武汉城区大气汞分布特征及来源分析_项剑桥
几个典型环境中汞的分布特征及生态影响
上海交通大学博士后学位论文几个典型环境中汞的分布特征及生态影响姓名:***申请学位级别:博士后专业:环境科学与工程指导教师:***20030601上海交通大学博士后出站报告摘要汞是一种毒性极大的重金属元素,在水生生物中高度富集,通过食物链对人类及其它高等生物产生危害。
我国是汞的生产和消费大国,环境中的汞污染严重。
经过多年的治理及研究,取得了极大的成果,一些重大的污染源相继关闭,被污染的区域也得到了很好的治理,但随着我国经济的快速发展,一些新的情况不断出现,形成新的环境研究热点。
经济发达地区也是人口密度高的地区,消耗的水资源和产生的废水都比较高,城市河流的重要性日渐突出,城市河流已经成为城市经济发展和城市生活的有机组成部分,随着工业的发展,城市河流的污染也急剧恶化。
我国的许多城市河流都发生。
河水水质严重恶化,不得不花费大量的人力物力进行重新整治。
目前在我国经济最活跃的长江三角渊目前存在着水质性水资源短缺,即水资源量丰富,但因水质恶化而造成的可用水缺乏。
为保证全国经济的可持续快速发展,南水北调工程已经开工,尤其是东线调水工程可能会使长江的入海水量减少.海水的内侵将改变长江口及附近的水体环境状况及盐度、pH值等环境参数,使水体底部沉积物的稳定条件改变,对水质和生态系统都将产生很大的影响。
另外一些新的污染源也正在形成,成为环境关注的新热点。
为了解决工农业发展产生的大量废物,我国从八十年代开始修建的垃圾填埋场和废水处理厂,由于当时客观条件和设计思想的局限,一些填埋场侧重于垃圾的收集填埋,没有考虑先进行重金属污染物分类处理。
而有些填理场由于种种原因,存在渗漏,正成为地下水的新污染源。
迄今为止,有关研究多侧重于工程治理,对于其机理研究近于空白。
长期以来,我国的经济水平低,技术落后,国家建设所急需的硬通货都是靠出口原材料获取的,但对原材料的加工水平和利用率都很低,造成了资源的浪费,同时堆积的尾矿、弃矿、矿渣和煤矸石,形成了巨大的废石山,既侵占了大量的耕地,又对当地环境生态形成长期的威胁,几乎所有的矿石在关闭之后,对环境的污染依然存在。
武汉市湖泊汞污染现状研究
武汉市湖泊汞污染现状研究
苏秋克;蒋敬业;马振东
【期刊名称】《地质科技情报》
【年(卷),期】2004(23)3
【摘要】对武汉市远郊区、城乡结合部和市区三种环境中6个湖泊沉积物和鲢鱼肌肉中的汞污染特征进行了调查采样,采用原子荧光光谱仪进行了汞含量的测定。
结果表明:与环境背景值相比,各湖泊沉积物均不同程度地遭受了汞污染,且汞污染表现出由市区向远郊呈减弱的趋势;在沉积柱垂直方向上,市区湖泊表层汞污染严重,向深层汞含量迅速降低,郊区湖泊沉积柱的汞含量基本上变化不大;沉积物中汞的赋存形态研究表明,汞在各湖泊中主要以惰性残渣态形式出现,反映了以飘尘和悬浮物颗粒形式输入为主的特点;湖泊鲢鱼肌肉中汞含量与沉积物中汞含量的变化规律一致,城区湖泊鲢鱼肌肉中的汞含量大大高于郊区湖泊,但鲢鱼肌肉中的汞含量尚未超出国家标准,属安全范围。
【总页数】6页(P83-88)
【关键词】武汉;湖泊;汞污染;沉积柱
【作者】苏秋克;蒋敬业;马振东
【作者单位】中国地质大学地球科学学院
【正文语种】中文
【中图分类】X131.2
【相关文献】
1.武汉市局部中心城区汞土壤污染现状及其成因的初步研究 [J], 杨波涌;董高翔
2.武汉市湖泊水域污染现状及防治对策 [J], 刘慧集;任洁;李杰;张汉中
3.武汉市湖泊水域污染现状及防治对策 [J], 刘慧集;任洁;李杰;张汉中
4.中国城市湖泊水污染控制与治理途径研究——以武汉市墨水湖为例 [J], 张婷; 张建新; 李微; 朱超
5.武汉市经开区湖泊污染现状与治理措施分析 [J], 邹春浪;刘廷君;张怡
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典型城市大气汞污染及对人体健康的影响探究
典型城市大气汞污染及对人体健康的影响探究作者:王淼杨月梅曹艳芳赵珍伟来源:《科技风》2017年第05期摘要:本文主要从我国经典城市大气汞的时空分布作为出发点,阐述我国城市大气汞主要的排放源,介绍大气汞污染及对人体健康的原因并提出相应的防范措施。
关键词:典型城市;大气汞污染;人体健康汞是一种银白色的有毒重金属,其毒性对人体健康有着直接的影响。
在联合国环境规划中,汞被列为全球性的污染物,污染范围遍及世界上的各个角度。
因为,随着汞在生活、生产中的不断运用,汞的生产量和使用量逐年增加,使得汞不断流入人们赖以生存的环境中,特别是农业、工业、医药等方面的汞的使用。
随着人们对环境保护的意识不断增强,人们越加关注环境污染源的形成。
汞及其化合物作为环境污染源的一种,自然深受人们的注意。
相关研究表明,人体摄入汞及其化合物后,容易损伤人体内部的中枢神经系统,导致人体容易出现致畸、致癌、突变等现象。
1 我国经典城市大气汞的时空分布根据汞的理化和形态特征,大气汞的分布主要呈现出气态单质汞、气态二价汞、颗粒态汞三种状态,其中气态单质汞和气态二价汞占大气汞的90%,而颗粒汞只占10%[ 1 ]。
在大气中,汞能够停留0.5到2.0年的时间,可以随着大气进行远距离的输送和迁移,参与生态环境中汞的循环过程。
另外,汞易溶于水,容易随着水流四处扩散,直接影响一个区域的生态环境,而且汞容易在O3、H2O2等氧化剂的条件下发生氧化反应,又容易因为紫外线辐射、还原剂等条件下发生还原反应。
典型城市作为人类活动中心的场所,是在全球汞循环中起到重要作用,其中,由燃煤释放的汞在城区的沉降率就有11.6%之多。
在我国的许多大中城市中,大气汞的含量往往超过相应的标准,直接影响人类生活质量。
例如,在上海,颗粒态汞的平均浓度有(2.7ng·m-3),处于大中城市中最少的;在福州,颗粒态汞的平均浓度有(111.9ng·m-3),处于大中城市中最多的。
重金属污染物在武汉城区表土、大气降尘中的赋存形态特征研究
现有 研究 成果 表 明 , 金 属 污 染 物 对 介 质 环 境 的 重
污染 危害 程度 与其 在介 质 中的赋存 形 态 密切 相关 。 当
前, 被人们广泛接受和应用的理论是 T s e 提出的利 es r i
0 引 言
20 05年 开展 的《 湖北 省 江 汉 流域 经 济 区农 业 地 质
气降 尘中 赋 形态特 的 存 征。
1 样本来源及属性构成
在 城 区范 围 内先 期 按 15 比例尺 的密度 采集 地 :万 表 0~ 0c 土壤 样 品 , 过 重金 属 浓集 区 , 过 主城 2 m 通 穿
调查》 目及 2 0 年完成 的《 项 02 武汉地 区生态环境地球 化学评价》 课题成果显示 , 在整个武汉城市土壤和降尘
中普 遍 存 在 着 Hg C 、 s P 、 d A 、b等 重 金 属 的 富 集 污 染 。 城 区是整个 表 土污 染最 严 重 的地 区 , 它集 中了 7 % 以 0 上 的中度一 极度 污染 区。其 中 H g含 量 均 高 于 一级 临 界 值 0 1 x/ ( B T 5 1- 19 《 壤 环 境 质 量 标 .5I g G / 168 95 土 g
2 1 表土 中重 金属 污染物 的赋存 形态 特征 .
结 果显 示 , 土 中 重金 属 污 染 物 在 同一形 态 中 的 表
赋 存量 和 同一污染 物在 不 同形态 中的赋存 量均 存 在 明 显 的差 异 , 与各污染 物 在表 土 中的所含 总量 密切相 关 。 ( )H 、 dA 、b在 同一 形态 中的分 配量 表现 为 1 g C 、 sP 水 溶态 、 子 交 换 态 、 酸 盐 态 、 殖 酸 态 、 锰 氧 化 离 碳 腐 铁
中国城市汞污染及防治对策.
生态环境 2004, 13(3): 410-413 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目:国家自然科学基金项目(40371100)作者简介:张 磊(1976-),女,博士研究生,主要研究方向为污染物环境过程及其控制研究。
中国城市汞污染及防治对策张 磊1, 2,王起超1,李志博3,邵志国1, 21. 中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林 长春 130012;2. 中国科学院研究生院,北京 100039;3. 中国科学院南京土壤研究所,江苏 南京 210008摘要:简要综述了当前中国城市的汞污染状况。
中国许多工业城市大气中的汞含量是纽约市大气中汞含量的数倍,甚至上百倍,在采暖期城市大气的汞污染更加严重;城市土壤中的汞含量是土壤环境背景值的数倍;河流的城市河段河水中汞质量浓度普遍很高,水质多在Ⅲ~Ⅴ类;城市中的植物均有不同程度地受到汞污染,其汞含量高于国外城市的植物的汞含量;城市居民膳食中鱼的汞含量很高,对城市居民的健康产生了危害;城市居民头发中的汞质量分数大多低于1 mg/kg 。
分析了我国城市中汞的来源并提出了防治城市汞污染的对策。
关键词:城市;汞;污染特征中图分类号:X50 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2004)03-0410-04汞是一种有毒性的金属,广泛分布在岩石、土壤、大气、水和生物之中,因此各种物质均有一定的汞含量,称为自然含汞量。
随着社会的发展,人类活动释放出大量的汞,这些汞进入生态系统,造成生态系统的汞污染。
城市区域人口密集,人类活动集中,物质和能量流动强度大,因此面临着汞污染带来的种种环境与生态问题。
1 城市汞的污染特征1.1 城市大气中汞的污染特征城市大气中汞质量浓度,重庆为0.009~0.102 µg/m 3(平均为0.034 µg/m 3),北京为0.006~0.023 µg/m 3,拉萨为0.008 µg/m 3[1];虽然这几个城市的大气汞质量浓度范围低于国家居民区大气汞允许标准0.3 µg/m 3[2],但是同纽约布鲁克林、曼哈顿市区大气中汞质量浓度0.001~0.003 µg/m 3(1999年3月到2001年10月期间监测,摘自中国环保产业在线网址: )相比,高出数倍甚至上百倍,说明我国城市大气中普遍存在严重的汞污染。
大气中重金属污染的来源与影响因素研究
大气中重金属污染的来源与影响因素研究随着人类工业化和城市化进程的加速,大气中重金属污染逐渐成为一大环境问题,给人类及生态系统健康造成了极大的威胁。
本文将从重金属的来源以及影响因素两个方面入手,探讨大气中重金属污染的现状、原因和可能的解决途径。
首先,大气中重金属污染的来源是多样的。
主要包括工业排放、交通排放、燃煤污染、农业使用化肥及土壤侵蚀等。
工业排放是主要的重金属污染源之一,各类工厂和化工企业的废气经排放进入大气中,其中含有大量的铅、汞、镉等重金属。
交通排放是另一个重要的来源,机动车尾气的释放、车轮摩擦所产生的微小颗粒物中也含有一定的重金属。
此外,燃煤污染、农业使用化肥以及土壤侵蚀也会导致大气中的重金属污染。
其次,影响大气中重金属污染的因素繁多且复杂。
大气中重金属的污染程度与工业发展水平、交通状况、气候条件以及土壤质量等密切相关。
工业发展水平较高的地区通常排放较多的工业废气,导致大气中重金属浓度升高。
同时,交通状况也会对大气中重金属污染产生影响,高密度交通的地区会有更多的车辆尾气排放。
此外,气候条件也是影响重金属污染的因素之一,较高的温度和湿度有利于重金属在大气中的传输和沉降。
土壤质量也与大气中重金属污染密切相关,在风沙和水侵蚀作用下,重金属会随着粉尘和颗粒物进入大气。
针对大气中重金属污染的问题,政府、企业和个人都有责任采取行动。
政府应该实施更严格的法律和政策,加强对工业企业和交通尾气的监管和治理。
企业应该加强自身的环境保护措施,减少工业废气的排放,并积极开展重金属废物的处理与回收利用。
个人也应该提高环境保护意识,节约能源,减少尾气排放等,共同为减少大气中重金属污染贡献力量。
此外,科学研究也是解决大气中重金属污染的关键。
通过深入的分析和研究,为大气重金属污染的来源和影响因素提供更全面的了解,有助于采取有针对性的措施去除和减少污染物的排放。
同时,科技的发展也能助力在降低重金属污染方面取得更大的突破,如研发新型环保材料、高效污染治理技术等。
我国大气环境中汞污染现状
我国大气环境中汞污染现状吴晓云;郑有飞;林克思【期刊名称】《中国环境科学》【年(卷),期】2015(035)009【摘要】综述了最近几十年中国大气汞的排放、分布、传输和沉降方面的研究.中国人为源每年汞排放量为世界最高,达到500~700t左右,超过全球人为排放量的25%~30%,并以每年4.2%的速度增加.通过已有观测和模型估算,中国来自自然地表过程(包括裸露地、地表水和森林土壤等)的汞排放量与人为源汞排放量相当,不容忽视.中国城市、农村和偏远地区大气汞浓度分布和变化范围很大,城市地区的总气态汞(TGM)浓度是北美和欧洲地区相似城市类型TGM的1.5~5倍左右;中国城市颗粒态汞(PHg)浓度比北美和欧洲地区高出2个数量级;中国沿海地区和偏远的背景区TGM、PHg和活性汞(RGM)低于中国内地城市地区,但是也明显高于背景值和北美和欧洲地区.相应地,高含量的大气汞浓度导致大量的大气汞沉降到地表,城市地区和背景区大气汞沉降分别比北美地区高出1~2个数量级和1~2倍.【总页数】13页(P2623-2635)【作者】吴晓云;郑有飞;林克思【作者单位】南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京 210044;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;南京信息工程大学中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室,江苏南京 210044;南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044;南京三和环保技术有限责任公司,江苏南京210048【正文语种】中文【中图分类】X511;P421【相关文献】1.我国大气环境中PM2.5、PM10研究现状及控制措施 [J], 宋鹏程;张馨文;朱琳;乔君喜;龙平;吴洪;彭同江2.我国汞污染及防治现状综述 [J], 尚慧洁3.大气环境中汞污染的研究进展 [J], 黄永健;周蓉生;张成江;汪云亮4.我国汞污染防控体系建设现状浅析 [J], 郭苹5.我国陆地水环境汞污染现状及研究进展 [J], 张璇;钱建平;汪梦溪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
武汉市2012年6月PM10污染特征及成因分析
武汉市2012年6月PM10污染特征及成因分析摘要:利用武汉2012年6月PM10浓度监测数据及相应气象资料,对武汉市该月PM10浓度进行了变化特征分析,并重点研究了高浓度的污染成因,结果显示:武汉PM10日均浓度范围为8.5~99.1μg/m3,月内PM10高污染时段为11日和15日,从污染源和动力气象方面分析其成因包括:北方小麦主产区焚烧秸秆为雾霾提供污染源;低空引导气流有利于污染物传输;逆温的出现不利污染物扩散。
PM10又称可吸入颗粒物,是指悬浮在空气中,空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物。
PM10作为空气污染的苇要影响成分,其复杂的理化组成、多相反应方式、纷繁的来源以及对人体和环境产牛的危害,成为近年来环境工作者共同关注的焦点[1,2]。
武汉市自2000年6月5日开始实施空气质量日报以来,可吸入颗粒物(PM10)一直是大气中的首要污染物[3,4],其浓度水平受天气系统、自然和人为污染源以及城市下垫面等诸多因素的影响。
6月11日~12日以及6月15日,异常雾霾天气二度突袭湖北地区,影响范围包括武汉、十堰、襄阳、随州、荆州、孝感、仙桃等多地,对公众出行、生活带来较大影响,成为社会各界共同关注的热点问题。
本文以武汉市2012年6月PM10监测数据为研究对象,分析了其浓度日变化和月变化特征,并结合气象资料,重点研究了6月11~12日和15日武汉市出现罕见灰霾天气过程时PM10高污染的成因,旨在对未来进一步区域大气污染物源解析和大气颗粒物防治提供理论基础。
一、数据来源本文所使用的大气颗粒物浓度资料由湖北省气象局提供,数据为2012年6月1日至6月31日的每5分钟浓度数据,以及相应时间段的日均气象数据(包括气温、气压、相对湿度、风速、降水量)。
二、特征分析武汉市地处北回归线,属亚热带季风性(湿润)气候,具有热量充足、雨热同季、四季分明等特点,同时,在地形上受鄂西山地与鄂东北同柏、大洪山的两山相夹,以及大别山、幕阜山脉的阻挡,是冷空气南下和东灌的通道[5]。
武汉市PM2.5污染源位置确定及其来源分析
题目:武汉市PM2.5污染源位置确定及其来源分析摘要气溶胶颗粒物PM2.5及其化学成分不仅是引起城市大气能见度降低的重要原因,还对人们的身体健康有直接的负面影响,因此受到了各国政府及相关研究部门的高度重视,我国近年来频发的雾霾天气更是将气溶胶污染问题推到了风口浪尖,引起了国内外对气溶胶污染尤其是PM2.5污染的广泛关注。
随着武汉市能源消耗的不断攀升,区域大气污染日益严重,雾霾天气的持续出现,使得空气质量每况愈下,对PM2.5等空气污染物的研究也显得极为重要。
对于问题一,我们研究了武汉市PM2.5污染源的可能位置。
基于高斯模型,利用假设将问题进行合理简化,建立较理想化的模型,再依次考虑风速、污染源的高度、地面的反射作用、时间、风向的影响对模型进行完善,最终得到具有一定实际意义的各监测点PM2.5污染源浓度计算模型,结果表明青山钢花和武昌紫阳两个监测点更靠近污染源;再分别选取两地区周围污染源可能性较大的地点进行PM2.5浓度分析,最终得到污染源可能位于青山钢花地区的三环友谊大道立交桥和工人村都市工业区附近。
对于问题二,我们研究了PM2.5中所含的元素的来源。
为分析其产生途径,我们首先分析了PM2.5中所含元素的种类及含量,用SPSS软件的因子分析模块进行主成分分析,利用元素相关矩阵、碎石图以及总方差解释表分析元素的来源,将这些元素分成5类因子,与各种污染源中所含的主要元素进行比对,得出主要来源为建筑扬尘,其次为汽车尾气以及煤炭燃烧;然后我们又采用富集因子法分析PM2.5的自然来源和人为来源,根据PM2.5中微量元素的富集因子值得出主要来源于为人为污染的结论。
关键词:PM2.5 高斯模型因子分析富集因子分析一、 问题重述环境空气质量和监测标准一直以来都是公众热议的话题,为了让广大市民群众呼吸上洁净的空气,我们的当务之急是要开展相应的科学研究,分析大气污染因子特别是PM2.5 污染源的位置、强度以及来源,并向公众直观展示出来,便于相关部门有针对性地制定防控措施,为居民的健康保驾护航。
江汉平原不同土地利用方式下土壤汞元素的含量特征——以沙洋镇为例
江汉平原不同土地利用方式下土壤汞元素的含量特征——以沙洋镇为例袁知洋; 谭文专; 项剑桥; 杨军; 黄彬; 潘飞; 李春诚; 段碧辉【期刊名称】《《资源环境与工程》》【年(卷),期】2019(033)0z1【总页数】4页(P32-35)【关键词】土地利用方式; 土壤; 汞元素; 沙洋【作者】袁知洋; 谭文专; 项剑桥; 杨军; 黄彬; 潘飞; 李春诚; 段碧辉【作者单位】湖北省地质科学研究院湖北武汉 430034; 湖北省硒生态环境效应检测中心湖北武汉 430034【正文语种】中文【中图分类】S153.6汞(Hg)是具有高度生物累积性的有毒重金属元素,因为其有高毒性、不可降解性、弱移动性和生物富集性等污染特点,因此只需要很少的释放量,也会导致长久留存的环境健康问题[1-2]。
日常生活中人群的汞摄入主要是通过食物链、直接呼吸空气以及饮水等途径,且汞元素进入环境后易转化为甲基汞,甲基汞是毒性最强的汞化合物[3],其中稻米这一食物是被人体吸收的主要途径,表现出了很高的风险[4]。
江汉平原是湖北省水稻的主产区,因此有必要对土壤汞进行调查研究。
相关研究表明,不同利用方式下土壤汞元素含量差异显著,杨艳芳等发现在自然状态下土壤汞含量状况较好,但是改建为农田或者水田时,土壤汞含量不同程度增加[5];张仲胜等发现土地利用方式从旱田改为水田后,土壤中汞含量则增加了18.5%[6];李炜等发现蔬菜基地土壤中总重金属的累积程度最高[7],其中就包括Hg;也有研究表明土壤pH和有机质对土壤微量元素特别是重金属元素有较强的影响[8];很多研究发现人类活动对汞元素在土壤的积累造成了剧烈的影响[9-10],其中工业用地土壤中重金属含量较高。
本研究地点在湖北省沙洋县,居江汉平原与鄂西北山区结合部,沙洋镇为沙洋县城驻地,作为典型的江汉平原生态系统类型,该地区地貌以平原为主,既是农业种植区,又是人类活动较为强烈、土地利用方式多样且典型的地区,因此对该地区土壤汞元素研究是一个重要切入点。
武汉城市湖泊汞的迁移与富集
武汉城市湖泊汞的迁移与富集前言随着工业化和城市化的发展,大量的有害物质被排放入环境中,汞就是其中之一。
汞具有高毒性、难降解等特点,长期积累在生态系统中,会对人体健康造成严重威胁。
而武汉市是中国中部大城市之一,拥有众多城市湖泊,汞的迁移和富集是一大环境问题。
本文将探讨武汉城市湖泊汞的迁移和富集情况,并提出相关解决方案,以期保护环境和人民健康。
汞的来源及危害汞的来源汞的来源包括:煤烟、石油、锅炉废气、废弃电池等工业污染物以及生活废弃物等。
当这些污染物排放入水体中后,就会迅速富集在生态系统中,进而对自然环境和人体产生危害。
汞的危害汞较为稳定,长期累积在生态系统中,对人体健康和环境产生危害: - 汞会对人体中枢神经系统、肾脏、肝脏、血液等产生损伤,导致记忆力减退、运动协调性受损等神经毒性影响。
- 汞对环境的影响较大,能破坏水中微生物系统,对水草、小型鱼类等产生严重危害,破坏生态平衡。
武汉城市湖泊汞的迁移与富集武汉城市湖泊汞的现状武汉市拥有众多城市湖泊,如东湖、武汉阳逻经济开发区百步湾湖、纸坊湖、汉口江滩等。
这些湖泊的汞污染主要来自于市区内工业废气、生活废水以及畜禽养殖等汙染源。
汞的迁移和富集湖泊是汞异地富集的主要场所之一,因湖泊水体有机物质含量丰富,而汞大量存在于水体中的有机态中,进而对生态环境和人体造成严重危害。
武汉市现有的城市湖泊普遍受到汞污染,其中以东湖、百步湾湖、纸坊湖等城市湖泊的汞污染情况比较严重。
在湖泊中,汞会先被水体吸附,之后会由浮游生物、底栖生物等进行吸收,进一步进入食物链。
最后,藻类和底栖动物的富集以及食物链上的逐级传递,导致高水平的汞积累在湖泊生态系统中,进而威胁生态环境和人的健康。
解决方案为了减轻武汉市湖泊的汞污染,我们应该采取以下措施。
减少汞的排放首先,减少武汉市内部的有害污染排放。
加强环境监测,对重点排放企业进行严格管控,加强治污力度,限制有机汞等有害物质的排放。
加强湖泊生态系统建设其次,加强湖泊生态系统建设,完善湖泊的污染治理设施,加强湖泊周边环境保护,净化周边区域的废水和污水。
武汉城区大气汞分布特征及来源分析
引起疲倦 , 头晕 、 颤抖 、 牙龈出血 、 秃发、 手脚麻痹 、 神经 衰弱 等 症 状 , 至 会 出现 精 神 混 乱 , 而 疯 狂 痉 挛 致 甚 进
死 。汞 的毒 性是 积 累性 的 , 往要 几 年 或 十 几年 才 能 往
反应 出来 。
量为 2L rn 即抽取 2 / i, a OL大气 。每 天采 集一 件平
项 剑桥 ,刘 刚
( 湖北省地球物理勘察技术研究院 , 湖北 武汉 4 0 5 ) 3 0 6
摘
要 :汞蒸 气为无 色无味 ,比空气重 7倍 ,通过 呼吸 和皮肤 进入人 体危 害身体健 康。通过 对武汉城 区的
大气汞进行 系统的采样和分析 ,对该 区大气汞空间分布特征 进行 了总结 ,武汉 市 区大气汞异 常分布特征 为 在住房密集、人 口密度较大的老城 区、商业 区空气流动 不畅 ,土壤 中热释 汞 气不 易扩散 形 成异 常;工业 区
汞气 测 量 采用 X 一Z 塞 曼测 汞 仪 , 天 测试 之 G5 A 每 前 首先进行 了仪器 的调试 , 仪 器稳 定 后 , 取 5 、 待 抽
武汉城市湖泊汞的环境地球化学评价
Environmental geochem istry assessment of m ercury from lakes in W uhan City, H ubei Province, China
SU Qiu—ke ,QI Shi—hua ,JIANG Jing—ye ,MA Zhen—dong2,WU Chen—xi and NI Qian2
样 品 ,一个 进行 汞含 量分 析 ,另一个 作备 份 。每 一取 样点 均采 用手 持 GPS准 确定位 ,具 体采样 布 局如 图 1所示 。采 集 的水样 通过 0.45 m 滤膜过 滤 ,贮 于聚 乙烯 塑料 瓶 中 ,加 优级纯 硝 酸酸化 至 pH<2,确保重 金属 呈离 子状 态而 不被 吸 附或产 生沉淀 ;采 集 的湖 泊沉 积 柱 用专 用 切 割 器切 割 样 品表 层 10 cm样 品 , 直接 放人 塑料 袋 中 ,密封 ,送 回实验 室后 马上放 人冰 箱冷 冻保 存 ;生 物是 污染 物最 终影 响 的结 果 ,是 生态 效应 的直 接体 现 ,本次 对 6个 湖 泊系统 采集 了鲢鱼 (表层 ,草食鱼 ,1~2岁龄 ,每 一湖 泊采 集 8到 10 条 ),以便 对 比研究 。为 了对 不 同水 层 的鱼类 以及草 食鱼 和 肉食鱼 的受 污染 的差 别做 比较研 究 ,部分湖 泊采 集 了鲫鱼 (中层 鱼 ,2岁 龄 ,每一 湖泊 采集 10~ 12条 )和 乌鱼样 (底层 ,肉食鱼 ,2岁龄 ,每 一 湖泊采 集 3条 )。在 6个湖 泊 中采集 的鱼 样品也 马 上送 回实 验 室冷 冻保存 。
含量均未超标 ,表明武汉城市湖泊汞元 素尚未造成 明显的生态效应 ;与国家 Ⅲ类水质汞含量标准 (0.1 /L)相 比,
城市大气环境中重金属的污染特征分析
城市大气环境中重金属的污染特征分析随着城市化的快速发展,城市大气环境中的重金属污染逐渐成为一个备受关注的问题。
重金属污染不仅对人类健康造成潜在影响,还对生物多样性和生态系统稳定性造成严重威胁。
因此,对城市大气环境中重金属的污染特征进行深入分析具有重要意义。
首先,重金属在城市大气环境中的来源主要是工业排放、交通尾气和建筑物燃烧等。
工业排放是城市大气环境中重金属污染的主要来源之一。
各类工业生产过程中所使用的化学物质以及废水处理、固体废弃物处理等环节都可能产生含有重金属的废物,其中的重金属成分很容易被大气中的气体或颗粒物吸附并释放到大气环境中。
此外,交通尾气中的重金属主要来自于车辆尾气中的金属颗粒。
汽车尾气中的重金属主要由燃油中的金属元素、润滑油中的金属元素和车辆排放系统的磨损等因素导致。
其次,城市大气环境中重金属的污染特征表现为空间分布不均匀和时间变化明显。
由于不同地区的工业分布、排放源和气象条件的不同,导致城市不同区域之间的重金属污染程度存在明显差异。
通常,工业密集区、交通拥堵区和商业中心等地区的重金属污染更为严重。
时间上,城市大气环境中重金属的污染会受到季节变化、天气状况和工业生产活动等因素的影响。
例如,在冬季,空气相对干燥,重金属容易随着颗粒物悬浮在空气中;而在雨季,重金属元素则更容易通过雨水洗刷到地面。
另外,重金属在城市大气环境中的迁移转化过程也是重要的研究内容。
重金属通常以气态、颗粒态和溶解态等形式存在于大气中。
气态重金属主要以化学反应的形式与大气中的氧、氮、硫等元素发生复杂的氧化还原反应,从而形成各种化合物。
颗粒态重金属则会与颗粒物一起悬浮在大气中,通过干沉降或者湿沉降的方式降落到地面。
溶解态重金属则往往富集在降雨中,在雨水中对土壤、水体等造成污染。
最后,应对城市大气环境中重金属的污染,需要综合施策。
从源头控制是降低城市大气环境中重金属污染的关键。
加强工业和交通尾气排放的管理,采取减排技术,加强工业固废的处理和回收利用,都是有效控制重金属污染的方法。
武汉市TSP中重金属形态分析及污染评价
武汉市TSP中重金属形态分析及污染评价摘要:为研究武汉市大气中TSP污染特性,连续采集2011年十月、十一月和十二月大气颗粒物,并对颗粒物中的重金属元素Cu,Zn,Pb和Cd的浓度和形态分布进行了研究分析。
武汉市大气颗粒物污染较为严重,十一月、十二月超过大气环境质量年平均浓度二级标准200ug/m3,但3个采样时间均没有超过年平均浓度三级标准。
颗粒物中重金属含量Pb的浓度远远高于Zn、Cu和Cr的含量,其中Pb的平均浓度为0.3634 ug/m3。
TSP中酸可提取态百分比大小分别为Pb>Cr>Cu>Zn, Cu、Zn的酸可提取态含量接近于总含量三分之一,Pb、Cr的酸可提取态含量比例接近一半,其对环境危害要大于Cu、Zn,是本次研究的重要污染物。
关键词:大气颗粒物重金属Tessier 形态分布总悬浮颗粒物是指悬浮在空气中,空气动力学直径小于或等于100的颗粒物,它是大气气溶胶的组成部分,其成分复杂、性质多样且危害比较大,而其中的痕量重金属则是最大的污染源之一。
大气颗粒物中的重金属污染物具有不可降解性,不同化学形态的金属元素具有不同的生物可利用性,重金属的长期存在可能对环境构成极大的潜在威胁[1],同时痕量金属对人类健康也会产生危害[2]。
目前,国内对于大气颗粒物中的重金属元素研究主要是集中在元素总含量及其产生的危害,而对TSP中金属元素的形态分布研究较少。
重金属的形态很大程度上决定着重金属的环境行为和生物效应[3].本文采用当前重金属形态主流分析方法中的Tessier法对武汉市大气颗粒物中的重金属Cu,Zn,Pb和Cr进行形态分布研究,探讨TSP中重金属的形态分布,对深入研究颗粒物中重金属元素的来源和污染行为以及提高长武汉市大气环境质量具有重要意义.1、实验方法1.1采样时间和地点本次实验使用TH-1000型号综合大气采样器,从武汉十月到十二月择取晴好无风天气采集样品,每次采集间隔16小时,同时记录采集样品当天天气情况。
武汉市冬季典型重污染过程的污染特征和来源解析
武汉市冬季典型重污染过程的污染特征和来源解析作者:胡柯魏巍钟章雄张稳定唐经礼来源:《南京信息工程大学学报(自然科学版)》2018年第05期摘要2018年1月我国中部及东部地区多个省份出现持续多天的重污染天气.本研究综合分析了2018年1月18—22日武汉市发生的一次重污染过程的气象条件、污染特征及成因.监测数据显示,在此次PM25重污染过程中,武汉市城区PM25小时均值超过150μg/m3.污染期间PM25以05μm以下粒子变化为主,除了不利的天气形势外,机动车、燃煤是造成重污染的重要原因,北部的河南省、东北部的安徽省以及湖北省黄冈市等省市的污染输送加重了武汉的污染程度.关键词重污染;特征;来源;武汉中图分类号X823文献标志码A1武汉市环境监测中心,武汉,4300222中科三清科技有限公司,北京,1000290引言大气污染防治是一项十分复杂的系统工作,特别是近年来随着经济社会的快速发展,气态前体物排放量居高不下,大气氧化性不断增强,对大气颗粒物有重要贡献的源类不断增多,给有效防控带来极大困难,严重影响了公共安全、农业生产、大气能见度和人体健康[1].大气污染的特征已从单一的煤炭型污染特征转换为大气复合污染特征,在污染本质上表现为气象条件与污染排放之间的相互关系[23].研究重污染期间污染物浓度分布特征、大气污染输送及污染源识别,对城市污染成因诊断及防治对策的制定具有重要意义[4].目前我国大范围的区域重污染天气频发,主要研究集中在北方如京津冀地区[58],包括对重污染天气下PM25的天气特征[9]、水溶性无机离子[10]以及污染来源的分析等.孔君等[11]研究了气象条件对天津一次大气重污染过程的影响,在污染源没有显著变化的情况下,气象条件是影响污染过程的关键因素;洪纲[12]研究了石家庄市2016年秋季连续重污染过程,发现机动车直接排放的细粒子和地面扬尘是PM25的重要来源.另外,南方如长三角[13]和珠三角地区[1415]的重污染天气也有相关的研究,而对于中部地区相关研究较少,数据资料十分匮乏.武汉地处我国中部,三面环山、一面毗邻平原,阻隔和削弱了冷空气对污染物的稀释,容易形成气流停滞区,秋冬季节易处于弱气压场控制之下,污染物和水汽容易聚集,静稳天气频繁,有利于污染物的积聚.作为经济高速发展的中部典型城市,环境问题较为突出,对此武汉市开展了一系列的空气污染的研究[1617]和防治工作,各项污染物浓度逐年下降,但颗粒物、二氧化氮、臭氧距离达标还有很大距离,2017年在全国74个重点城市中排第48名,排名较为靠后.随着武汉市空气质量改善工作的推进,政府部门需要为空气质量达标和精准治霾持续提供更加全面深入的技术支撑.本文将武汉市大气复合污染实验室作为观测点,着重研究了2018年1月武汉市冬季重污染过程期间污染物的变化特征,初步探讨了大气污染输送规律,识别了污染的主要传输路径和来源,希望能为武汉市改善空气质量和应对重污染天气提供重要的参考依据.1资料来源与方法11资料来源1)本文所使用的颗粒物粒径分布、PM25组分分析以及在线源解析数据来自武汉市大气复合污染实验室(114°16′E,30°36′N).该站点地处汉口中心城区,为二类功能区,观测点距地面约25m,周围为居民区,无建筑物遮挡,视线较为开阔,无明显工业污染源,监测数据一定程度上可以代表武汉城市中心城区大气污染状况水平.观测时间为2018年1月17—22日,采用小时值和日均值进行分析.使用的仪器为国产TH2000颗粒物在线分析设备、美国MetOne公司的BAM1020颗粒物监测仪以及PM25组分监测仪器,包括MARGA在线气体及气溶胶成分监测系统(瑞士万通)、气溶胶在线质量浓度分析仪(德国GRIMM180)、有机碳/元素碳分析仪(美国SunsetRT4)以及大气细颗粒物(PM25)在线源解析采用的单颗粒气溶胶质谱仪(广州和信SPAM05).实验前对所有在线设备进行流量、内外标、空白及标准膜片校准,并定期维护.颗粒物监测仪参照《环境空气质量自动监测技术规范》[18]和仪器使用说明采取质量保证措施.数据的统计处理与解释、样本异常值的判断和处理采用标准方法[19].2)使用的空气质量监测数据来自于中国环境监测总站的全国城市空气质量实时发布平台每小时更新的空气质量监测数据.其中,污染物浓度数据由武汉市环境空气质量国控站点均值计算得到,并以此计算城市空气质量指数AQI.3)天气图分析使用的是韩国气象厅的实况天气图.气象要素资料(包括相对湿度、降水量、气压、能见度及风速等)由武汉中心气象台提供.12研究方法本文综合天气形势与气象要素分析了本次武汉市重污染过程的气象条件特征,实地监测并分析了颗粒物粒径分布、PM25组分以及在线源解析数据,使用国际上广泛使用的拉格朗日混合单粒子轨道模型(HybridSingleParticleLagrangianIntegratedTrajectoryModel,HYSPLIT)进行后向轨迹模拟,并采用嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS)分析此次污染过程的区域传输特征.通过对2018年1月18—22日发生于武汉市的重污染个例进行细致全面的诊断分析,以期为武汉市空气质量预报预警工作提供科学借鉴.关于HYSPLIT模式、NAQPMS模式的原理和使用方法参见文献[2021].2结果与讨论21气象条件分析1)天气形势分析2018年1月17—20日,武汉市高空500hPa为平直的西风气流,气流辐合,地面受高压控制,气压梯度小,风速小(图1),有利于污染物的积聚和累积.从探空图(图1)上可见,18日中层湿度较大,近地层偏北风力增强,有利于北路污染物的输送及积聚.19日中层仍维持较大湿度,低层以偏东风为主,边界层湿度较大且有弱的逆温,有利于污染物的维持.20日之后受弱冷空氣的影响,低层风力略增强,以东北偏东气流为主,中层湿度较大,利于污染的维持.在这种微风、高湿度、低层辐合以及较厚逆温层结的共同作用下,大气处于强静稳状态,污染物浓度逐渐升高,武汉市在20日污染物浓度达到了比较高的水平.20日夜间至21日白天,有弱冷空气自华北南下影响湖北省,在700hPa高空图上,21日上午武汉市位于高空槽前,受西南气流影响;下午到晚上随着高空槽过境,空中逐渐转为受强冷平流影响,850和925hPa均存在温度槽,干冷空气输入导致湿度下降,天气逐渐转晴,边界层升高,垂直扩散条件明显好转,空气质量迅速改善.2)气象要素分析1月16日凌晨、19日凌晨和21日白天有弱降水,其中19日凌晨降水略大,整体降雨量在0~3mm之间,降雨增加了近地层的相对湿度,促使污染期间均有大雾和霾的交替出现.18—19日地面气压迅速升高,地面风速明显增强,最高达到80m/s,区域污染传输至武汉,导致武汉PM25浓度的急剧上升.冷空气持续时间较短,输入作用大于风的稀释清除,冷锋过后浓度略有降低.高压控制下武汉市以下沉气流为主,不利于污染扩散.重污染时段的风速相对较小,是本地源和输送源共同作用最强的时段,能见度维持低值,起伏变化较小.21日午后武汉AQI迅速下降,从地面气象要素来看,极大风速在16时有一个短时增大,且相对湿度下降,可能相对湿度下降配合极大风速是AQI下降的原因(图1).22空气质量演变分析此次重污染过程是由于高浓度的PM25污染导致,由于区域大范围长时间维持静稳天气,大气扩散条件持续不利,我国中部及东部地区多个省份出现持续多天的重污染天气.1月17日,我国中东部地区的河南、山东以及江苏等地空气质量为重度污染级别,此时,湖北省和安徽省大部分地区空气质量为轻度污染水平,武汉市为附近区域污染最严重的城市,空气质量达到了中度污染,PM25质量浓度达到了118μg/m3.18—20日,地面由高压后部影响转为均压场控制,在偏北风或东北风作用下,将河南安徽等地污染物向湖北等地传输,地面气压梯度小,污染在此累积(图2);另外,18日晚间开始,武汉市出现了零星降水天气,湿度增大,有利于颗粒物的二次转化.至19日,湖北省中部地区均达到了重度及以上污染水平,武汉市为重度污染(PM25质量浓度达到159μg/m3),20日上午,受弱冷空气影響,河南中南部城市以及湖北中部城市如宜昌、荆门、随州等地空气质量变好,但由于地面随后一直为弱压场控制,风速较小,武汉市空气质量一直维持在重度污染水平.21日,高空槽过境,冷空气南下,区域内产生降水天气,湖北省东南部包括武汉市在内以及湖南等地重污染过程结束(图2).本次武汉的污染过程可分为3个阶段.18日0—20时为波动上升阶段,此阶段,逆温、高湿度以及低层辐合有利于污染物的积累,18日夜间地面风速明显增强,将附近区域污染物传输至武汉市,导致武汉市PM25浓度急剧升高,空气质量等级达到重度污染.期间CO、NO2浓度呈现出同步上升.18日20时—21日15时为污染持续阶段,高压控制下武汉市盛行下沉气流,地面风速小且近地面有逆温层结存在,扩散条件较差,PM25浓度比较稳定,城区PM25小时均值超过150μg/m3.21日15—22时为迅速下降阶段,随着高空槽过境,空中逐渐转为受强冷平流影响,干冷空气输入导致湿度下降,天气逐渐转晴,垂直扩散条件明显好转,空气质量迅速改善(图3).传输期间PM25中碳质组分和无机盐类的占比未发生明显变化,区域传输的污染来源与本地污染来源较为接近(图4).另外,根据对PM25的粒径监测结果表明,PM25与小粒径通道粒子数变化趋势一致,以05μm以下粒子为主,细颗粒物的浓度变化主要是由于PM25中细小粒子的数量变化导致.23污染来源及传输轨迹1)行业来源分析污染期间武汉市PM25主要来源为机动车、燃煤,分别占比3945%、3182%.工业工艺源、二次无机源、扬尘源占比依次为1153%、1054%和565%,生物质燃烧源和其他类占比不足1%(图5).18日0时—22日9时各污染源占比随PM25质量浓度有一定波动,但整体波动变化幅度在1%~2%,说明此次经过长时间、长距离的区域污染传输过程,区域传输PM25来源与本地PM25来源较为一致(图6).2)地区来源分析基于NAQPMS源解析结果(表1),17日,武汉本地的PM25占比最大,达3839%,外来源中,黄冈市的贡献最大,贡献率达1981%.随着污染的累积,外来源中河南地区贡献占比增大显著,18日到19日,贡献率由25%上升到32%,安徽地区的贡献比例也有一定程度的增大,由17日的2%左右上升至17%左右;而武汉本地贡献有所下降,分别为21%(18日)和24%(19日).20日,武汉本地PM25贡献比例最大,达到35%,途经河南和安徽地区的贡献比例降低明显.整体来看,此次武汉地区重污染主要是由于途经河南安徽等地的传输以及武汉本地排放共同作用导致.3)污染传输后向轨迹利用后向轨迹模式HYSPLIT4,分别计算了17日18时、18日18时和19日18时武汉市上空气流的72h后向输送轨迹.从图7气流的后向输送轨迹可以确定污染过程前期以及污染持续阶段气流的来源:污染过程前期(图7a),地面和高空均受到来自河南中部郑州、开封等城市的气流影响,在西北气流影响下(风速在4m/s以上),经许昌、漯河、驻马店、信阳市一线后,高空地面风速均降低至较低水平,黄冈武汉地区受到来自上游地区的传输以及本地不利气象条件的影响,污染开始累积;18—19日(图7b和图7c),高空转为东北气流,但地面始终受到来自河南南部城市的气团传输影响,且风力加大,在东北风影响下,将河南等地的污染物向武汉及周边地区传输,武汉地区地面和高空风速均较低,污染程度加重.外来传输以及本地的污染累积,导致了此次污染的发生.3结论结合气象条件变化特征,分析了2018年1月18—22日武汉市一次重污染过程的空气质量变化情况,并通过使用在线源解析、空气质量预报来源解析以及轨迹分析等方法,分析了此次污染过程武汉市PM25的污染来源情况,结果表明:此次污染过程与气象因素有较好的对应关系.高压控制配合逆温层结有利于本地污染物的积聚,大风加强区域间的污染物传输,两者共同造成了污染物的大量聚集,形成本次武汉地区的PM25浓度峰值.污染期间,武汉市PM25粒径以05μm以下为主.PM25主要行业来源为机动车、燃煤,北部的河南省、东北部的安徽省以及湖北省黄冈市的污染传输加重了本地的污染程度.2)气象要素分析1月16日凌晨、19日凌晨和21日白天有弱降水,其中19日凌晨降水略大,整体降雨量在0~3mm之间,降雨增加了近地层的相对湿度,促使污染期间均有大雾和霾的交替出现.18—19日地面氣压迅速升高,地面风速明显增强,最高达到80m/s,区域污染传输至武汉,导致武汉PM25浓度的急剧上升.冷空气持续时间较短,输入作用大于风的稀释清除,冷锋过后浓度略有降低.高压控制下武汉市以下沉气流为主,不利于污染扩散.重污染时段的风速相对较小,是本地源和输送源共同作用最强的时段,能见度维持低值,起伏变化较小.21日午后武汉AQI迅速下降,从地面气象要素来看,极大风速在16时有一个短时增大,且相对湿度下降,可能相对湿度下降配合极大风速是AQI下降的原因(图1).22空气质量演变分析此次重污染过程是由于高浓度的PM25污染导致,由于区域大范围长时间维持静稳天气,大气扩散条件持续不利,我国中部及东部地区多个省份出现持续多天的重污染天气.1月17日,我国中东部地区的河南、山东以及江苏等地空气质量为重度污染级别,此时,湖北省和安徽省大部分地区空气质量为轻度污染水平,武汉市为附近区域污染最严重的城市,空气质量达到了中度污染,PM25质量浓度达到了118μg/m3.18—20日,地面由高压后部影响转为均压场控制,在偏北风或东北风作用下,将河南安徽等地污染物向湖北等地传输,地面气压梯度小,污染在此累积(图2);另外,18日晚间开始,武汉市出现了零星降水天气,湿度增大,有利于颗粒物的二次转化.至19日,湖北省中部地区均达到了重度及以上污染水平,武汉市为重度污染(PM25质量浓度达到159μg/m3),20日上午,受弱冷空气影响,河南中南部城市以及湖北中部城市如宜昌、荆门、随州等地空气质量变好,但由于地面随后一直为弱压场控制,风速较小,武汉市空气质量一直维持在重度污染水平.21日,高空槽过境,冷空气南下,区域内产生降水天气,湖北省东南部包括武汉市在内以及湖南等地重污染过程结束(图2).本次武汉的污染过程可分为3个阶段.18日0—20时为波动上升阶段,此阶段,逆温、高湿度以及低层辐合有利于污染物的积累,18日夜间地面风速明显增强,将附近区域污染物传输至武汉市,导致武汉市PM25浓度急剧升高,空气质量等级达到重度污染.期间CO、NO2浓度呈现出同步上升.18日20时—21日15时为污染持续阶段,高压控制下武汉市盛行下沉气流,地面风速小且近地面有逆温层结存在,扩散条件较差,PM25浓度比较稳定,城区PM25小时均值超过150μg/m3.21日15—22时为迅速下降阶段,随着高空槽过境,空中逐渐转为受强冷平流影响,干冷空气输入导致湿度下降,天气逐渐转晴,垂直扩散条件明显好转,空气质量迅速改善(图3).传输期间PM25中碳质组分和无机盐类的占比未发生明显变化,区域传输的污染来源与本地污染来源较为接近(图4).另外,根据对PM25的粒径监测结果表明,PM25与小粒径通道粒子数变化趋势一致,以05μm以下粒子为主,细颗粒物的浓度变化主要是由于PM25中细小粒子的数量变化导致.23污染来源及传输轨迹1)行业来源分析污染期间武汉市PM25主要来源为机动车、燃煤,分别占比3945%、3182%.工业工艺源、二次无机源、扬尘源占比依次为1153%、1054%和565%,生物质燃烧源和其他类占比不足1%(图5).18日0时—22日9时各污染源占比随PM25质量浓度有一定波动,但整体波动变化幅度在1%~2%,说明此次经过长时间、长距离的区域污染传输过程,区域传输PM25来源与本地PM25来源较为一致(图6).2)地区来源分析基于NAQPMS源解析结果(表1),17日,武汉本地的PM25占比最大,达3839%,外来源中,黄冈市的贡献最大,贡献率达1981%.随着污染的累积,外来源中河南地区贡献占比增大显著,18日到19日,贡献率由25%上升到32%,安徽地区的贡献比例也有一定程度的增大,由17日的2%左右上升至17%左右;而武汉本地贡献有所下降,分别为21%(18日)和24%(19日).20日,武汉本地PM25贡献比例最大,达到35%,途经河南和安徽地区的贡献比例降低明显.整体来看,此次武汉地区重污染主要是由于途经河南安徽等地的传输以及武汉本地排放共同作用导致.3)污染传输后向轨迹利用后向轨迹模式HYSPLIT4,分别计算了17日18时、18日18时和19日18时武汉市上空气流的72h后向输送轨迹.从图7气流的后向输送轨迹可以确定污染过程前期以及污染持续阶段气流的来源:污染过程前期(图7a),地面和高空均受到来自河南中部郑州、开封等城市的气流影响,在西北气流影响下(风速在4m/s以上),经许昌、漯河、驻马店、信阳市一线后,高空地面风速均降低至较低水平,黄冈武汉地区受到来自上游地区的传输以及本地不利气象条件的影响,污染开始累积;18—19日(图7b和图7c),高空转为东北气流,但地面始终受到来自河南南部城市的气团传输影响,且风力加大,在东北风影响下,将河南等地的污染物向武汉及周边地区传输,武汉地区地面和高空风速均较低,污染程度加重.外来传输以及本地的污染累积,导致了此次污染的发生.3结论结合气象条件变化特征,分析了2018年1月18—22日武汉市一次重污染过程的空气质量变化情况,并通过使用在线源解析、空气质量预报来源解析以及轨迹分析等方法,分析了此次污染过程武汉市PM25的污染来源情况,结果表明:此次污染过程与气象因素有较好的对应关系.高压控制配合逆温层结有利于本地污染物的积聚,大风加强区域间的污染物传输,两者共同造成了污染物的大量聚集,形成本次武汉地区的PM25浓度峰值.污染期间,武汉市PM25粒径以05μm以下为主.PM25主要行业来源为机动车、燃煤,北部的河南省、东北部的安徽省以及湖北省黄冈市的污染传输加重了本地的污染程度.2)气象要素分析1月16日凌晨、19日凌晨和21日白天有弱降水,其中19日凌晨降水略大,整体降雨量在0~3mm之间,降雨增加了近地层的相对湿度,促使污染期间均有大雾和霾的交替出现.18—19日地面气压迅速升高,地面风速明显增强,最高达到80m/s,区域污染传输至武汉,导致武汉PM25浓度的急剧上升.冷空气持续时间较短,输入作用大于风的稀释清除,冷锋过后浓度略有降低.高压控制下武汉市以下沉气流为主,不利于污染扩散.重污染时段的风速相对较小,是本地源和输送源共同作用最强的时段,能见度维持低值,起伏变化较小.21日午后武汉AQI迅速下降,从地面气象要素来看,极大风速在16时有一个短时增大,且相对湿度下降,可能相对湿度下降配合极大风速是AQI下降的原因(图1).22空气质量演变分析此次重污染过程是由于高浓度的PM25污染导致,由于区域大范围长时间维持静稳天气,大气扩散条件持续不利,我国中部及东部地区多个省份出现持续多天的重污染天气.1月17日,我国中东部地区的河南、山东以及江苏等地空气质量为重度污染级别,此时,湖北省和安徽省大部分地区空气质量为轻度污染水平,武汉市为附近区域污染最严重的城市,空气质量达到了中度污染,PM25质量浓度达到了118μg/m3.18—20日,地面由高压后部影响转为均压场控制,在偏北风或东北风作用下,将河南安徽等地污染物向湖北等地传输,地面气压梯度小,污染在此累积(图2);另外,18日晚间开始,武汉市出现了零星降水天气,湿度增大,有利于颗粒物的二次转化.至19日,湖北省中部地区均达到了重度及以上污染水平,武汉市为重度污染(PM25质量浓度达到159μg/m3),20日上午,受弱冷空气影响,河南中南部城市以及湖北中部城市如宜昌、荆门、随州等地空气质量变好,但由于地面随后一直为弱压场控制,风速较小,武汉市空气质量一直维持在重度污染水平.21日,高空槽过境,冷空气南下,区域内产生降水天气,湖北省东南部包括武汉市在内以及湖南等地重污染过程结束(图2).本次武汉的污染过程可分为3个阶段.18日0—20时为波动上升阶段,此阶段,逆温、高湿度以及低层辐合有利于污染物的积累,18日夜间地面风速明显增强,将附近区域污染物传输至武汉市,导致武汉市PM25浓度急剧升高,空气质量等级达到重度污染.期间CO、NO2浓度呈现出同步上升.18日20时—21日15时为污染持续阶段,高压控制下武汉市盛行下沉气流,地面风速小且近地面有逆温层结存在,扩散条件较差,PM25浓度比较稳定,城区PM25小时均值超过150μg/m3.21日15—22时为迅速下降阶段,随着高空槽过境,空中逐渐转为受强冷平流影响,干冷空气输入导致湿度下降,天气逐渐转晴,垂直扩散条件明显好转,空气质量迅速改善(图3).传输期间PM25中碳质组分和无机盐类的占比未发生明显变化,区域传输的污染来源与本地污染来源较为接近(图4).另外,根据对PM25的粒径监测结果表明,PM25与小粒径通道粒子数变化趋势一致,以05μm以下粒子为主,细颗粒物的浓度变化主要是由于PM25中细小粒子的数量变化导致.23污染来源及传输轨迹1)行业来源分析污染期间武汉市PM25主要来源为机动车、燃煤,分别占比3945%、3182%.工业工艺源、二次无机源、扬尘源占比依次为1153%、1054%和565%,生物质燃烧源和其他类占比不足1%(图5).18日0时—22日9时各污染源占比随PM25质量浓度有一定波动,但整体波动变化幅度在1%~2%,說明此次经过长时间、长距离的区域污染传输过程,区域传输PM25来源与本地PM25来源较为一致(图6).2)地区来源分析基于NAQPMS源解析结果(表1),17日,武汉本地的PM25占比最大,达3839%,外来源中,黄冈市的贡献最大,贡献率达1981%.随着污染的累积,外来源中河南地区贡献占比增大显著,18日到19日,贡献率由25%上升到32%,安徽地区的贡献比例也有一定程度的增大,由17日的2%左右上升至17%左右;而武汉本地贡献有所下降,分别为21%(18日)和24%(19日).20日,武汉本地PM25贡献比例最大,达到35%,途经河南和安徽地区的贡献比例降低明显.整体来看,此次武汉地区重污染主要是由于途经河南安徽等地的传输以及武汉本地排放共同作用导致.3)污染传输后向轨迹利用后向轨迹模式HYSPLIT4,分别计算了17日18时、18日18时和19日18时武汉市上空气流的72h后向输送轨迹.从图7气流的后向输送轨迹可以确定污染过程前期以及污染持续阶段气流的来源:污染过程前期(图7a),地面和高空均受到来自河南中部郑州、开封等城市的气流影响,在西北气流影响下(风速在4m/s以上),经许昌、漯河、驻马店、信阳市一线后,高空地面风速均降低至较低水平,黄冈武汉地区受到来自上游地区的传输以及本地不利气象条件的影响,污染开始累积;18—19日(图7b和图7c),高空转为东北气流,但地面始终受到来自河南南部城市的气团传输影响,且风力加大,在东北风影响下,将河南等地的污染物向武汉及周边地区传输,武汉地区地面和高空风速均较低,污染程度加重.外来传输以及本地的污染累积,导致了此次污染的发生.3结论结合气象条件变化特征,分析了2018年1月18—22日武汉市一次重污染过程的空气质量变化情况,并通过使用在线源解析、空气质量预报来源解析以及轨迹分析等方法,分析了此次污染过程武汉市PM25的污染来源情况,结果表明:此次污染过程与气象因素有较好的对应关系.高压控制配合逆温层结有利于本地污染物的积聚,大风加强区域间的污染物传输,两者共同造成了污染物的大量聚集,形成本次武汉地区的PM25浓度峰值.污染期间,武汉市PM25粒径以05μm以下为主.PM25主要行业来源为机动车、燃煤,北部的河南省、东北部的安徽省以及湖北省黄冈市的污染传输加重了本地的污染程度.。
武汉城市湖泊汞的迁移与富集
面 水汞 , 解吸 附后 向湖水扩 散 而产 生二 次污染 。湖 水 汞被鱼 吸 收 而产 生 生物 富 集。从 而得 出湖 水一 界 面 经
水一 孔 隙水一 沉积 物 、 湖水一 鱼 的 两种 富集机 制 。
关键词 : 武汉 ; 市湖泊 ; ; 城 汞 沉积 柱 ; 隙水 ; 孔 迁移 中图分 类号 : 54 ) 2 ( 文献 标识 码 : A 文章 编 号 :04 63(070 -04 0 10 —93 20 )304 -4
M i r to a nrc m e to e c r r m ba a e n W u a g a n nd e ih n fm r u y f o ur n l k si i h n
S i-e, I i ha, IN n- MAZ e-oe, I i 2 UQul Q f u JA GJ g d, hndn N a 【 S- t i y Qn
苏秋克 祁士华 蒋敬业2马振东2倪 , , , ,
(. 1 中国地质 大学 环境学 院, 湖北 武汉
倩2
4 07 ) 304
407 ; . 304 2 中国地质 大学地球科学学院 , 湖北 武汉
武汉市典型企业排放烟气中汞含量的调查
武汉市部分企业排放烟气中汞含量的调查摘要:燃煤企业排放烟气中的汞对大气环境有严重影响,对排放烟气中的汞进行监测以掌握汞排放的数据,是我国制定汞减排目标和确定工艺路线的基础。
吸附管法由于设备便携且操作简单,适用于中小型电厂汞排放的监测以及与汞在线监测系统的对比及校正。
此次调查在武汉市内选取四家典型企业作为采样点,共采集了144个样品,测试结果表明,四家企业排放烟气中汞的含量从0.96 μg/m3至22.59 μg/m3不等,不同类型企业在汞的排放上差别较大,且同一企业不同时间排放也有一定的区别。
关键词:烟气;汞含量;吸附管;武汉市;企业在国家环境监测“十二五”规划中,已明确指出要加强对燃煤电厂汞排放的监测。
《火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》已于2012年1月1日实施,其中规定自2015年1月1日起,燃煤锅炉执行汞及其化合物污染物排放限值0.03 mg/m3 (30μg/m3) 的标准。
国家环境保护部更是要求电力行业高度重视大气汞污染防治,已在五大电力集团开展燃煤电厂大气汞污染试点监测工作。
中国燃煤电厂及相关企业汞的排放研究刚刚起步,有系统测试的企业较少,加之中国燃用煤种品种较多,各企业烟气净化效率差别较大,因此目前各报道中关于中国燃煤电厂汞的排放量很不准确,不同科研机构估算值也各不相同。
为了了解小型电厂以及相关企业自备电厂排放烟气中汞的含量,于2011年10月至12月间开展了部分典型企业排放烟气中汞含量的专题调查。
1.调查与试验方法1.1 方法原理烟气中汞的采样及测试参照美国环保署(EPA)方法30B中汞的采集分析方法,利用汞吸附管采集烟气中的汞后,再利用热解-原子吸收(AAS)法进行分析测试。
方法30B测量的是在一段时间内累积的汞排放量。
将吸附剂填充在吸附管内,当烟气流经时其中的汞被捕获,一段时间后取出吸附管,用分析仪器进行分析,进而得到汞的含量。
采样流程图如图1所示:图1. 典型汞吸附管采样系统示意流程图1.2 采样地点和仪器设备为了了解中小型热电厂以及企业自备电厂烟气排放中汞含量,在武汉市内选取了四家典型企业,分别为某钢铁集团自备电厂、洪山区某小型热电厂、某纸业集团自备电厂、某有机合成化工厂自备电厂这四家企业。
汞在不同粒径大气颗粒物中的分布
2004年5月7日收稿. 3973项目(2003CB415003)和中国科学院知识创新项目(KZCX 32SW 2424)资助.汞在不同粒径大气颗粒物中的分布3王章玮 张晓山 张 逸 权建农(中国科学院生态环境研究中心,北京100085)摘 要 采用DF G 21型五段分级采样装置及冷蒸汽原子荧光法,对北京市冬、春、夏和秋季不同粒径大气颗粒物(分别为≤111μm ,111—210μm ,210—313μm ,313—710μm 和≥710μm )中的汞进行分析.结果表明:北京大气颗粒物中汞的浓度在0160—3195ng ・m -3之间,冬季平均浓度为2185ng ・m -3,远大于其它季节;大气颗粒物中的汞呈双峰分布,在≤111μm 的细颗粒和粗粒径处各有一峰值;北京大气颗粒物中的汞主要分布在≤111μm 的细颗粒中,不同粒径颗粒物中汞的分布随季节变化而变化,冬季各粒径颗粒物中汞的浓度比其它季节高;大气颗粒物中汞的质量中值粒径(MMD )冬季为0171μm ,其它季节均大于110μm ;北京大气颗粒物中的汞至少有50%可进入人体呼吸系统,且冬季最为严重.关键词 汞,大气颗粒物,粒径,分布. 大气环境中存在不同形式的汞化合物,它们在传输和沉降过程中具有不同物理和化学特性[1].单质汞在大气中停留时间长达几个月甚至两年;颗粒态汞的停留时间仅为3—5天,其传输的距离主要由颗粒物的粒径及质量决定[2],颗粒物的粒径不同,在大气中传输的距离不同,其通过干、湿沉降从大气中的清除过程也不同,从而对汞在大气中的循环和分布,尤其对汞在陆地生态系统与水生生态系统中的沉降起着重要的影响.因此对汞在不同粒径大气颗粒物中分布特征的研究显得尤为重要. 本文通过采集北京市区不同粒径大气颗粒物样品,用冷蒸汽原子荧光法测定样品中汞的浓度,分析了不同季节大气颗粒物中汞的污染及分布规律.1 实验部分111 样品的采集 采用HV 21000型大流量TSP 采样器,配有DF G 21型五段多孔冲击分级器采集大气颗粒物样品,其粒径分布为:≤111μm (F5),111—210μm (F4),210—313μm (F3),313—710μm (F2)和≥710μm (F1),各级段50%收集效率切割粒径值的选择基本与“ISO 标准”中呼吸道主要部位沉积粒径的中位径相接近,分级粒径范围及卫生意义为:≥710μm 颗粒物大多数被人体阻止在体外,710—313μm 范围的颗粒物可穿透滞留在人体呼吸道,313—210μm 之间的颗粒物能穿透滞留在人体支气管,210—111μm 能穿透滞留在支气管末梢,≤111μm 能穿透滞留在人体肺泡上. 于2003年1月(冬)、4月(春)、7月(夏)和10月(秋)在中国科学院生态环境研究中心楼顶采集不同粒径的大气颗粒物样品,采样高度离地15米,采样时气体流量566L ・min -1,采样月内上、下旬各采集一次样品,每次持续48h ,采样用滤膜为玻璃纤维滤膜,此滤膜在使用前需在马弗炉内450℃灼烧5h ,以减少空白对测定的影响,采样后滤膜用铝铂包好,立即置于-20℃保存,待分析.112 样品的分析 样品采集后,取一定面积的采样滤膜,加入高锰酸钾2硫酸2过硫酸钾混合氧化剂溶液,超声萃取30min ,放置过夜,使附着在颗粒物上的各种形态的汞均被氧化为高价态,用盐酸羟胺还原过量的氧化剂,以0105%的K BH 4和215%的HNO 3为载流,冷蒸汽原子荧光测定样品中的汞.2 结果与讨论第24卷 第1期2005年 1月环 境 化 学ENV IRONM EN TAL CHEM ISTR Y Vol.24,No.1January 2005211 北京大气总悬浮颗粒物(TSP )中的汞 将五级颗粒物样品中汞的浓度进行加和处理,得到大气总悬浮颗粒物(TSP )中汞的浓度.不同季图1 不同季节TSP 中汞的浓度g 11 The concentration of mercury in TSP for different seas ons 节北京大气总悬浮颗粒物中汞的浓度变化情况示于图11采样期间TSP 中汞的浓度在0160—3195ng ・m -3之间,冬季TSP 中汞的平均浓度为2185ng ・m -3,远大于其它季节,这与北京冬季采暖密切相关,虽然北京市对采暖用燃料进行改革,但大部分采暖仍以烧煤为主,煤中的汞是大气中汞污染的重要来源.从表1各地区大气总悬浮颗粒物中汞浓度的比较可以看出,北京大气TSP 中汞的浓度与重庆基本一致,与长春、底特律及北美城区水平相当,但远远高出背景地区大气颗粒物中的汞浓度,表明北京大气已受到一定程度汞的污染.表1 各地区大气TSP 中汞浓度的比较(ng ・m -3)T able 1 Compare of concentration of mercury in TSP for different areas地 点年 份范 围平 均出 处北美地区1993—199401015—1120—[5]底特律19950112—01550138[6]重庆1996018—518—[4]长春1999—200001022—1198401303[3]背景地区1993—199401001—01086—[5]北京20030160—31951129本文212 不同粒径大气颗粒物中汞的分布特征 不同季节不同粒径大气颗粒物中汞的浓度示于图2.从图2可见,汞在不同粒径大气颗粒物中的浓度随季节而发生变化.冬季≤111μm 颗粒物中汞的浓度为1154ng ・m -3,分别是春、夏和秋季的513,519和610倍;从其它各粒径来看,冬季颗粒物中汞的浓度也比春、夏和秋季相应粒径中汞的浓度高,但不如≤111μm 颗粒物的明显,可见冬季大量的燃煤对不同粒径颗粒物中的汞均有影响,其中对≤111μm 的颗粒物影响最明显,煤燃烧时主要排放<110μm [6]的细颗粒物,同时011—110μm 的细粒子在大气中停留时间长且能够进行长距离的传输[7],北京冬季盛行西北风可能导致北京以北地区燃煤采暖排放的细粒子长距离传输,这也是北京地区冬季大气细粒子中汞浓度高的原因之一.从图2还可看出,除了冬季,春季各粒径颗粒物中汞的浓度比夏和秋季高,尤其是春季(≥710μm 和111—210μm ),这是由于北京春季风沙大、地面扬尘多,且春季部分居民继续燃煤取暖造成的. 另外,不同季节大气颗粒物中汞均呈双峰分布,尤其冬、秋季这一分布规律更明显,这与Keeler G [5]和Pirrone N [6]等的研究一致,这一现象也可以从图3不同粒径颗粒物中汞百分浓度看出.不同季节大气颗粒态汞主要分布在≤111μm 的颗粒中,其不同粒径颗粒态汞占总量的比例随季节而发生变化,冬季大气颗粒态汞主要分布在≤111μm 的细颗粒,其次是≥710μm 颗粒,所占百分比分别为5411%和1419%;春季大气颗粒态汞则分散在粗细颗粒上,不同粒径汞百分浓度差别不明显,≤111μm 的细颗粒仅占2814%,略高于其它粒径;夏季主要分布在≤210μm 的颗粒物中,占其总量的5517%;秋季以≤111μm 和313—710μm 为主,分别占3913%和2312%1这一分布规律可能与不同季节汞的排放源及空气扩散条件有关. 表2是不同季节≤210μm 颗粒物中汞的浓度及百分比.根据表2的结果可知,≤210μm 可吸入 1期王章玮等:汞在不同粒径大气颗粒物中的分布73 颗粒物中汞的浓度在0129—1193ng ・m -3之间,冬季最高,占全年PM 210的6211%,表明冬季北京大气可吸入颗粒物中汞的污染严重;不同季节≤210μm 的颗粒物中,汞占总悬浮颗粒物中汞的比例不一样,冬季最高为6716%,其它季节均在50%左右.这表明北京大气颗粒物中的汞至少有50%可进入人体呼吸系统.图2 不同季节不同粒径大气颗粒物中汞的浓度Fig 12 The concentration of mercury indifferent size particlesfor four seasons 图3 不同粒径颗粒物中汞的百分浓度Fig 13 Fractional concentration of mercury in different diameter airborne particles表2 不同季节≤210μm 颗粒物中汞的浓度及百分比T able 2 Concentration of mercury and propotion in ≤210μm particles for different seasons冬春夏秋PM 210/ng ・m -31193015101380129PM 210/TSP/%6716491255174614全年平均百分比/%621116141213913213 大气颗粒物中汞的富集特征 将汞在不同粒径颗粒物中的累计百分数与颗粒物空气动力学直径的自然对数进行线性回归计算,可获得很好的一系列的直线,其相关系数在01995以上(表3),表明在不同季节里大气颗粒物中汞与粒径的自然对数呈正态分布1大气颗粒物中的污染物在人体呼吸系统内主要沉积部位和沉积量与颗粒物的质量中值直径(MMD )有关,MMD 可以很好的反映污染物在颗粒物中的集中趋势,由表3可知,在冬季颗粒物中汞的MMD =0171μm ,与Keeler 对底特律大气颗粒物中的汞基本一致,其它季节的MMD >110μm ,更进一步说明冬季颗粒物中的汞主要富集在<110μm 的细粒子中,而其它季节则分散在各粒径中. 从离散度(σg )来看,各季节σg 基本一致,无明显变化,这表明采样期间采样点周围无点排放源的影响,大气颗粒物中汞的来源主要是携带汞污染物的气溶胶不断扩散和输送所致.表3 不同季节大气中颗粒态汞随粒径回归关系T able 3 Regression coefficient on different size distribution of ambient particles季节r Y =aln x +b MMD/μm σg /μm 冬019969Y =016799ln x -01022701712108春019954Y =017663ln x -01487511891131夏01999Y =0173ln x -01391911721137秋019989Y =015474ln x -011426113011833 结 论 北京大气颗粒物中汞的浓度在0160ng ・m -3—3195ng ・m -3之间,冬季颗粒物中汞的平均浓度为2185ng ・m -3,远大于其它季节1不同季节大气颗粒态汞主要分布在≤111μm 的颗粒中,其不同粒径74 环 境 化 学24卷颗粒态汞占总量的比例随季节而发生变化;冬季不同粒径中汞浓度均大于其他季节,尤其是≤110μm 的细颗粒,春季也略比夏、秋季高;大气颗粒物中汞均呈双峰分布,在≤111μm 的细颗粒和粗粒径处各有一峰值,冬、秋季这一分布规律更明显;冬季MMD =0171μm ,其它季节MMD 均大于110μm ;不同季节大气颗粒物中汞来源主要是携带汞污染物的气溶胶不断扩散和输送所致;北京大气颗粒物中汞至少有50%可进入人体呼吸系统,且冬季最为严重1参 考 文 献[1] Dean W Boening ,Ecological Effects ,Transport ,and Fate of Mercury :A G eneral Review.Chemosphere ,2000,40∶1335—1351[2] William H Schroeder ,John Munthe ,Atmospheric Mercury —An Overiew.A t mospheric Envi ronment ,1998,32∶809—822[3] 方凤满,王启超,长春市大气颗粒汞污染特征及影响因子分析.环境科学学报,2001,21(3)∶368—372[4] 王定勇,李孝华,重庆大气汞初步调查.重庆环境科学,1996,18(4)∶59—62[5] K eeler G ,Particulate Mercury in the Atmosphere :Its Significance ,Transport ,Transformation and Sources.W ater ,A i r and SoilPoll ution ,1995,80(1/4)∶159—168[6] Pirrone N ,G linsorn G ,K eeler G ,Ambient Levels and Dry Deposition Fluxes of Mercury to Lakes Huron ,Eric and St.Clair.W ater ,A i r and Soil Poll ution ,1995,80∶179—188[7] Andreae M ,Andreae T ,Annegarn H et al ,Airborne Studies Aerosol Emission From Savanna Fires in Southern Africa ,2,Aerosolchemical composition.J.G eophysical Research ,1998,103∶32119—32129PARTICL E SIZE DISTRIBUTIONS OF ATMOSPHERICMERCUR Y IN BEIJ NGW A N G Zhang 2wei ZHA N G Xiao 2shan ZHA N G Yi Q UA N Jian 2nong(Research Center for Eco 2Environment Sciences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing ,100085)ABSTRACT Mercury on different diameter airborne particles (≤111μm ,1.1—210μm ,210—313μm ,313—710μm 和≥710μm )were determined with cold vapor atomic fluorescence in different seasons in Beijing.The results were showed that the concentration of particulate Hg was 0160—3195ng ・m -3,and mean con 2centration was 2185ng ・m -3in winter ,which much higher than the other seasons.The distribution of particulate Hg was bimodal with an obvious fine and coarse mode.The main part of atmospheric particulate mercury was distributed fine particles (≤111μm ),and the percent of mercury in different diameter to that in total particulate matter was change with seasons ,and in winter the concentration of mercury in dif 2ferent sizes was highest of all seasons.The value of mass media diameter (MMD )of particulate mercury in winter was 0171μm ,and that was more than 110μm in other seasons.There was no less than 50%of particulate mercury can inhale into human body ,especially in winter. K eyw ords :mercury ,atmospheric particles ,particle size ,distribution. 1期王章玮等:汞在不同粒径大气颗粒物中的分布75 。
武汉市空气中^(210)Po、^(210)Pb活度浓度分布及来源评估
等 项 目 ,而 放射 性核 素监测 还处于起步 阶段。美 国保健物理协会(H P S )认 为[2],通过气溶胶吸人 的放射性核素造成的辐射剂量占人体总剂量的 7 3 % 。气 溶 胶 中 关 键 天然 放射 性 核素 21°P b 和21° P o 对人体的剂量贡献不可忽视。
本 课 题 将 采 集 的 2 0 1 9 年 1 月 至 12 ;] 武汉 市 国 控 点 大 气 气 溶 胶 样 ,参 考 相 关 分 析 标 准 分 别对21°P b 、21°P 〇进 行 分 析 ,研 究 大 气 气 溶 胶 中 21°P b 、21°P 〇的 放 射 性 活 度 水 平 。针 对 武 汉 市 21°P b 、21° P o 的 放 射 性 活 度 水 平 高 于 U N S C E A R 2 00 0 年 报 告 书 推 荐 值 的 情 况 ,对21°P b 、 21°Po 与 P M 2.5、P M 10 因 素 的 相 关 性 ,21°P o 、21° P b 活 度 浓 度 相 关 性 进 行 了 分 析 ,探 究大 气 气 溶 胶中m p b 、^ P o 的 来 源 ,以 期 对 今 后 放 射 性 污
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图 1 汉市气溶胶中21°P b 平行双样分析结果(mBq/m3)
2. 2 大 气 中 21°Po 采集样品做平行双样分析,分 析 结 果 见 图 2 。
化 学 回 收 率 在 80. 8 % 〜9 8 . 0 % 。
1 . 3 气溶胶2l°P o 分析
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第22卷特刊 2008年12月资源环境与工程R e s o u r c e s E n v i r o n m e n t &E n g i n e e r i n g V o l .22.S e p .D e c .,2008收稿日期:2008-11-11作者简介:项剑桥(1969-),男,工程师,化探专业,从事区域地球化学及环境地球化学工作。
E -m a i l :w k y x j q @s i n a .c o m武汉城区大气汞分布特征及来源分析项剑桥,刘 刚(湖北省地球物理勘察技术研究院,湖北武汉 430056)摘 要:汞蒸气为无色无味,比空气重7倍,通过呼吸和皮肤进入人体危害身体健康。
通过对武汉城区的大气汞进行系统的采样和分析,对该区大气汞空间分布特征进行了总结,武汉市区大气汞异常分布特征为在住房密集、人口密度较大的老城区、商业区空气流动不畅,土壤中热释汞气不易扩散形成异常;工业区特别是小型工厂分布密集区,生产工艺简陋,废水、废气、废物排放不规范形成异常;铁路沿线及交通枢纽区污染严重。
在各功能区中大气汞的平均含量表现为新居民区>工业区>烟尘分布区>老居民区>化工工业区。
城市汞气污染主要来源为土壤释汞、工业、生产生活燃料(燃煤)、交通运输、地表水体释汞等。
关键词:武汉;大气汞;来源;地球化学评价中图分类号:X 511 文献标识码:A 文章编号:1671-1211(2008)S 4-0027-040 引言汞是一种特殊的金属,在原生矿物阶段呈红色,是唯一在常温下即可蒸发的金属,其蒸气无色无味,比空气重7倍。
汞及其化合物毒性都很大,特别是汞的有机化合物毒性更大。
鱼在含汞量0.01~0.02m l /g 的水中生活就会中毒;人若食用0.1g 汞就会中毒致死。
通过呼吸道和皮肤是大气汞及其化合物侵入人体的重要途径之一,当汞进入人体后,即集聚于肝、肾、大脑、心脏和骨髓等部位,造成神经性中毒和深部组织病变,引起疲倦,头晕、颤抖、牙龈出血、秃发、手脚麻痹、神经衰弱等症状,甚至会出现精神混乱,进而疯狂痉挛致死。
汞的毒性是积累性的,往往要几年或十几年才能反应出来[1]。
2002年通过对武汉城区部分地段采样分析,整个城区大气中的H g 的平均含量为15.9n g /m 3,各环境区中,厂区的大气汞量为24.3n g /m 3,中心城区的大气汞量为7.24n g /m 3,居民区的大气汞量为18.6n g /m 3,显然各环境区大气中的汞的蓄积量表现为厂区>居民区>中心城区[2]。
近年来随着城市的改造,工商业快速发展,废弃物总量的上升,使得城区的大气中汞含量逐渐升高,并不易扩散,严重地影响了人的身体健康。
1 工作布置和样品分析1.1 工作布置本次工作在武汉市居住较为密集、工商业发达的中心城区选取440k m 2范围,以1k m 2为基本采样单元格进行系统采样。
采样密度为1点/k m 2,在大气汞含量高值区加密到4点/k m 2,共采集大气汞样品632件(点)。
1.2 样品采集由于汞的升华受温度的控制,因此野外作业均在夏天炎热高温季节上午9点以后的晴天进行,下午5点之前结束。
采集时在离地表50~80c m 高度用捕汞管采抽大气,大气经过捕汞管时汞气被金丝所吸附而被收集(图1),采样当天早晨将捕汞管放入热解炉用900℃高温下脱汞,野外采样时抽气10m i n ,流量为2L /m i n ,即抽取20L 大气。
每天采集一件平行样品。
图1 大气汞采样示意图1.3 样品测试汞气测量采用X G -5Z A 塞曼测汞仪,每天测试之前首先进行了仪器的调试,待仪器稳定后,抽取5μL 、10μL 、20μL 、40μL 饱和汞蒸汽制备工作曲线,然后根据操作规程进行样品测试,在样品做到一半左右插入标准饱和汞蒸汽进行检验校正,确保样品分析的可靠性。
捕汞管采集的样品均在当晚进行测试。
鉴于汞气样品测试的不可重复性,分析质量的控制主要是采取插入标准样(密闭环境下的饱和汞蒸气样品,其浓度与温度成对应关系)和采集平行样,本次样品测试平行样相对误差R E 最高为27.5%、最低为6.2%,均未超过50%,满足气体样品分析准确度要求。
2 分布特征和规律2.1 大气中汞气含量空间分布特征武汉市大气中汞气平均含量为14.77n g /m 3,最大值99.93n g /m 3,最小值1.84n g /m3[3];低背景—低含量区分布于汉阳墨水湖—四新农场、汉口古田地区、东湖—严西湖等地区,高背景—高含量区分布于汉口堤角—汉西车站—航空路—武汉港、武昌黄鹤楼—鲁巷、徐东大道—厂前路等中心城区、商业交通枢纽区,在武昌南站最高,特别是在京广铁路沿线及武汉钢铁公司呈较为明显的高含量分布,在城市边缘及东湖—马鞍山一带为背景分布。
见图2。
图2 武汉市城区大气汞地球化学图1.≤8.0n g /m 3;2.8.0~12.5n g /m 3;3.12.5~20.0n g /m 3;4.20.0~50.0n g /m 3;5.≥50.0n g /m 3;6.长江。
2.2 大气汞异常特征和规律居住区大气汞污染阀值到目前为止没有明确的划分标准,但从资料显示来看在居住区大气汞的背景平均含量一般在7~10n g /m 3左右,根据本次调查结果,将武汉市的大气汞异常按下列含量间隔进行了划分。
负异常区:大气汞含量<7n g /m 3,其代表意义为空气中含汞量较低,为大气汞的洁净区;背景区:大气汞含量7~15n g /m 3,表示在城市空气中含汞量接近背28资源环境与工程2008年 景平均值及国内大气汞的背景参考值;异常区:大气汞含量15~20n g /m 3,表示在城市空气中含汞量已经偏高,应引起警觉的地区;强异常区:大气汞含量20~40n g /m 3,表示在城市空气中含汞量较高,对居民身体健康已经构成威胁的地区;极强异常区:大气汞含量≥40n g /m 3,城市空气中含汞量极高,严重威胁到居民身体健康的地区,应采取必要的措施进行治理。
各级异常区所占面积与总面积百分比见图3。
图3 各类异常区面积百分比饼图根据上述标准异常—极强异常区分布在汉口的江岸车站、汉西车站、航空路西、武汉港(汉正街),武昌的小东门—农机学校、长江有线电厂、徐东大道—冶金大道、武钢南部—武东车站,在武汉市古田地区、四新地区(武汉新区)、东湖地区以及中山公园附近为气汞的负异常区,其它大部分地区为背景区。
其明显的规律是在车站码头、电线厂区、老城区居民密集地形成汞气异常,而在休闲区、化工制药厂区一般为负异常或背景异常。
汞气异常的总体特征表现为:在住房密集、人口密度较大的老城区、商业区空气流动不畅,土壤中热释汞气不易扩散形成异常;工业区特别是小型工厂分布密集区,生产工艺简陋,废水、废气、废物排放不规范形成异常;铁路沿线及交通枢纽区污染严重。
2.3 大气汞在各环境功能区的分布城市按所承担的功能不同,其环境特点是有一定差异的,根据遥感地质解译及实地调查结果,对城市进行了不同环境功能区的划分(表1)。
从不同功能区分别统计大气中汞含量的平均值来看,最高的是地表裸露面积相对较大,土壤释汞易于进入大气的新居民区,其次是工业区及烟尘分布区、老居民区,在化工工业区则较低。
需要指出的是城市的各环境功能区是没有绝对界限的,往往是相互交叉融合的,特别对于气体的分布来看,其流动性更大,有时采样点的汞气含量并不一定完全依附于采样点的环境区。
表1 各功能区大气汞含量平均值环境功能区统计点数平均值/(n g ·m -3)老居民区11812.24新居民区6418.64烟尘分布区2812.29化工工业区46.64工业区1313.23种植区7813.45行政区2212.142.4 大气汞分布受控因素分析汞的人为污染来源包括工业制造(如气压表、温度计、汞真空泵、日光灯)、颜料(如朱砂、辰砂及硫化汞红色颜料、印泥)、农药(如西力生、赛力散)、矿物燃料及有色金属冶炼过程中的矿石含汞(如硫化汞)等,汞的自然来源主要包括火山与地热活动、土壤释汞、自然水体释汞、植物表面的蒸腾作用、森林火灾等。
对于城市汞气污染来说其主要来源为土壤释汞、工业、生产生活燃料(燃煤)、交通运输、地表水体释汞等。
土壤热释汞:毋容置疑土壤中汞在一定条件下可以通过升华进入大气,是大气中汞的主要来源,L i n d q v i s t 等估算自然过程向大气的年排放汞量为3000t (变化范围为2000~9000t ),其中从土壤的释放量为700t ,但最近的研究认为这仍然可能被低估了。
但通过此次工作土壤与大气中汞的异常区在空间上对应关系并不十分明显(图4),两者的相关系数仅为0.167,其原因可能是:受地温和气温的影响,大气中汞的含量与地温及气温成正比关系,汞在0℃时开始升华,气温愈高,升华愈快愈多,每增加10℃升华速度约增加1.2~1.5倍,空气流动时升华更多,因此土壤中汞在高温下更易进入大气,这就是要求在高温季节进行气汞测量的原因,在实际工作中,武汉市汉阳墨水湖—四新农场低背景—低含量区的形成一方面与土壤背景含量低有关,另一方面与当时测量时温度偏低有一定的关系;受地表漏口泄漏排放的影响,主城区内地表基本上被水泥、沥青路面、建筑物、绿地所覆盖,一旦在城市改造过程中进行开挖等工程施工会形成漏口效应,土壤中的汞气会集中地从开口处逸出,使大气中汞含量会明显升高,如汉口大夹街2002年正在改造,当时大气汞含量为12.01n g /m 3,而2006年改造完后大气汞含量仅为4.98n g /m 3。
29特刊项剑桥等:武汉城区大气汞分布特征及来源分析图4 各介质中汞含量对比图工业生产:工业生产是大气汞污染的另一重要来源,其途径主要有两个方面[4]:一是在生产过程中产生的含汞蒸气直接排放到大气中形成污染,二是含汞原材料中及废弃物堆放过程中汞的自然升华形成污染。
如在武汉的鲁巷广场东(长江有线电厂、农机修造厂)半导体、机械制造工厂分布较多,大量使用含汞原材料,空气中汞气污染强度高、面积大,峰值达到33.4 n g/m3、43.3n g/m3,大气中均受到了汞的污染。
交通运输:在港口、铁路货场及铁路沿线由于长年对含汞矿石、原材料装卸运输,产品的运输、仓储保管作业过程中,由于物体碎屑散落于地表,在一定的条件下汞升华进入大气而形成污染。
如武汉的江岸车站、汉西车站、武东车站及铁路沿线的汞气污染。
生产生活燃料(燃煤)废气:燃煤含硫高易形成酸雨,这是人所共知的,但对其含有汞等有害重金属元素对人体的危害却未被引起足够的重视。
在城市老城区的汞气污染原因之一就是由于长期使用煤作为主要燃料,另外火力发电厂大量使用煤作燃料而造成。