究

为研究湖南省长株潭区域典型城市颗粒物及其载带重金属元素的污染特征和健康风险,于2014年8月在长沙市、湘潭市和区域背景点衡山采集了PM₁₀/PM_2.5样品。应用ICP-MS分析样品载带的10种重金属元素浓度,按Cr(Ⅵ)和总Cr比值为0.13估算Cr(Ⅵ)浓度。应用US EPA风险评价技术结合国内人群暴露参数对人体通过呼吸途径暴露的健康风险进行评价。结果表明：采样期间,长沙市PM₁₀/PM_2.5的日均浓度分别为42~155和18~119 μg/m³,湘潭市为17~127和5~109 μg/m³。长沙市和湘潭市PM₁₀载带Cr (Ⅵ)浓度分别为0.81和0.65 ng/m³,As浓度为9.3和6.3 ng/m³,均超过国家重金属年均标准限值。10种重金属元素对暴露人群的非致癌风险都小于1,在可接受范围内。Cr(Ⅵ)、As的致癌风险为10^-6~10^-4,有潜在致癌风险;Cd、Ni和Co的致癌风险小于10^-6,在人群可接受致癌风险范围内。     

厦门市大气PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价

用ICP-MS对厦门市夏冬两季城区和郊区PM_(2.5)(当量直径≤2.5 μm的颗粒物)及其中10种重金属(V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、As、Cd、Pb和Cu)含量进行测定,分析其污染特征,并对重金属的健康风险进行评价。结果表明,采样期间厦门市PM_(2.5)中重金属含量水平表现为ZnPbCuMnVAsNiCrCdCo,其中Zn、Pb、As、Cd和Cu富集因子远远大于10,受人为影响较严重。健康风险评价结果表明,PM_(2.5)中重金属的非致癌健康风险可以忽略;几乎所有重金属的致癌健康风险都高于最大可接受风险值10~(-6)。     

太原市采暖季PM2.5中元素特征及重金属健康风险评价

通过采集太原市采暖季环境空气PM2.5样品,经等离子体发射光谱仪对19种元素进行测定,运用富集因子和主因子法揭示其来源,并对重金属的潜在生态风险、人体暴露和健康风险进行评价.结果表明,元素Si、Ca、Al、Na、Mg、K、Fe为PM2.5的主要元素;土壤风沙尘、煤烟尘、机动车车尾气、工业粉尘和建筑尘是元素的主要排放源,贡献率分别为43.46%、15.69%、13.41%、9.89%和9.03%.重金属潜在生态风险指数为1 953.82,具有极强的潜在生态危害程度;环境空气重金属暴露途径以手口摄食暴露为主,呼吸吸入暴露最小,皮肤接触暴露居中,儿童重金属暴露风险高于成人;PM2.5中重金属存在非致癌风险,不具有致癌风险,儿童非致癌风险值为2.94,是成人的1.39倍.     

保定地区PM2.5中重金属元素的污染特征及健康风险评价

为了解保定市大气环境中PM_2.5中重金属的污染特征及其健康风险,在保定市设立观测站点,利用中流量颗粒物采样器对保定市大气PM_2.5进行了连续昼夜采集,并使用微波消解-电感耦合等离子质谱法分析了样品中的V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等10种重金属元素的质量浓度.结果表明,保定市大气PM_2.5浓度范围为16.84~476.19 μg·m^-3,采样期间有65d高于我国《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）中的二级标准,超标率为54.2%.保定市PM_2.5中重金属元素的浓度变化趋势为：除Ni、Mn和Co外,夜间浓度略大于日间;大部分重金属元素秋冬季浓度大于春夏季.富集因子分析可知,保定市Cu、Zn、Pb、Cd主要来自于人为源,特别是受到交通源的影响较大.健康风险评估结果表明,保定市大气PM_2.5中的重金属污染的非致癌风险较小,致癌风险主要是As、Cr、Cd和Co,且成年人的致癌风险大于儿童.     

北京市不同年龄人群PM2.5载带重金属的健康风险

在北京中心城区（北2~3环路）利用大流量颗粒物采样器连续采集了2016年全年共218个PM_2.5样品,通过电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定了其中9种重金属元素,即As、Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn.结合我国人群暴露参数,利用美国环保署推荐的健康风险评价模型,对北京市1~80岁不同年龄人群致癌非致癌健康风险进行了评价.结果显示：2016年北京市PM_2.5重金属中Zn、Pb、Cu质量浓度最大,依次为（291±553）ng/m³、（53.6±73.5）ng/m³、（25.0±59.7）ng/m³,其次为As、Ni;所有重金属中,As具有最大致癌风险贡献（62.5%）,Co具有最大非致癌风险贡献（29.0%）.不同年龄、性别人群的重金属危害指数（HI）均小于1,显示无非致癌健康风险,另外,儿童期HI值大于成人期.不同年龄、性别人群的重金属总致癌风险（CR）均位于10^-6与10^-4范围（即每1万~100万的人群数量中增加1个癌症患者）,显示无显著致癌风险,另外,随着年龄的增长致癌风险增加.此外,同一年龄人群中,女性致癌及非致癌风险均稍低于男性.     

福州市骑行通勤环境PM2.5中重金属污染特征及健康风险评估

日益增大的城市骑行通勤群体面临着暴露于交通污染的风险,为研究福州市骑行通勤环境PM_2.5中重金属的暴露污染特征及健康风险,于2021年3—5月通勤高峰期间,在福州市典型道路上设置采样点,在骑行者呼吸高度上采集PM_2.5样品,对其所含部分有毒痕量元素的浓度水平、污染程度和健康风险进行了分析.结果表明：所测9种元素中,Zn的浓度较高（246.0 ng·m^-3）,其次为Cu、Pb、Cr、Mn、Ni（13.8～47.2 ng·m^-3）,As、Cd、Co的浓度水平较低（1.0～2.3 ng·m^-3）;除Mn外,所有元素的骑行通勤环境浓度值均高于背景对照值并超过污染阈值,Cd、Cu和Zn属于严重污染水平,Pb、Ni为强-严重污染,Cr、As和Co为中等污染到强污染;健康风险评价结果显示,Mn对骑行通勤者存在潜在的非致癌风险;Cr和As具有一定的致癌风险.     

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     

北京市PM2.5载带重金属污染特征、来源及健康风险变化与政策效果评估

为评估北京地区大气污染防控相关措施的效果,通过对北京城区4年逐日PM_2.5采样（n = 934）,测定了13种金属元素,其中包括7种重金属元素[As、Cd、Co、Cr（Ⅵ）、Ni、Pb和V].分析了各金属浓度水平的年际变化和采暖季与非采暖季的差异,利用正定矩阵因子分解（PMF）模型进行定量源解析,并采用健康风险评价方法对其中6种金属的健康风险进行评估.结果表明,除Cr（Ⅵ）和Ni等少数金属元素在个别年份存在浓度升高的现象,各元素浓度整体上呈现下降的趋势;V、Co、Pb和Mn等10种金属的采暖季浓度显著高于非采暖季（P<0.05）.北京市的大气重金属污染源主要有5类：扬尘源、交通源、燃煤源、工业源和燃料油燃烧源,其中燃煤源的占比整体上呈现下降的趋势.各金属的HQ值均小于1,不存在非致癌健康风险;Ni和Cd的致癌风险可忽略,而各年份的As、Co和Cr（Ⅵ）的R值均介于10^-6和10^-4之间,具有一定的致癌风险.大气浓度、源和健康风险的年际变化趋势表明,北京地区大气污染防控的相关措施取得了积极的成效.     

天津市春季道路降尘PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价

为研究天津市春季道路降尘PM_2.5中重金属污染特征及健康风险,于2015年3月22日-5月23日用降尘缸采集天津市主干道、次干道、支路、快速路道路两侧道路降尘样品,利用再悬浮系统将道路降尘中PM_2.5悬浮至滤膜上,并用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测定了PM_2.5中7种重金属（Ni、Pb、Cd、As、Mn、Cu和Zn）的质量分数.结果表明:道路降尘PM_2.5中Ni、Pb、Cd、As、Mn、Cu和Zn质量分数平均值分别为37.05、82.50、1.73、25.65、380.18、201.08和736.43 mg/kg;I_geo（地累积指数）显示,Cd属于强污染,Zn和Cu属于中到强污染,Pb属于中度污染,As属于轻度污染,Ni和Mn属于无污染;健康风险评价显示,手-口摄入是道路降尘PM_2.5中重金属进入人体的主要途径,儿童的暴露剂量和非致癌风险均高于成人,总非致癌风险次序为As > Pb > Mn > Cu > Zn > Cd > Ni,其中儿童手-口途径As的暴露风险商（HQ_ing）及非致癌总风险（HI）均为1.23,大于限值（1）,对儿童存在非致癌风险;其他重金属非致癌总风险均低于限值,对人体无非致癌风险;道路降尘PM_2.5中Ni、As和Cd通过呼吸途径对人体均无致癌风险.      

高速公路沿线PM2.5中重金属污染特征

为研究高速公路沿线PM_(2. 5)中重金属的污染特征,于2018年3～8月分3次集中采集南昌市周边3条高速公路(昌樟、昌铜和温厚)的服务区、收费站、隧道和公路沿线的PM_(2. 5)样品,运用电感耦合等离子体质谱联用仪(ICP-MS)监测了PM_(2. 5)中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni)浓度,分析其污染状况和分布情况,并利用地累积指数法、潜在生态风险指数法评价其污染特征、潜在生态危害程度.结果表明,3条高速公路服务区和收费站的PM_(2. 5)和PM_(2. 5)中重金属均未表现出显著差异.高速公路沿线中PM_(2. 5)和PM_(2. 5)中的重金属显示为特长隧道长隧道公路沿线、服务区和收费站,重金属浓度从高到低依次为Zn(3. 8μg·m~(-3))、Pb(10. 2×10-2μg·m~(-3))、Cr(6. 8×10-2μg·m~(-3))、Cu(3. 5×10-2μg·m~(-3))、Ni(1. 5×10-2μg·m~(-3))和Cd(0. 1×10-2μg·m~(-3)).不同月份PM_(2. 5)及PM_(2. 5)中重金属浓度的显著差异可归结为温度和降水的影响.其中PM_(2. 5)的浓度与温度呈反相关,而PM_(2. 5)中Zn浓度与温度呈极显著正相关,主要是由于温度升高加重轮胎磨损和金属腐蚀.高速公路PM_(2. 5)中重金属污染程度和潜在生态危害程度表现为Zn和Cd Pb Cu Ni和Cr,其中Zn和Cd污染及危害程度是评价标准中最严重的等级,大气污染防治计划应着重考虑交通源的Zn和Cd污染.     

重金属地质高背景区及工业区农作物重金属健康风险评价——以重庆市梁平区现代农业示范区为例

以重庆市梁平区现代农业示范区内分别受重金属地质高背景影响及工业活动影响的玉米、水稻、红苕、莲藕、柚子为研究对象,探讨重金属地质高背景区及工业区农作物重金属元素差异性的健康风险问题。通过对比研究,得到以下认识:1)以As、Hg、Cd、Cu、Zn和Ni为研究对象,水稻中As、Hg及Cd的平均含量总是大于玉米中对应元素的平均含量,水稻中Cu、Zn及Ni的平均含量总是小于玉米中对应元素的平均含量。水稻、玉米对于不同的重金属元素具有不同的富集特征。2)农作物的重金属危害商与重金属浓度呈正比关系。横向对比发现,工业区植物玉米中As、Hg、Cd、Zn及Ni元素的危害商皆大于地质高背景区玉米中对应元素的危害商,为工业活动对土壤中重金属形态的影响所致。3)柚子的重金属危害商在全区普遍偏低。地质高背景区植物莲藕中As元素的危害商达到了2.08,具有显著的健康风险。4)不同重金属元素对总危害商的贡献率表明,As、Cu元素的贡献率是最高的,Cd元素对地质背景区总危害商的贡献率高于工业区,应引起对Cd米污染的重视。     

ICP－MS在大气颗粒物重金属分析中的应用研究

针对ICP－MS技术的使用特点及在大气颗粒物中重金属分析优势,对近年来中外学者在大气颗粒物重金属分析领域的应用进行了综述。主要从价态分析、样品采集过程中滤膜的选择、前处理时消解方式的选择、在ICP－MS的分析过程中,内标元素的选择及如何去除干扰的等五个方面作出了分析和阐述。     

垃圾焚烧厂排放颗粒物组分粒径分布特征

本研究采用静电低压撞击器(ELPI)采集垃圾焚烧厂排放颗粒物,分析颗粒物中元素和碳组分,对其中OC、EC和重金属元素在14个粒径段的粒径特征进行分析,并建立了垃圾焚烧厂源PM_1、PM_(2.5)和PM_(10)的元素和碳组分成分谱,以期为精细化来源解析提供参考.结果表明,垃圾焚烧厂排放颗粒物的主要组分有Al、Si、S、Ca、Cr、Fe、OC和EC等(质量分数≥1%),其中OC和Ca的含量较高,在PM_(2.5)中的质量分数分别为10. 15%和12. 37%;重金属含量Cr Pb Zn Mn Cu Cd Ni,其中Cr和Pb在PM_(2.5)中的质量分数分别为1. 83%和0. 74%,Cr在PM_1中的质量分数达到3. 53%; OC在2. 39～3. 99μm和6. 68～9. 91μm这2个粒径段的含量达到峰值,分别占OC总含量的15. 02%和20. 45%,但在细颗粒物中的含量高于在粗颗粒物中的含量,EC在细颗粒物中的含量远高于在粗颗粒物中的含量,在0. 382～0. 613μm粒径段占14. 8%; Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等重金属元素主要富集于细颗粒中.     

高原深水型湖库水体重金属及营养盐耦合关系探究——以乌江构皮滩水库为例

水体富营养化及重金属污染都是严峻的水污染问题,二者可能存在一定的拮抗作用,但关于重金属与营养盐间耦合机理研究相对较少。本文选取乌江高磷背景的构皮滩水库为研究对象,分析2018年1、4、7、10月的支流表层水、库区分层水和下泄水的营养盐、溶解态重金属及相关水化学参数。通过不同组分间的Pearson相关分析及重金属聚类分析,发现As、Ni、Co与Mn可能主要来自于矿山废水,而Zn、Pb、Cd、Cr主要与生活、农业废水排放有关。Fe、DSi可作为指示重金属与营养盐耦合机制的代表元素,Fe用于表征外源及氧化还原条件的贡献,DSi可指示生物作用(包括吸收、分解等)的参与程度。结合DSi/TDN、As/Fe、Zn/As分析,表明该地区重金属及营养盐间的耦合关系主要受径流、硫酸盐还原作用及颗粒态污染物吸附/解吸等综合作用的影响。该研究为重金属及营养盐耦合机制探究提供一定的理论依据,同时对喀斯特深水型湖库复合污染治理具有重要指导意义。     

7种树木的叶片微形态与空气悬浮颗粒吸附及重金属累积特征

为揭示树木叶片微形态与吸附空气悬浮颗粒及累积重金属的关系,在淮南市交通繁忙点选择银杏等7种树木进行实验.分析了:①叶片吸附不同粒径空气悬浮颗粒的百分率;②单位叶面积吸附不同粒径颗粒的质量与叶片微形态的关系;③单位叶面积不同粒径颗粒吸附量与重金属累积量的相关性.结果表明,叶片面积小、表皮角质丰富和细胞壁凸凹不平、无表皮毛阻挡、气孔密、气孔口大的树木,属气孔吸附主导型,主要吸附细颗粒物;表皮毛多的树木,属表皮吸附主导型,主要吸附粗颗粒物.7种树木叶片累积重金属除铅外都具显著差异,其中银杏、女贞、香樟对重金属的累积能力较强;7种树木叶片对Cd、Cr、Ni、Zn、Cu这5种重金属及总含量的累积与单位面积吸附的可吸入颗粒量呈正相关,d10与d2.5、d10与d1.0、d2.5与d1.0的相关系数分别是0.987、0.971、0.996,达到极显著水平,d2.5/d10、d1.0/d10、d1.0/d2.5的值分别是0.844、0.763、0.822,表明由交通污染产生的颗粒物主要是细颗粒物.     

包头市室内灰尘中金属元素的污染特征及健康风险

为了解重工业城市室内灰尘中金属元素对人类健康的潜在影响,在包头市4个主城区的46个居民小区采集了室内灰尘样品,分析了13种金属元素含量,研究了金属元素的污染特征、来源和健康风险. 结果表明,Pb、As、Cu、Fe、Cd、Cr、Ni和Zn等人为来源相关元素富集因子和地累积指数较高,污染程度较大. 与钢铁冶炼排放有关的元素（Fe、Mn、Cr和V）的含量、富集因子和地累积指数均呈现;昆都仑区>青山区>九原区>东河区,与距钢铁冶炼企业的直线距离呈负相关关系. 主成分分析共识别出钢铁冶炼源、自然源、有色金属冶炼源、交通源和燃煤源这5种来源,其中钢铁冶炼和自然源是包头市室内灰尘中金属元素的主要来源. 风险评价结果表明,经口摄入和皮肤接触是包头市室内灰尘中金属元素健康风险的主要暴露途径,呼吸吸入途径的风险可忽略不计. 虽然所有单个金属元素对成人和儿童均无非致癌风险,但是所有元素的综合作用对儿童存在一定的非致癌风险. Ni、As和Cr对成人和儿童均存在一定致癌风险.     

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.     

郑州市典型污染过程PM1中重金属浓度、来源及健康风险评估

颗粒物中重金属元素可对人体健康造成不利影响,粒径越小危害越大.利用在线重金属观测仪于2021年1月7～25日在郑州市连续测定PM₁中Al、 Si、 K、 Ca、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Ni、 Cu、 Zn、 As、 Se、 Ba、 Pb和Cd共16种重金属元素.结果表明,观测期间ρ（K）的浓度最高(0.62μg·m^-3).根据污染物浓度和气象特征,将观测期间划分为清洁日、沙尘日和霾日.大气PM₁中重金属污染特征和健康风险评价在不同污染过程下的贡献不同.利用美国EPA健康风险评价法评估重金属的健康风险,采用富集因子法和正定矩阵因子模型（PMF）解析重金属来源,并利用浓度权重轨迹分析法（CWT）和后向轨迹法对传输的影响进行评估.结果表明在不同污染过程下Zn、 As、 Se、 Pb和Cd的富集因子超过100,均受人类活动影响较大.在观测期间重金属主要来源为工业源、燃煤/生物质源、机动车源和扬尘源.将健康风险结果代入PMF分析发现,在清洁日、沙尘日和霾日期间工业源是致癌与非致癌健康风险的主要贡献源,且本地区PM_...     

隧道工人的PM10职业暴露特征调查分析及其健康风险评价

针对隧道工人职业健康风险缺乏定量评价方法的现状,借鉴公共环境健康领域暴露评价模型对隧道施工PM10职业暴露的健康风险进行定量评价.设计职业暴露问卷对湖北麻竹高速公路某标段施工中的250名隧道工人进行了调查,并对现场PM10浓度水平进行了监测.结果表明,隧道工人的PM10暴露浓度水平相当高,开挖工、爆破工、支护工、出渣工、二衬工的PM10暴露浓度分别为限值的83倍、18倍、8倍、9倍和9倍;5个工种比较,二衬工日均暴露时间最长,达11.48 h·d-1,能量代谢率最高,达1 067.43 k J·(m2·h)-1,呼吸速率的计算结果显示除二衬工属于重度活动以外,其他4个工种均为中度活动;评价结果显示5个工种均存在健康风险,其中,PM10暴露浓度高是开挖工和爆破工危险系数高的主要原因,而二衬工危险系数高的原因则在于高劳动强度所致的较高的呼吸速率以及较高的日均暴露时间.降低隧道工人PM10健康风险可行的途径是通过配备合适劳动作业的呼吸防护用品从而降低PM10暴露浓度,另外可通过制定相应的职业规范设置合理的劳动年限从而减少持续暴露时间.