西安市街道灰尘磁化率特征及其污染指示意义

以磁学参数作为环境重金属污染的一项指标,对西安市街道灰尘进行了系统的采样和测定.结果显示,磁化率可以反映西安市的整体污染水平.街道灰尘磁化率值较高、频率磁化率较低,二者呈显著负相关,表明街道灰尘磁性增强源于人类活动影响.磁化率随温度变化曲线表明,受电厂影响的样品主要含磁铁矿,而污染源较复杂的样品则含有磁赤铁矿、赤铁矿以及少量铁单质.磁化率与交通污染导致的Pb、Ba等元素及冶金行业带来的Cu、Cr等元素间有较好的相关性,表明西安市主要污染物来自交通污染及冶金行业排放.在局部范围内,磁化率与元素的相关性随元素种类的不同而具有明显的差异,表明不同区域内导致磁化率升高的人为活动存在差异.     

西安城市不同功能区街道灰尘磁学特征及环境污染分析

为了解西安城市不同功能区的环境现状,通过采集西安城市不同功能区街道灰尘的样品,进行系统的环境磁学实验分析并结合扫描电子显微镜研究表明,街道灰尘中磁性矿物含量相对较高,多畴和假单畴的低矫顽力软磁性矿物为主要的载磁矿物,还含有赤铁矿等高矫顽力的硬磁性矿物.磁化率、饱和等温剩磁、低矫顽力软磁性矿物和非磁滞剩磁磁化率与饱和等温剩磁比值等磁性参数揭示出街道灰尘的磁学特征在西安城市不同功能区的差异以及污染的主要来源,根据污染程度划分为重度污染区、中度污染区和轻度污染区并对应西安市7个城市功能区:浐灞生态区(F区)为重度污染区,磁性物质含量较高,表明环境污染相对较重,污染的主要来源为"工业+交通";高新技术产业开发区(A区)和中心商务区(B区)磁性物质含量相对较高,粗颗粒物质相对较少,是中度污染的区域,其污染源分别为"工业"和"交通";经济技术开发区(C区)、科教商业区(D区)、科教文化产业区(E区)和教育科技产业区(G区)城市主要功能具有相似性,是轻度污染的区域,污染源主要为"交通".     

天山天池景区道路灰尘磁学特性及其环境意义

为验证环境磁学方法监测和预测旅游景区道路灰尘环境的可行性,以新疆天山天池5A级旅游景区内道路灰尘为研究对象,共采集道路灰尘样品40个、道路旁表土样品35个,并对其进行环境磁学分析。结果表明,天山天池道路灰尘磁性主要由亚铁磁性的磁铁矿主导,含有少量不完全反铁磁性矿物,主要以多畴(MD)粗颗粒和稳定单畴(SSD)为主,伴有极少量的超顺磁性颗粒颗粒(SP);景区道路灰尘样品磁性增强与人为交通活动产生的磁性颗粒外源输入密切相关;从道路样品磁性参数的空间分布看,χLF、χARM、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似,高值区位于民族文化村和纪念品商店,中值区出现在天山奇石馆,低值区分布在定海神针和秀水山庄。景区不同道路旅游交通的流量和强度是形成磁性特征空间分布格局的主因。研究发现,环境磁学方法基本具有大范围监测景区道路环境质量、圈定潜在污染范围和判别污染物来源的潜力,并能为景区道路交通污染防治提供了参考依据。     

福州市公园灰尘磁学特征及其环境意义

以福州市公园灰尘为研究对象,对其进行了磁学参数特征研究,结果表明,福州市公园灰尘χ、χfd%、SIRM、S-ratio、SIRM/χ平均值分别为269.80×10-8m3/kg、0.73、6175.07×10-5(A?m2)/kg、0.91、30.82A/m.综合分析发现,福州市公园灰尘磁性矿物含量较高,部分样品的主要磁性矿物为铁磁性矿物,部分样品为反铁磁性矿物,且Day图反映了其磁性矿物粒径主要以单畴(SD)和假单畴(PSD)为主,这些均受控于交通、城市建设等人类活动的干扰、由西向东倾斜的地形条件和夏季台风的滞留效应的影响;福州市二环内外受不同的城市化过程中人类活动、土地利用格局、季风等影响,其磁学参数特征所表征的环境意义不同;福州市公园灰尘磁学特征(χ、χfd%、IRM及其组合参数、磁滞回线)可以作为福州市城市污染物监测的一种重要的替代指标.     

新疆喀纳斯景区道路灰尘的磁学特征及环境意义

为了验证环境磁学方法监测旅游景区道路灰尘环境的可行性,以新疆喀纳斯5A级景区道路灰尘为研究对象,采用磁测和统计方法对其进行磁学特征、空间变异特征及环境意义研究。结果显示,道路灰尘样品磁性矿物含量偏高;载磁矿物以亚铁磁性矿物为主,同时含有一些不完全反铁磁性矿物;磁性矿物粒度主要是多畴和稳定单畴粗颗粒;考虑到研究区远离工业区、城市等污染源,景区道路灰尘样品磁性增强主要来自旅游交通活动输入的磁性污染物颗粒,其次来自路旁表土和自然大气降尘;从道路样品磁性参数的空间分布看,χ_LF、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似,高值区位于景区换乘中心,中值区出现在湖口区域和通往新村和观鱼亭的主干道,低值区分布在新村和通往湖口别墅区的主干道。景区不同道路旅游交通流量和强度是形成磁性特征空间分布格局的主因。研究发现,环境磁学方法基本具备大范围监测景区道路环境质量、圈定潜在污染范围和判别污染物来源的潜力,可以为景区道路交通污染防治提供参考依据。     

工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染的磁学响应

以南京一个工业区为例,采集户外儿童游乐场地表灰尘样品,并对其进行环境磁学测量以及重金属总量和酸可提取态测定,以探究磁学参数对工业区该类环境介质重金属污染的指示作用.结果表明,地表灰尘样品中磁性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要以假单畴-多畴颗粒存在;样品低频磁化率和饱和等温剩磁的平均值分别为939.31×10~(-8)m~3·kg~(-1)和16 618.74×10~(-5)A·m~2·kg~(-1),与城市非工业区相比磁性矿物含量较高.地表灰尘样品平均受到中度到高度的重金属污染,部分磁学参数与重金属总量和酸可提取态占比均显著相关,且与总量的相关性较强,其中,Mn、Ni、Cr总量以及污染负荷指数与非磁滞磁化率和饱和等温剩磁的相关性较高(0.69≤r≤0.86,P0.01),并具有一致的空间变化特征,且主成分分析结果表明重金属和磁性矿物均主要来自工业活动.因此,部分磁学参数可作为指示工业区户外儿童游乐场地表灰尘重金属污染状况的有效指标.     

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.     

城市道路灰尘中邻苯二甲酸酯污染特征研究

2 0 0 3年 1月采集广州市城区包括居民区、城区交通主干道、垃圾堆放场、休闲旅游区、商业区和工业区等 2 0个道路灰尘样品 .参照USE PA80 61系列方法 ,研究了广州市城区道路灰尘中邻苯二甲酸酯 (PhthalateEsters,PAEs)的分布特征 .结果表明 ,道路灰尘样品中PAEs含量范围为 4 48～ 3 70 42 μg·g- 1 (干重 ) ,平均值为 13 2 5 8μg·g- 1 (干重 ) ,TOC质量分数为 1 42 %～ 16 93 % .综合商业大厦、繁华商业步行街、饮料生产厂区、城区交通主干道和农贸市场道路灰尘PAEs含量较高 ;DEHP、DnBP和DiBP为道路灰尘中主要的PAEs;道路灰尘中wDEHP>wDnBP>wDiBP>wDnOP>wDEP>wDMP.     

城市表土磁学特征对污染源的指示

分析徐州市城市表层土壤样品的磁学参数(磁化率、频率磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率、热磁曲线和磁滞回线)变化特征,结果表明,徐州城市表土主要由单畴(SD)和多畴(MD)的亚铁磁性矿物控制,但也存在一定量的赤铁矿。人类活动导致徐州城市表土磁化率显著增加,交通区、居民区、绿地区的平均磁化率分别为:273.06×10~(-8)、111.02×10~(-8)和65.24×10~(-8)m~3/kg。交通运输是市中心交通区和居民区表土磁化率增加的主要来源,工业区附近道路表土中磁性矿物浓度大于远离工业区的交通道路和居民区,绿地区磁性矿物浓度较低。     

天津城市道路灰尘重金属污染及生态风险评价

以天津城市道路灰尘重金属为研究对象,对天津市中心城区内环(12个采样点)、内环-中环(39个采样点)、中环以外(93个采样点)3个区域进行采样分析,为评价存在于沉积灰尘中的重金属因子Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的污染水平,运用地积累指数Igeo法对道路灰尘重金属进行污染评价,运用潜在生态风险指数法对道路灰尘重金属进行生态风险评价。研究结果表明:(1)在污染水平方面,天津城市道路灰尘中重金属Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的地积累污染指数分别为2.78、-0.06、1.22、-0.20和0.96,污染程度等级分别为Ⅳ(中度污染)、Ⅰ(无污染)、Ⅲ(偏中度污染)、Ⅰ(无污染)、Ⅱ(轻度污染),其中重金属Cd污染程度最为严重。(2)在生态危害方面,5种重金属潜在生态风险程度顺序为Cd垌CuPbNiCr,其中重金属Cr、Ni、Pb、Cu的潜在生态风险指数分别为2.88、6.51、14.64、17.47,生态风险程度等级均为Ⅰ,生态危害均处于较低水平;重金属Cd的潜在生态风险指数为330,生态风险程度等级为Ⅴ,生态危害水平极高。天津市重金属污染的综合潜在生态风险指数为371.50,其生态危害程度处于较高水平。     

城镇街尘污染与平原河网水体的源-汇效应研究

太湖流域是我国经济发展最为快速的区域之一,迅速的城市化进程使该地区面源污染问题日益突出.通过对嘉兴市新塍镇的地表街尘、地表径流、受纳河网水体和沉积物样品的分析,揭示了面源污染在平原河网景观格局中和水文条件下的发生及迁移规律.结果表明,街尘作为城镇各种污染物的载体和降雨径流污染的主要来源,其5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的含量分别是122.5、152.6、90.2、172.1和319.0mg·kg-1,高于城镇土壤和农业土壤.在城镇地表径流过程中,污染物的形态主要为颗粒态.城镇地表径流使街尘发生运移并造成受纳水体的污染物浓度较降雨前有大幅提升,其中,重金属和TSS总浓度分别增加了43%～166%和270%～510%.平原河网的水文条件和景观空间格局特征使地表径流颗粒物在进入水体后发生原位沉积,城镇段河道表层沉积物重金属含量比其他河段高.在平原河网地区地表径流的运移过程中,城镇地表是面源污染物的源,地表街尘是面源污染物的载体,河道是面源污染物的汇.     

降尘收集方法对沙尘理化性质的影响及环境意义

利用建立在腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙观测场内收集的降尘,分析了不同降尘收集方法收集的降尘粒度、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率,旨在优化干旱区降尘收集方法、确定我国的沙尘源区.降尘物质的微量元素Ba的含量最大,可达255~474μg/g, Nd的含量为0.3~9.6μg/g;常量元素SiO2的含量最大,79.30%, MgO含量最小,0.98%.微量元素的富集因子值在0~3之间,但常量元素差异较大.结果表明,减速法和湿法收集的降尘从粒度分布、化学元素含量、富集因子、硅铝率和硅铝铁率等方面均具有一致性.平均粒径湿法最细(Φ值2.84),干法最粗(Φ值2.46).因此,减速法能够作为代替湿法在干旱区进行收集降尘的方法.同时,由降尘的地球化学性质可知,西北干旱区沙漠是我国的主要沙尘源区之一.     

上海市街道尘埃中碳组分污染特征

通过测定上海市街道尘埃碳组分含量,探讨有机碳（OC）和元素碳（EC）的相关性,并使用特征比值法讨论街道尘埃的主要污染来源;同时,对比分析了街道尘埃磁学参数与碳组分含量的关系.结果表明,OC、EC具有较好的相关性,相关系数为0.84,表明颗粒物存在相同的污染源;OC/EC为1.82,表明上海市街道尘埃存在二次污染,结合SEM形貌分析判别上海市颗粒物污染的主要来源;同时碳组分与磁学参数存在一定的相关关系,磁学参数（χ_LF、SIRM、χ_ARM）在一定程度上可以指示上海市街道尘埃的碳组分含量及其二次污染水平.     

呼和浩特市大气降尘磁学特征及其环境意义

应用环境磁学方法研究了呼和浩特市及其对照点大气降尘样品的环境磁学特征,同时与西北地区两大典型污染城市—乌鲁木齐、兰州进行对比,探讨了环境磁学在大气污染监测和来源解析方面的应用.结果表明,两地样品磁学特征均受磁铁矿控制,磁性矿物为假单畴和多畴颗粒;与对照点相比,呼和浩特样品磁性矿物的含量较高,颗粒较细.通过降尘污染的季节变化对比可知,呼和浩特大气污染受到自然因素和人类活动的共同影响.相对于磁化率(χlf)而言,饱和等温剩磁(SIRM)能更好地反映呼和浩特大气污染状况,可作为大气降尘磁性特征的有效指示器.与乌鲁木齐和兰州相比,呼和浩特逆温强度较大,但大气污染程度相对较低,暗示人类活动对大气污染起到主导作用.     

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.     

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,clf和SIRM显著升高;20cm以下,clf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.     

兰州某钢厂附近土壤磁化率特征及其环境意义

对兰州某钢厂周围土壤进行了磁化率与化学元素分析,采用污染指数评价方法和多元统计发现,表层2cm以内土壤的磁化率显著增高,达到背景值的3.5倍,且频率磁化率相对于深部土壤较低,对比不同位置样点磁化率值,显示钢厂周边土壤受到了钢厂生产排放物的污染.污染主要发生在下风向,且在2km以内最强,污染深度在2cm以内.磁化率与重金属元素含量相关性显著表明磁性矿物与重金属有相同的来源,本研究应用磁化率浓集因子S判别污染程度,结果与内梅罗综合污染指数评价大致相同,因此S可以作为判断这类土壤污染程度的指标.