地表灰尘重金属含量及分布特征 彭东旭
包头市青山区地表灰尘重金属污染特征分析
包头师范学院本科毕业论文论文题目：包头市青山区地表灰尘重金属污染特征分析学号：**********学生姓名：***学院：资源与环境学院专业：地理科学班级：2010级地理科学1班指导教师：韩秀凤副教授二Ｏ一四年五月十五日摘要地表灰尘重金属是反应城市污染状况的重要指标之一，以包头市青山区为对象，研究了地表灰尘重金属的污染的特征，利用X-Ray荧光光谱仪分析8个重金属Mn、Cr、Zn、V、Co、Pb 、Cu、Ni的含量，采用内梅罗指数法对地表灰尘重金属的生态危害进行了评价。
结果表明，青山区地表灰尘中的、Mn、Cr、Zn、V、Co、Pb 和Cu的平均含量分别为514.4、180.9、76.2、70.5、63.1、54.3、26.6mg/Kg均高于河套平原地表灰尘重金属环境背景值。
重金属在不同区域的含量差别较大，地表灰尘重金属元素的含量主要与区域的工业分布的集中度有关，同时也受到其他污染源的影响。
就单个重金属潜在生态危害系数平均值来看，地表灰尘重金属的危害最大的是Mn，Cr的危害次之，生态危害最低的是Ni。
总的来讲，包头市青山区地表灰尘重金属的生态危害水平属于中高度生态危害。
关键词：包头市；地表灰尘；重金属；污染评价AbstractSurface dust is one of the important indicators of reaction of urban pollution of heavy metals, in baotou QingShanOu as object, studies the characteristics of pollution of heavy metals in surface dust, the use of X - Ray fluorescence spectrometer analysis of the surface dust, heavy metals and the potential ecological harm method of ecological damage is evaluated. The results show that the QingShanOu surface in the dust, Mn, Co, Cr, zinc, V, the average contents of Pb, Cu and Ni were 514.4, 180.9, 76.2, 70.5, 63.1, 54.3, 26.6, 23.9 mg/Kg were higher than China's national environmental background values of heavy metals in surface dust. Content of heavy metals in different parts of the difference is bigger, the surface dust, heavy metal element content is mainly related to the concentration degree of the regional distribution of industries, but also affected by other pollution sources. Average coefficient of a single potential ecological harm of heavy metals, the surface dust is the harm of heavy metal's largest Mn, the harm of Cr, ecological harm to the lowest is Ni. Generally speaking, baotou QingShanOu surface dust, heavy metals ecological harm level belongs to the height of the ecological damage.Key words：Baotou; Heavy metals; surface dust; pollution assessment目录引言 (1)1 研究区概况 (2)1.1 自然概况 (2)1.2社会经济概况 (2)2 材料与方法 (3)2.1 样品采集与分析 (3)2.1.1 样品的采集 (3)2.1.2样品的分析 (3)2.2评价方法 (3)3 结果分析 (5)3.1 地表灰尘重金属的含量水平 (5)3.2地表灰尘重金属分布特征 (7)3.3地表灰尘重金属污染评价 (10)结论 (11)参考文献 (12)致谢 (13)引言城市灰尘是指粒径小于20目（＜0.920mm），分散于城市不同区域表面固体颗粒物，按照其来源和颗粒物性质，划分为街道灰尘、区域灰尘、大气灰尘。
北京市街道灰尘中重金属元素赋存状态及环境效应
２０１１年４月Ａｐｒｉｌ２０１１岩 矿 测 试ＲＯＣＫＡＮＤＭＩＮＥＲＡＬＡＮＡＬＹＳＩＳＶｏｌ．３０，Ｎｏ．２２０５～２０９收稿日期：２０１０ ０２ ２１；修订日期：２０１０ ０８ １０作者简介：刘春华（１９６９－），女，湖北枝江市人，博士，高级工程师，主要从事岩矿测试及环境地球化学研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｌｃｈ５８６３＠１６３．ｃｏｍ。
通讯作者：岑况（１９５３－），男，广东肇庆人，教授，博士生导师，主要从事地球化学和环境地球化学研究。
Ｅ ｍａｉｌ：ｃｅｎｋｕａｎｇ＠ｃｕｇｂ．ｅｄｕ．ｃｎ。
文章编号：０２５４５３５７（２０１１）０２０２０５０５北京市街道灰尘中重金属元素赋存状态及环境效应刘春华１，２，３，岑 况１，２ ，于 扬２（１．中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，北京 １０００８３；２．中国地质大学岩石圈构造、深部过程及探测技术教育部实验室，北京 １０００８３；３．中铁资源地质勘查有限公司，北京 １０００３９）摘要：采用Ｔｅｓｓｉｅｒ的五步提取法，对北京北西—南东剖面所采集的街道灰尘样品粒度≤１００μｍ组分中Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ、Ｐｂ和Ｚｎ等６元素的５个形态（可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态）的分布特征研究发现，在可交换态和碳酸盐结合态中Ｃｄ的含量比都为最高，Ｐｂ、Ｈｇ、Ｚｎ和Ａｓ在有机物结合态中含量比相近，铁锰氧化物结合态中Ｐｂ所占比例最高，而Ａｓ和Ｃｒ主要存在于残渣态中。
６种街道灰尘污染元素的相对活动性和潜在生物利用度顺序为：Ｃｄ＞Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｈｇ＞Ａｓ。
关键词：街道灰尘；重金属污染物；顺序提取；潜在生物利用度中图分类号：Ｘ８２０．４ 文献标识码：ＡＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＯｃｃｕｒｒｅｎｃｅＳｔａｔｅｓｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎＳｔｒｅｅｔＤｕｓｔｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇＣｉｔｙａｎｄＴｈｅｉｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｆｆｅｃｔｓＬＩＵＣｈｕｎ ｈｕａ１，２，３，ＣＥＮＫｕａｎｇ１，２ ，ＹＵＹａｎｇ２（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬｉｔｈｏｓｐｈｅｒｅＴｅｃｔｏｎｉｃｓａｎｄ ＬｉｔｈｏｐｒｏｂｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｅｅｔｄｕｓｔｓ（≤１００μｍ）ｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍＮＷ ＳＥｔｒａｎｓｅｃｔｓｉｎｓｉｄｅｔｈｅｓｉｘｔｈｒｉｎｇｒｏａｄｉｎＢｅｉｊｉｎｇ．ＴｅｓｓｉｅｒｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｏｆＡｓ，Ｃｄ，Ｃｒ，Ｈｇ，ＰｂａｎｄＺｎｉｎｆｉｖｅｆｒａｃｔｉｏｎｓｔａｔｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅ，ｂｏｕｎｄｔｏｃａｒｂｏｎａｔｅｓ，ｂｏｕｎｄｔｏＦｅ Ｍｎｏｘｉｄｅｓ，ｂｏｕｎｄｔｏｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＣｄｐｒｅｓｅｎｔｅｄｈｉｇｈｅｒａｆｆｉｎｉｔｙｔｏｔｈｅｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｂｏｕｎｄｔｏｃａｒｂｏｎａｔｅｓｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｐｂ，Ｈｇ，ＺｎａｎｄＡｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｓｉｍｉｌａｒａｆｆｉｎｉｔｙｔｏｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｆｒａｃｔｉｏｎ．ＰｂｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｉｎｔｈｅＦｅ ＭｎｏｘｉｄｅｆｒａｃｔｉｏｎａｎｄＡｓａｎｄＣｒｅｘｉｓｔｅｄｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｆｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｐｐａｒｅｎｔｍｏｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｈｅｓｅ６ｈｉｇｈｌｙｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｉｎｏｒｄｅｒｏｆＣｄ＞Ｚｎ＞Ｐｂ＞Ｃｒ＞Ｈｇ＞Ａｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｅｅｔｄｕｓｔ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ；ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｐｏｔｅｎｔｉａｌｂｉｏａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ 痕量金属污染物对环境和健康的影响取决于这些元素的活动性和生物可利用度，影响环境质量和人体健康的有毒有害元素不仅决定于其在地壳或环境介质中的总含量，且与其活动成分及赋存状态密切相关。
我国重金属污染现状、分布特征及来源分析-课件
土壤各重金属含 量与背景值之间 的差值
土壤：耕地土壤重金属
通过与背景值的比较， Cd 的富集最为严重， 其 次是 Pb， 超标现象在全国 普遍存在。
总体上看， 中国西南 部地区土壤重金属富集值 较高， 其次是两广和辽宁 地区。
土壤所含的重金属可以通过多种途 径进入水体，还可以以扬尘为载体在全 球范围内传播。
来源分析：大气中 As、 Cd、 Cr、 Ni、 Mn 和 Pb 的主要来源是化石燃料燃烧、 金属冶炼以及交通废气排放等，其中煤炭等化石燃料的燃烧是其共同的污染来源
环境科学研究, 2015, 28(7): 1053-1061
我国部分城市大气重金属质量浓度的空间分布特征
分布特征：我国城市大气重金属污染主要分布在北方的京津冀、 环渤海地区以及南方的 珠江三角洲地区。其中， Cd 污染多分布在南方城市， Mn污染主要集中在华北和华东地 区，As、 Cr、 Ni、 Pb 4 种重金属没有明显的空间分布特征．
环境科学学报, 2014, 34(10): 2455-2461
土壤重金属
2005年4月至2013年12月，环境保护部会同国土资源部开展了首次 全国土壤污染状况调查，公布《全国土壤污染状况调查公报》。调 查结果显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染 较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。
/gkml/hbb/qt/201404/t20140417_270670.htm
土壤重金属
《全国土壤污染状况调查公报》
/gkml/hbb/qt/201404/t20140417_270670.htm
土壤：耕地土壤重金属
精品
我国重金属污染现状、分布特征及来源分析
合肥市城区地表灰尘重金属分布特征及环境健康风险评价
（ School of Resources and Environmental Engineering ，Hefei University of Technology ，Hefei 230009 ，China ） Abstract ： This study focused on the characterization and the health risk assessment of heavy metals in the dust of Hefei City ，China． Samples were collected from fifty two sampling points covering six land-use types． Most of the sites were impervious ground such as residential ，commercial ，industrial ，educational and traffic areas ，as well as public landscapes and city squares． Concentrations of Zn ， Pb ，Cu ，Cd and Cr were measured to investigate their distribution and evaluate their risk to human health． The US EPA Health Risk Assessment Model was employed to evaluate the carcinogenic and non-carcinogenic risks of heavy metals to child and adult ， respectively． The results showed that concentrations of Cd and Zn were 46 and 37 times higher than soil background values ， respectively． The concentrations of Cu and Pb were 3-5 times ，and Cr concentration was 1. 5 times higher than the soil background values of Anhui Province． The carcinogenic risk indexes of Cr and Cd were 3. 22 × 10 － 7 and 2. 26 × 10 － 9 ，respectively ，which were lower than the soil management standard of the US EPA ，i． e． 1. 0 × 10 － 6 ． The total non-carcinogenic hazard index of the five metals for adults was only 0. 212 ，but for children it reached to 1. 259 and exceeded the safety threshold value （ 1. 0 ） ，suggesting that the adverse health impact on children exposure to metals in urban dusts were relatively serious in Hefei． The ingestion of dust particles was the major exposure pathway for health risk． The orders of non-carcinogenic hazard indexes of land-use types and heavy metals were industrial area ＞ public landscapes and city squares ＞ commercial area ＞ educational area ＞ residential area ＞ traffic area ，and Pb ＞ Cr ＞ Zn ＞ Cd ＞ Cu ，respectively． Key words ： urban dust ； heavy metal ； exposure factor ； exposure pathway ； health risk assessment ； Hefei City
乌鲁木齐市大气降尘中重金属的分布特征
乌鲁木齐市大气降尘中重金属的分布特征张克磊;朱建雯;魏疆【摘要】本文对乌鲁木齐市不同区域的大气降尘中的重金属进行了分析测试,结果表明:大气降尘中重金属含量的大小依次为Zn＞ Mn ＞As ＞Ni＞ Cr＞ Cu ＞Pb＞Cd.降尘中重金属的空间分布为商业区＞工业区＞居民区＞文化区＞郊区.利用地积类指数法,分析结果表明,元素As受到了严重污染,Cd在工业区受到了重污染.【期刊名称】《环境与可持续发展》【年(卷),期】2013(038)004【总页数】4页(P73-76)【关键词】空间分布;大气污染;污染评价【作者】张克磊;朱建雯;魏疆【作者单位】新疆农业大学草业与环境科学学院,乌鲁木齐830052;新疆农业大学草业与环境科学学院,乌鲁木齐830052;新疆大学资源与环境科学学院,乌鲁木齐830046【正文语种】中文【中图分类】X513降尘是大气中粒径大于10μm，因重力和降雨，在短时间内沉降到地面或建筑物表面的颗粒物［1］。
大气降尘不仅对生态环境产生物理侵害，更重要的是产生化学危害，并可产生二次污染［2］，因此越来越多的学者研究经呼吸系统进入的重金属及其对健康的影响。
近年来发达国家［3-5］和亚洲部分地区［6］在大气重金属沉降方面的研究较多，国内研究相对较少。
以往研究表明大气降尘来源具有多样性，包括土壤风沙尘、燃煤尘、交通尘等［7-8］。
虽然少量重金属(如Cu、Zn)对人体没有毒害影响，但某些重金属(如Pb、Cd)即使少量也会对人体有严重的影响［9］。
刘梦潇［10］在乌鲁木齐市近年来大气降尘变化规律及趋势一文中指出乌鲁木齐市的降尘量呈现下降的趋势，但是乌鲁木齐市的降尘仍然超标严重。
刘玉燕［11］等人对乌鲁木齐市地表灰尘中的重金属研究结果表明，乌市地表灰尘中重金属的含量均很高。
王亚宇［12］研究了乌鲁木齐市土壤重金属空间分布及行道树对重金属的富集特征，结果表明乌鲁木齐市土壤中重金属主要来源于工业、交通、城市垃圾、城市污水污泥以及冬季燃煤的影响。
西安市临潼区地表颗粒物重金属分布特征及生态风险评价
西安市临潼区地表颗粒物重金属分布特征及生态风险评价田华;杨柳;夏紫顿;宁世雄;魏超【摘要】This study aims to examine the distribution characteristics and the potential ecological risk of heavy metals in road sediments across different land use areas of the city. 75 samples were collected from the industrial, residential, commercial, traffic and tourism areas of the Lintong District of Xi'an, respectively. The contents of Pb, Cd, Cu and Cr in each sample were determined by the flame atomic absorption spectrometry (A3). The distribution characteristics and sources of these heavy metals were analyzed for different land use areas. The potential ecological risk of these heavy metals was also evaluated using the potential ecological risk index. The results showed that the contents of Pb, Cd, Cu and Cr in road sediments in Lintong District of the city exceeded the limits to some extent with the average contents of Pb, Cd, Cu and Cr in the district were 258.52, 1.85, 92.30 and 83.39 mg·kg-1, respectively. The average contents were 12.08, 20.56, 4.31 and 1.33 times of the relevant background values in Xi'an, respectively, and were 9.94, 19.07, 4.08 and 1.37 times of their respective surface soil background values in China. Pb, Cd and Cr contents showed strong spatial variability, due to anthropogenic activities. The variation coefficient of Cu was 0.3, indicating weak impacts of anthropogenic activities. Great differences existed in the contents of heavy metals in road sediments among different land use areas. The characteristics were as follows: for Cu and Pb, the contents steadily decrease from the industrial,commercial, traffic, residential to tourism areas, whereas for Cr and Cd, the contents decline in a different order, i.e. from the traffic, industrial, to commercial, residential and then tourism areas. The potential ecological risk coefficients decreased from Cd to Cu followed by Pb and then Cr. The potential ecological risk of the five land use areas was all at the level of strong (Ⅲ). Among the five land use areas, the potential ecological risk of the traffic and industrial areas was the highest. Hence, optimizing industry and reducing traffic pollution are the main measures to lower the heavy metal pollution of surface particulates in the Lintong District.%为了研究地表颗粒物中重金属含量在城市不同功能区的分布特征及其潜在生态风险,以西安市临潼区为研究区,选择工业区、居民区、商业区、交通区和旅游休闲区5个不同功能区,共采集75组地表颗粒物样品,采用火焰原子吸收光谱(A3)测定了样品中重金属Pb、Cd、Cu、Cr的含量,分析了不同功能区地表颗粒物重金属的分布特征及其污染来源,并采用潜在生态指数评价法对不同功能区重金属潜在生态危害进行评价.结果表明:西安市临潼区地表颗粒物重金属Pb、Cd、Cu、Cr均存在一定程度超标,平均质量分数分别为258.52、1.85、92.30、83.39 mg·kg-1,分别是西安市表层土壤背景值的12.08、20.56、4.31、1.33倍,中国土壤背景值的9.94、19.07、4.08、1.37倍.4种重金属中Pb、Cd、Cr受人类活动影响导致空间变异性较大,而Cu的变异系数为0.3,表明其受人类活动干扰较小.不同功能区地表颗粒物重金属污染差异较大,Cu、Pb表现为工业区>商业区>交通区>居民区>休闲区;Cr、Cd表现为交通区>工业区>商业区>居民区>休闲区.重金属潜在生态危害系数大小顺序为Cd>Cu>Pb>Cr.5个功能区的生态危害水平均为强生态危害等级(Ⅲ级),其中,交通区与工业区潜在生态危害水平最高.优化工业生产和减少交通污染是改善临潼区地表颗粒物重金属污染的有效措施.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2018(027)002【总页数】6页(P276-281)【关键词】地表颗粒物;重金属;分布特征;潜在生态风险评价;临潼区【作者】田华;杨柳;夏紫顿;宁世雄;魏超【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】X14;X820.4随着中国经济的持续高速发展，城市化与工业化进程日益加快。
不同粒径的飞灰中重金属含量的分布
不同粒径的飞灰中重金属含量的分布样品来源是采用由中国预防医学科学院研制的WY－1尘粒分级仪，见图1。
分级仪按照被捕集到的飞灰粒径的不同，共分为7级和开始的预分离级，被捕集的飞灰粒径在1.3～14.7μm。
图1 WY－1型尘粒分级仪样品的采集是在浙江大学热能所的W试验炉上进行，该炉热功率为3.52MW，试验煤种为湖南耒阳煤，其煤种成分分析如表1示。
表1 耒阳煤特性分析我们对该试验炉的两个燃烧工况进行了飞灰样品的采集，这两个燃烧的一些参数分别为：两个工况的锅炉负荷均为100％，炉内最高火焰温度均为1403℃，对于工况1的炉膛出口烟温和排烟温度分别为1127和165℃；工况2的这个温度参数分别为1078℃和159℃。
对采集到的样品置于聚四氟乙烯烧杯中进行消解，最后将消解得到的样品溶液用原子吸收光谱仪进行Pb、镉Cd、铜Cu、锌Zn、镍Ni 和铬Cr这六种重金属含量的测定，所得结果分别如图2和图3所示。
图2 工况1下分级飞灰重金属含量图3 工况2下分级飞灰重金属含量从图2和图3整体上看，随着飞灰空气动力学直径的减小，重金属在其上的含量呈现递增的趋势。
在飞灰粒径变化到最小的时候，含量都发生突变，这可能因为飞灰粒径很小的时候，比表面积突然增大，对重金属有更强的物理吸附作用，此外，重金属蒸汽在随烟气的降温过程中，更容易凝聚在细小颗粒上。
不同元素的含量有很大区别，像镉Cd不管在哪个工况下含量都很少；而铬Cr在这两个工况下含量均最高。
另外的几种元素的含量相当。
对同一个元素而言，以铜Cu和锌Zn 为例，对这两个工况进行如下图4的比较。
（a）两工况下Cu含量之比较（b）两工况下Zn含量之比较图4 不同工况下重金属含量之比较从这两个图我们可以更加清晰的看到，对这两个不同元素在两个不同工况下富集趋势是相同的，如上所述，粒径越小，含量越高。
两个工况主要区别在于工况2的炉膛出口烟温和排烟温度比工况1稍微低，这样导致在最细一级飞灰上的富集趋势有比较大的变化，即在1.3μm级上的重金属含量发生较大的跃升。
芜湖市区土壤和地表灰尘中As含量分布及健康风险评价
第29卷 第5期2010年 9月环 境 化 学E NV I RONMENTAL C H E M I STRYV o.l 29,N o .5Septe m ber 20102010年2月9日收稿.*国家自然科学基金项目(40901258);安徽自然灾害过程与防控研究省级实验室项目和安徽高校省级自然科学研究重点项目(KJ2009A137)资助.芜湖市区土壤和地表灰尘中As 含量分布及健康风险评价*方凤满 谢宏芳 王海东 蒋炳言(安徽师范大学国土资源与旅游学院,芜湖,241003)摘 要 分析了芜湖市区57个土壤和地表灰尘中A s 含量及其健康风险评价.结果表明,芜湖市区土壤和灰尘中A s 的含量范围分别为2.25 31.86m g kg -1和3.53 40.97mg kg -1,平均为14.09mg kg -1和13.16m g kg -1,是土壤背景值的1.33倍和1.24倍,不存在明显污染.高新技术开发区土壤和灰尘中A s 的含量明显高于经济技术开发区和中心城区,说明砷的农业来源明显.土壤和灰尘中A s 的含量与土灰的理化性质相关性不显著.健康风险评价表明,土壤与灰尘中A s 的非致癌风险<1,对人体基本不会造成危害;A s 的3种不同途径致癌与非致癌风险中,经手 口摄入途径的风险最大,其次为皮肤接触,呼吸吸入最小,但均在癌症风险阈值范围10-6 10-4内,不会对人体健康造成致癌危害.关键词 土壤和灰尘,A s 含量,健康风险评价.土壤中A s 的本底主要来源于成土母质,其浓度大小和分布由成土过程的环境因素所决定[1].由于A s 在许多行业的广为应用,通过开采、加工、使用、废弃等过程使其大量残留到土壤中,造成世界范围内土壤与灰尘中As 污染普遍存在[2 3].城市地表灰尘主要是指附着、沉积于城市不透水下垫面及地面附着物、建筑物的裸露面上,未被固化粘结,且易于被水力、风力和重力等作用带动、运移和飘浮的粒径小于20目(<0.920mm )的固体颗粒物[4].土壤与地表灰尘中的砷可以通过不同途径进入人体,对神经系统、皮肤等产生非致癌影响,同时还具有致癌性,因此对砷的健康风险评价非常必要.目前国内主要集中于直接被人类食用如药物、蔬菜、香烟中砷的暴露评价[5 6],而对土壤与地表灰尘中砷的健康风险评价鲜见报道.本研究在对芜湖市区土壤和地表灰尘中A s 进行对比分析与评价的基础上,开展其健康风险评价,可为当地居民健康和环境污染治理提供理论依据.1 实验部分1.1 样品的采集与处理芜湖市位于安徽省东南部,地处长江下游南岸,属于北亚热带湿润季风气候,年平均气温15.7!,年平均降水量1200mm ,市区人口105.58万.根据芜湖市产业布局、交通流量、人类活动等特点,将研究区划分为高新技术开发区(新建区,以高新技术产业和高校园区为主导)、中心城区(人类活动频繁、交通密集区)、经济技术开发区(工业密集区).2008年4月,降雨后72h ,用塑料簸箕和塑料毛刷在每个采样点附近采集多个灰尘样品,采用四分法混合后装入自封袋密封保存,样品重约400g .共采集57个街道灰尘样品(高新技术开发区15个,中心城区32个,经济技术开发区10个).在街道灰尘采样点附近找无人为扰动的土壤,取表层0 20c m 的土样.用不锈钢镊子去除杂物,低温35!下烘干全部样品过20目尼龙网筛,然后用四分法将样品分成两份,一部分用玛瑙研钵研磨过60目尼龙网筛用于有机质和p H 值的测定.同样取一部分60目样品用玛瑙研钵研磨过100目尼龙网筛用于As 含量的测定.1.2 样品的测定土壤和灰尘p H 值用Phs 29B 型的pH 计测定,水土,水灰比例均为2.5∀1;有机质采用高温外热重5期方凤满等:芜湖市区土壤和地表灰尘中A s含量分布及健康风险评价881铬酸钾氧化 容量法测定.土壤、灰尘砷采用王水消解,用AFS 820双道原子荧光光度计测定.测定过程中加入国家土壤标准物质GSS 1和GSS 3进行质量控制,选取10%的样品进行了3次重复测定.结果显示平行样中As相对标准差达到国家规定的精密度要求,标准物质的回收率在81% 106%之间.实验所用试剂均为优级纯,水为二次去离子水,所用器皿均在10%的硝酸中浸泡24h以上.1.3 砷健康风险评价方法土壤与灰尘中砷主要通过手 口、皮肤接触和呼吸系统三种暴露途径进入人体,A s同时具有致癌风险和慢性非致癌风险.不同暴露途径均参考美国EPA土壤健康风险评价模型来计算,具体方法及参数取值见文献[7 8].2 结果与讨论2.1 土壤和灰尘中As含量及分布特征芜湖市区土壤和灰尘中As的含量范围为2.25 31.86m g kg-1和3.53 40.97mg kg-1,平均含量分别为14.09mg kg-1和13.16m g kg-1(表1),分别为土壤背景值的1.33倍和1.24倍.芜湖市区土壤和灰尘中的A s均属强变异,土壤中As的变异程度要大于灰尘中A s的变异程度.说明芜湖市区土壤和灰尘中A s含量除受成土母质影响外,受人类活动影响较大.表1 芜湖市不同研究区土壤和灰尘A s统计特征及与其他城市比较T ab le1 D escr i pti v e para m eters o f A s in so il and i n surface dust i n d ifferent areas样品研究区范围/(m g kg-1)中值/(mg kg-1)平均值/(m g kg-1)标准差变异系数经济技术开发区 3.70 21.5515.2513.836.480.47中心城区 2.25 31.8610.4112.027.800.65土壤高新技术开发区 5.35 30.1513.5816.425.840.36芜湖市区 2.25 31.8613.8914.097.250.51卡瓦拉[10]未检出 145.1260.3014.10北京[11]0.10 16.58.262.57经济技术开发区 5.34 20.8210.4111.584.210.36中心城区 3.53 23.5211.8612.965.040.39高新技术开发区 5.82 40.9712.7115.197.600.50灰尘芜湖市区 3.53 40.9711.6813.165.970.45卡瓦拉[10]未检出 73.2016.7012.20罗安达[7]3.5 7.8 4.950.920.18宝鸡[12]8.985 42.8219.767.880.81重庆[13] 2.30 15.49 6.82芜湖市各个研究区土壤中A s的含量为:高新技术开发区>经济技术开发区>中心城区;灰尘中A s 的含量为:高新技术开发区>中心城区>经济技术开发区.高新技术开发区土壤和灰尘中As的含量明显高于经济技术开发区和中心城区,因为高新技术开发区在规划以前基本上都是耕地,土壤以水稻土为主,长期使用化学农药,使该区土壤中积累了大量的砷.目前,该区正在进行大规模建设,建筑施工和道路建设等过程中产生的尘土等是该区灰尘中砷的一个重要来源[9].而经济技术开发区和中心城区土壤和灰尘中As的含量相差不大.经济技术开发区和高新技术开发区土壤中As的含量要高于灰尘中A s的含量,而中心城区土壤中A s的含量低于灰尘中A s的含量,这可能是由于在中心城区工业活动和交通活动频繁,灰尘中较高的A s含量来自于人为因素.通过F检验,发现在信度系数 =0.05时,整个市区土壤与灰尘中的As含量不存在显著差异.中心城区的土壤与灰尘中砷的平均值存在显著差异;而经济技术开发区和高新技术开发区的土壤与灰尘中的砷平均含量达不到显著差异.土壤中砷含量在三个分区内无显著差异,而灰尘中的砷在高新技术开发区与经济技术开发区有显著差异,而经济技术开发区与中心城区,以及高新技术开发区与中心城区之间无差异.882环 境 化 学29卷芜湖市区土壤和灰尘中As的含量相对重庆、郑州、北京等市要高,而低于宝鸡市,这可能与城市性质有关,因宝鸡为典型的工业城市,宝鸡燃煤中砷的含量较高,而芜湖电厂燃煤为两淮煤矿的低砷煤,燃煤对芜湖市区土壤与灰尘中砷的积累不明显[14].与国外城市相比,芜湖市区土壤和灰尘中A s的含量远低于卡瓦拉市土壤和灰尘中As的含量,高于罗安达.芜湖市各区的土壤灰尘中砷含量均超出土壤背景值,但没有超过国家土壤环境质量标准值(GB15618 1995)一级标准,可见,芜湖市区土壤和灰尘中A s 污染不是很严重.2.2 土壤和灰尘中As与其理化性质的相关性分析芜湖市区地表灰尘p H值范围为7.65 12.36,均值达9.75,而土壤pH值范围为4.84 8.75,平均值为7.37.地表灰尘p H明显大于土壤p H.地表灰尘的物质组成具有多源性的特点,含有碱性物质的大气颗粒物的沉降、老化的路面和城市建筑材料(如石灰粉)进入到地表灰尘中会导致其p H值的升高,因此街道灰尘p H值一般高于同一区域土壤的p H值[15],芜湖高新技术开发区靠近繁昌县的水泥生产基地,水泥生产过程中排放大量的含碱性的粉尘,沉降到地表后使高新技术开发区地表灰尘p H到达很高.灰尘与土壤中有机质含量范围分别为1.25% 16.84%和0.14% 10.90%,平均为4.86%和4 04%.灰尘中有机质含量稍高与土壤,主要是由于北部经济技术开发区企业生产过程中排放的废弃物进入大气中沉降到地表和中心城区流量较大的汽车尾气排放和含有机质的城市垃圾等造成的.p H值对重金属吸附与解吸、赋存形态等具有重大影响,但对重金属全量的影响不大.芜湖市区地表灰尘与土壤中As含量与p H的相关系数分别为0.028和0.014,相关性不明显.地表灰尘与土壤中OM 含量与As含量的相关系数分别为0.154和0.196,达不到显著性检验水平.地表灰尘与土壤中砷的相关系数为0.098,无相关性,主要因为周围环境及人类活动对地表灰尘中砷的干扰远大于对土壤砷的干扰,导致其空间分布不一致.2.3 土壤和灰尘中As污染的健康风险评价依据美国EPA的健康风险评价模型计算,土壤三种途径的暴露量均大于灰尘的暴露量,针对每种途径,手 口摄入途径的暴露量最大,其次为皮肤吸收途径,呼吸途径吸入的A s最少(表2).土壤与灰尘中A s的3种不同途径非致癌风险<1,总非致癌风险<1(表2),对人体基本上不会造成危害.As的3种不同暴露途径的非致癌风险和致癌风险均为经手 口摄入途径暴露风险最大,其次为皮肤接触,经呼吸吸入风险最小.土壤与灰尘中砷的总致癌风险均在癌症风险阈值范围10-6 10-4内,表明致癌风险不高,对人体健康不会造成明显危害.但手口途径摄入对儿童造成的危害应引起一定的重视.比罗安达灰尘中砷的暴露风险要高出两倍,主要原因为灰尘中砷含量是罗安达灰尘中砷含量的2倍多.表2 土壤和地表灰尘A s不同途径暴露剂量(m g kg-1d-1)和风险指数T ab le2 A verage da il y doses,hazard quotients and r i sks for A s and exposure pa t hway(m g kg-1d-1)项目手口途径土壤灰尘呼吸吸入土壤灰尘皮肤接触土壤灰尘非致癌暴露量1.05#10-49.56#10-5 2.96#10-92.68#10-93.64#10-63.30#10-6致癌暴露量1.29#10-51.17#10-58.23#10-107.46#10-104.86#10-74.41#10-7非致癌暴露风险指数0.350.329.87#10-68.93#10-62.96#10-22.68#10-2致癌暴露风险指数1.94#10-51.75#10-5 1.24#10-81.13#10-81.78#10-61.61#10-63 结论(1)芜湖市区土壤和地表灰尘中As不存在明显污染,土壤和地表灰尘中A s的平均含量分别是土壤背景值的1.33倍和1.24倍.高新技术开发区土壤和地表灰尘中A s的含量明显高于经济技术开发区和中心城区.高新技术开发区和经济技术开发区土壤中A s含量高于灰尘中As含量,而中心城区地表灰尘中As含量高于土壤中A s含量.说明土壤与地表灰尘中A s来源有差异,需更进一步研究不同功能分区类型以及不同土地利用类型对地表As累积的影响.(2)土壤与地表灰尘中As的3种不同途径非致癌风险<1,总非致癌风险<1,对人体基本上不会造5期方凤满等:芜湖市区土壤和地表灰尘中A s含量分布及健康风险评价883成危害,而在As的3种不同途径致癌与非致癌风险中,经手 口摄入途径的致癌风险最大,其次为皮肤接触,呼吸吸入最小,但均在癌症风险阈值范围10-6 10-4内,不会对人体健康造成危害.A s的健康风险评价涉及到众多参数,而各参数的选取受自然环境条件和评价的客体不同而不同,而目前没有具体关于灰尘的重金属健康风险评价的专有模型,均是采用土壤的暴露评价模型,其合理性有待进一步的验证.因此地表灰尘重金属健康风险评价研究需进一步加强.参 考 文 献[1] 翁焕新,张宵宇,邹乐君,等.中国土壤中砷的自然存在状况及其成因分析[J].浙江大学学报(工学版),2000,34(1)∀88 92[2] Sm it h E,N ai du R,A l ston A M.Arsenic i n the soil environm ent:a revie w[J].Advance i n Agronomy,1998,64∀149 195[3] 赵其国.发展与创新现代土壤科学[J].土壤学报,2003,40(3)∀321 327[4] 常静,刘敏,侯立军,等.城市地表灰尘的概念、污染特征与环境效应[J].应用生态学报,2007,18(5)∀1153 1158[5] 柳晓娟,林爱军,孙国新,等.三七中砷的来源及其健康风险初步评价[J].环境化学,2009,28(5)∀770 771[6] 滕曼,梁立娜,朱永官.国内30种香烟中砷的含量及其潜在健康风险分析[J].环境化学,2007,26(1)∀112 113[7] Ferreira Baptista L,De M i guel E.Geoche m i stry and ris k ass ess m en t of street dust i n Luanda,Angola:a trop i cal u rban 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aw aii[J].Environm en t a lPoll u ti on,2000,110∀483CONCENTRATIONS AND HEALTH R IS K ASS ESS M ENT OF ARS EN IC IN S O IL AND ROAD DU S T IN WUHU URBANFANG F engm an X IE H ongfang WANG H ai d ong JI ANG B ingyan(C ollege of Territori alR esources and Tou ri s m,Anhu iNor m alUn i versity,W uhu,241003,C h i na)ABSTRACTF ifty seven so il and street dust sa m ples w ere collected in high tech developm en t zone,center city, econo m ic and techno log ical developm ent zone in W uhu urban.As concentrati o ns and healt h risk assess m ent w ere carr i e d out by using USEPA healt h risk assess m entm ode.l Resu lts sho w ed tha:t As concen trati o ns in so il and street dust w ere ranged2.25 31.86m g kg-1and3.53 40.97m g kg-1,w ith the average o f14 09 m g kg-1and13.16m g kg-1,wh ich had non obv ious po ll u ti o n.A s concen trati o ns i n so il and street dust of high tech developm ent zone w as obv ious h i g her than those o f econo m ic and techno log ical deve l o pm ent zone and center city.Corre lation o f A s concentrati o ns in so il and dust w ith physi c al and c he m ica l properties is not si g nifican.t H um an exposure health risk assess m ent sho w ed that A s non cancer ous risk in so il and street dust w ere lo w er than1,wh ich had no si g n ificant risk.H and m outh i n take w ay w as the m a i n w ay of children∃s A s exposure to so il and surface dus,t sk i n absor pti o n w ay w as the second w ay and through a ir i n halati o n w ay w as t h e s m alles.t Cancer risk o fAs w ere l o w er than the ir thresho l d va l u es wh ich i n d icated a lo w er risk o f cancer and cou l d not cause hea lth hazar ds.K eyw ords:so il and dus,t arsen ic concentration,hea lth risk assess m en.t。
保定城区地表灰尘污染物分布特征及健康风险评价
2009 年 10 月
环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae Circum stantiae
Vol . 29, No. 10 Oct . , 2009
郑小康 ,李春晖 ,黄国和 ,等 . 2009. 保定城区地表灰尘污染物分布特征及健康风险评价 [ J ]. 环境科学学报 , 29 ( 10) : 2195 - 2202
1, 3 1
3
1. M inistry of Education Key Lab of W ater and Sand Science, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875 2. Yellow R iver Engineering Consulting Co. , L td. , Zhengzhou 450003 3. State Key Laboratory of W ater Environment Sim ulation, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875 4. Faculty of Engineering, University of Regina, Regina, Saskatchewan, S4S 0A2 Rece ived 8 January 2009; rece ived in revised form 21 Ap ril 2009; accepted 28 July 2009 Abstract: This study focused on characterization of heavy metals and nutrients in the dust of the city of Baoding, China. Thirty six samp les were collected from fourteen samp ling points including six land 2use types . Most of the sites were impervious ground such as office, commercial, residential, industrial and traffic areas, as well as building roofs . Concentrations of Cd, Cr, Cu, Pb, Zn and organic N and P were measured to investigate their distribution and possible sources . The results showed that the mean concentration of pollutants in the building roofs was generally higher than in other areas, followed by the commercial, traffic, industrial, office and residential areas . In addition, the highest concentrations of Cd ( 5. 10 mg ・ kg - 1 ) , Cr ( 470 mg ・ kg - 1 ) , Pb ( 997 mg ・ kg - 1 ) , Zn (1377 mg ・kg - 1 ) and P ( 999 mg ・kg - 1 ) were found on the building roofs . However, the highest concentration of Cu ( 867 mg ・ kg - 1 ) and N ( 19. 40 mg ・ kg - 1 ) were found in commercial areas . Cd and Cr had the most comp lex and varied sources . The concentrations of Pb, Zn and Cu in all areas were more consistent and had significant correlations, indicating they were mainly from traffic em issions . Based on the above data, the CD I ( chronic daily intake) model was app lied to assess the health risks associated with Cd, Cr, Cu, Pb and Zn in the dust of Baoding . The results showed that the cancer risk index of Cd was 1. 25 × 10 - 5 , which was higher than the soil management standard of the EPA. The high cancer risk indexes indicate a possible increase of app roxim ately 12. 5 cancer patients per m illion peop le. The non 2cancerous average risk index ( 0. 124 ) of the five heavy metals was less than the standard value, which imp lied a non 2carcinogenic risk to the health of the residents . Keywords: urban dusts; heavy metals; nutrient; health risk assess ment
合肥市城区地表灰尘重金属分布特征及环境健康风险评价
合肥市城区地表灰尘重金属分布特征及环境健康风险评价合肥市城区地表灰尘重金属分布特征及环境健康风险评价近年来，随着城市化进程的加快，合肥市城区的发展迅猛。
然而，由于人口增加、工业化程度提高和车辆污染等因素的影响，合肥市城区地表灰尘中重金属含量逐渐升高，引起了人们的关注。
本文旨在研究合肥市城区地表灰尘的重金属分布特征，并评估相关的环境健康风险。
为了实现这一目标，我们在合肥市城区选取了10个地点进行采样。
采样地点包括主要的工业区、道路交通密集区和居民区，以覆盖城区不同区域的地表灰尘情况。
每个采样点的地表灰尘样品通过标准化的采样方法进行收集，并经过必要的预处理后进行重金属元素分析。
我们测定了8种常见的重金属元素，包括铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）和锰（Mn）。
通过对采样结果的统计分析，我们发现合肥市城区地表灰尘中重金属元素含量普遍较高。
其中，镉、铬和铜的含量较为显著。
此外，各个采样点之间的重金属含量存在明显差异，工业区的重金属含量一般高于居民区和道路交通密集区。
这表明工业污染是城区地表灰尘重金属含量升高的一个重要因素。
为了评估合肥市城区地表灰尘的环境健康风险，我们使用了生态风险评估方法。
根据我国环境监测标准，我们计算了各个采样点的重金属元素潜在生态风险指数。
结果显示，铅的潜在生态风险指数较高，其次是镉和铬。
尽管在总体上，地表灰尘中重金属元素的潜在生态风险指数未超过环境允许值，但是某些区域的风险指数超过了相应的阈值，存在一定的环境健康风险。
综上，合肥市城区地表灰尘中的重金属元素含量较高，工业污染是增加重金属含量的一个主要原因。
同时，地表灰尘中的重金属元素潜在生态风险存在一定的环境健康风险。
因此，应加强合肥市城区的环境管理措施，减少重金属污染物的排放，保护市民的健康。
随着科技的不断进步，尤其是环境保护技术的发展，我们有理由相信，在不久的将来，我们可以减少合肥市城区地表灰尘中重金属元素的含量，提高环境质量，保障市民的健康综上所述，合肥市城区地表灰尘中的重金属元素含量普遍较高，其中镉、铬和铜的含量较为显著。
乌鲁木齐市地表灰尘重金属含量及其健康风险
文章编号: 1001-4675(2009)05-0750-05乌鲁木齐市地表灰尘重金属含量及其健康风险*刘玉燕1, 刘浩峰2, 刘 敏3(1.新疆昌吉学院化工系,新疆昌吉 831100;2.新疆昌吉州环境监测站,新疆昌吉 831100;3.华东师范大学地理系,上海 200062)摘 要:通过实地调查,对乌鲁木齐市地表灰尘重金属进行研究。
结果表明:Cr,Cu,Pb,Z n平均含量分别超出相应自然土壤背景值2.31~7.98倍,M n,F e含量与背景值差别不大,说明C r,Cu,Pb,Zn主要来自人为输入,M n,F e 主要来自自然输入。
手-口接触行为是人体摄入地表灰尘重金属的主要途径,其次为皮肤吸收和呼吸吸入。
重金属对人体的非致癌风险表现为:C r>Pb>Cu>Zn;且儿童的非致癌风险要大于成人。
但总体来看,乌鲁木齐市地表灰尘重金属非致癌风险较小,不会对城市人群造成明显的健康危害;重金属C r目前尚未形成致癌风险,但其潜在生态危害值得重视。
关键词:乌鲁木齐;地表灰尘;重金属;健康风险中图分类号:X513 文献标识码:A城市地表灰尘对生态系统的破坏是隐蔽的、潜在的、长期的。
很多学者结合医学、生物学等相关学科的方法和技术,开展了大量有关地表灰尘的研究,诸如花粉、霉菌等在内的过敏性物质,以及重金属、雌激素细胞元活性物质、二氧吲哚等污染物在地表灰尘与大气颗粒物之间的循环模式及其对人体的生态健康影响 1-2 。
研究表明,包含这些物质的灰尘粒径较小,易受交通扰动影响,再次飘起的高度在距地面10m以内,容易进入人体呼吸道系统,对人体健康造成影响。
地表灰尘对大气过敏原物质的贡献超过5%~12% 3-4 ,对儿童血铅的影响也远远大于土壤,特别是对于有 手口癖 行为的儿童。
地表灰尘通过再悬浮形式进入大气,进一步增加了人体对铅的暴露风险,至少有20个国家已把灰尘列为儿童最主要的铅暴露源 1-3 。
洛阳市不同功能区地表灰尘重金属的粒径分布特征
一
拖 集 团 、 中信 重 机公 司 和 中铝 洛 阳铜 业 有 限 公
司， 它们 均 是 洛 阳市 的老 牌 重工 业 企业 ， 厂房 占地 面 积 广大 ， 排 放 的污 染物 也 对 周 围环 境 有较 大 影 其 响 。城市 绿 地选 点 为洛 浦 公 园 、 丹 广场 、 周 王 牡 东 城 广场 ， ３处 洛 阳市 内面 积较 大 的绿地 。 市 主 此 城 干道 选 择 洛 阳市 三大 交 通 主 干道 中州 路 、 凯旋 路 和 定 鼎路 。城 乡结 合部 选 择 为谷 水 、道 北 、孙旗 屯 ， 比起 洛南 近年 的开发 ， ３处 作 为 洛 阳市 市 区边 缘 此 存在 已久 ，其 灰 尘 中重 金 属沉 积 状况 较 有 代 表性 。 商业 区选 择广 州 市场 、 上海 市 场 和 洛 阳市 百货 大 楼 周边 ， ３处 为洛 阳的历 史 较长 的商 业 区 ， 日的 此 每
［１ １］张菊 ，陈振 楼，许 世远 ，等 ． 海城 市 街道 灰尘 重 金属 铅 污染 现 状 上
及 评价 ［ ． 境科 学， ０６ ２（）５ ０５３ Ｊ 环 】 ２０ ， ７３：２－２ ．
ＺＨＡ ＮＧ ｕ ＣＨ Ｅ Ｚｈ ｎ ｏ ， Ｕ ｈ ｙ ａ ， ｔ １ Ｌｅ ｄｐ ｌ ｔ ｎａ ｄ ｉ Ｊ， Ｎ ｅ ｌ ｕ Ｘ Ｓ ｉ ｕ ｎ ｅ ． ａ ｏ ｌ ｉ ｎ ｓ ａ ｕ ｏ ｔ
收 稿 日期 ：２ １ ． １１ ０ ２０ ．０
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生态环境学报
第 ２ 卷第 ４期 （ ０ ２年 ４月 ） １ ２１
பைடு நூலகம்
较细颗粒 中， 区交通发达 ，商业活动频繁 ，且洛 市 阳地处 半 干旱 半湿 润 区 ，多 风少雨 ，这 些 因素均 易 使 地 表 降尘形 成更 细小 的颗粒 ，重新 进人 大气 ，对 人体健 康 产生 潜 在危 害 。建议 在制 定大 气粉 尘重 金 属污 染标 准 时 ，应 根据 粒级 分级 进行 制定 ，充分 考 虑各 金 属元 素 的粒级效 应 ，合 理规 划城 市布 局 。
唐山市区近地表降尘重金属的分布特征及成因
唐山市区近地表降尘重金属的分布特征及成因陈智贤;栾文楼【摘要】Based on statistics and analysis of eight heavy metal elements in near-surface atmospheric dustfall of Tangshan, the authors found the existence of obvious differences and the uneven distribution of heavy metal pollution. Based on the Kriging interpolation analysis of the eight heavy metal elements in near-surface atmospheric dustfall, the authors have reached the conlcusion that the distribution features of the eight kinds of metals have a somewhat identical high value in this area, with the South Lake park as the center. This a-nomaly area extends northeast and northwest. Based on principle component analysis, it is held that the heavy metals in near-surface atmospheric dustfall of Tangshan are mainly attributed to coal and traffic sources. The results obtained provide basic information for the understanding of the air quality and atmospheric environment pollution in Tangshan City and the performance of urban planning.%通过对唐山近地表降尘中8种重金属元素含量的统计与分析,发现重金属元素存在着较强的差异,表明重金属污染的分布极不均匀；应用地统计模块中的Kriging空间插值分析方法,对这8种重金属元素含量进行插值成图,结果表明,8种重金属元素的分布特征都存在一个相似的高值异常区,此异常区出现在以南湖公园为中心的区域上,向东北、西北方向延伸；利用因子分析法,得出唐山市区近地表降尘重金属的主要贡献源以燃煤和交通为主.这些研究为全面了解唐山市区的空气质量状况和该市大气环境污染治理、城市规划提供基本信息.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2011(035)006【总页数】4页(P833-836)【关键词】近地表降尘;重金属;Kriging插值分析;因子分析【作者】陈智贤;栾文楼【作者单位】福建省地质测绘院,福建福州350109;石家庄经济学院资源与环境工程研究所,河北石家庄050031【正文语种】中文【中图分类】P632随着城市化和工业化进程的不断推进，城市降尘量明显增加，降尘中各种重金属元素的含量也逐渐增加［1］。
郑州市降尘、积尘中重金属元素特征及环境影响
基于多目标区域地球化学调查区域评价[1]获 取的大气降尘、积尘样品分析数据，开展郑州市大气 降尘、积尘形成机理及其环境影响研究。大气降尘 是指在空气环境条件下，依靠重力自然降落于地面 的空气颗粒物,这些颗粒物来源有多种途径,所含化 学物质种类多样，并且具有形态学、化学、物理学和
热力学等多方面的特性，粒径多在1 pn以上，而 研究的大气积尘主要采集于距地面1-2 m的阳台、 电线杆等构筑物上累积的大气降尘。目前,众多学 者对城市降尘、积尘中的重金属含量及空间分布等 开展了研究。陈岳龙等⑵对成都市浮尘物理与化 学特征进行了研究;李海雯等⑶利用GIC技术对上
表9元素分析方法及仪器 Tab. 1 Methods and instruments for elementai analysis
分析方法
X荧光
ICP-2ES GF2AAS
ES HG2AFS
LF CSE POL COL VOL
元素数
26
3 2 4 6 0 2 2 1 2
分析元素
SOO、AUO3、Ga、Rb、Nb、P、Tl、Zs、Ba、Ss、 Pb、CaO、Cs、Y、Zx、C、S、Cl、Bs、TFc2O3、 MgO、Mx、No2O、KO、Th、V Be、Ce、Lo、LmCu、Co、NmSe ToCd Ap、Sx、B、Au As、Sb、BmHp、Sc、Gc U F、pH W、Mo C Cory N
摘要:通过对郑州市土壤，降尘、积尘中元素含量对比分析研究，结果显示郑州市降尘、积尘的主要来
源为工业污染，农业施肥、居民生活污染、垃圾废弃，建筑垃圾以及地表扬尘。郑州市积尘中重金属元
素的相态分析结果表明，Hg、Ce、As主要以残渣态出现，而Pb、Cd、Zn主要以碳酸盐结合态为主，易在 酸性环境中迁移，但目前郑州市区土壤环境是弱碱性环境，对酸雨有较强的缓冲能力，所以目前重金
温州城区地表灰尘重金属分布特征及健康风险评价
日，４月 ２ ８日，６月 ７日和 ２ １ 年 １月 １ ｔ 毛 ０１ ３ Ｅ用
属 进行 了研究 ；Ｆ ｒ ｉ 等 Ｅ ２ ０ ｅｒ ｒ ｅ ａ ０ ５年 在非 洲 城 市 罗 ４ ］ 安 达进行 了 ｌ ９种地 表 灰 尘 重金 属 儿 童健 康 风 险 评
为影 响城 市环境 质量 的主要 污染 因素 ，同时也是 危
１ 材 料 与 方 法
１ １ 样 品 采 集 ．
害人 体健 康 的主要污 染物 。城市 灰尘 是指粒 径小 于 ２ ０目，分散 于 城 市 的 表 面 固体 颗 粒 物 ，城 市 灰 尘
污染 ，主要是 重金属 污染 。城市 地表 灰尘携 带 的有 毒有 害重 金 属 ，大 大 增 强 了灰 尘 的 危 害 性 。国 内外 研究 表 明 ，交通 、工业 以及 城市 建设等 人类 活 动 对城市 灰 尘 中重 金 属 的 含 量 有 很 大 的影 响 ，此
灰尘 中重 金 属 的研 究 较 多 ，如 Ｅ ａ ｕ ｌ ｍ ｎ ｅａ等 对 西 西 里市不 同功 能 区、不 同形 态及 不 同粒径 中的重 金
工厂 ；商业 区为五 马街 和 温州商 贸城 ；居 民区为桃 源居 和 吕浦锦 园 ；交 通 区在车流 量较 大 的人 民路 和
小南 路交叉 路 口和桃 源居 居 民区门前 的金桥 路 ；绿
１ ２ 样 品 处 理 与 分 析 方 法 ．
较 晚 ，仅 上海 、沈 阳 、重 庆 等 大 城市 有 相关 研 究 ，
在 温州地 区还 是 空 白。温州 作 为 国 家 １ ４个 沿 海 开
放 城市之 一 ，是 浙 江 的经 济 中心之 一 ，浙 南 经 济 、 文 化 、交 通 中心 ，改 革开放 以来 ，温 州经 济快 速发
地表灰尘重金属含量及分布特征 彭东旭
地表灰尘重金属含量及分布特征彭东旭摘要：为了对地理学科进行更加深入的探讨和研究，为了能更具有针对性地治理大气污染以及粉尘污染，为了更高效地明确各城市地表灰尘的来源以及更好地总结各大城市地表灰尘重金属的分布规律，此篇论文在查阅了多篇相关文献的基础上，论证了我国城市地表灰尘重金属含量及分布特征，并且通过实地调查和考研，分析了地表灰尘重金属的表现形式以及来源，也进一步阐述了地表灰尘重金属分布特点的形成原因和影响因素。
关键词：重金属; 累积; 灰尘; 城市功能区前言随着工业化进程的进一步加快，城市空气污染日益严重，若遇见大风天气，地表灰尘则会随风肆虐，常常会影响居民出行和交通安全，特别是在地表灰尘重金属超标的情况下，若人类大肆吸入此类灰尘，常常会造成呼吸道感染，严重者还会危及生命。
所以，对城市地表灰尘重金属含量及分布特征进行研究与分析是十分有必要的。
不少地理学家对我国的大中型城市特别是一二线城市进行了地表灰尘重金属含量的研究和探索，虽然城市不同，但其地表灰尘重金属基本上都是包括 Cd、Cu、Pb和Zn等化学元素，并且这些元素在城市工厂集中分布地区表现地最为明显。
而且，不同城市因布局不同或城市规划以及道路建设的不同，其地表灰尘重金属含量及分布特征有明显差异。
本文根据已有文献和在先人研究的成果的基础上，从空间、时间、地域等多重角度入手,通过互联网技术收集大数据，以全国各地区地表灰尘中重金属含量数据为样本，以省会城市的不同功能区为样例，随机选取几个城市，地表灰尘重金属数据的分析和比对，阐述我国地表灰尘重金属含量以及其分布特征。
1城市不同功能区地表灰尘重金属分布的表现形式本次研究过程中我们将从全国随机抽取调查，并对随机抽取的数据进行相关的统计，我们可以看得出其实地表灰尘重金属分布在不同的城市中，地表灰尘的差异性较大，比如说有的城市中Cd的含量要远远超过其它城市，甚至于高出了将近9倍的含量，可见地表灰尘的严重性，而有在这些随机抽选的城市中，有的城市地表灰尘Cu含量却在39.3-850mg•kg。
开封周边地区地表灰尘砷、汞背景值及其应用
第35卷第8期2014年8月环 境 科 学ENVIRONMENTAL SCIENCEVol.35,No.8Aug.,2014开封周边地区地表灰尘砷、汞背景值及其应用陈彦芳1,马建华1∗,董运武2,刘德新1,陈星1(1.河南大学资源与环境研究所,开封 475004;2.嵩县环境保护局,嵩县 471400)摘要:在开封市周边地区采集96个地表灰尘样品和49个表土样品,用冷原子荧光法测定样品As、Hg 含量,计算灰尘和土壤As、Hg 背景值,并以开封城市地表灰尘为例,用地积累指数法(I geo )和污染负荷指数法(PLI)分别开展基于灰尘和土壤背景值的污染评价.结果表明,开封市附近地区地表灰尘As、Hg 背景值分别为8.04mg ·kg -1和22.37μg ·kg -1,低于其土壤背景值,也低于我国潮土背景值.同一地区灰尘As、Hg 背景值小于土壤,这主要与灰尘和土壤的有机质含量、颗粒大小、农业生产活动有关.基于灰尘背景值的开封城市地表灰尘As、Hg 的I geo 和PLI,都大于基于我国潮土背景值的I geo 和PLI.因此,多数学者应用我国潮土背景值开展灰尘污染评价,其污染程度实质上被低估了.关键词:地表灰尘;土壤;砷;汞;背景值中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:0250⁃3301(2014)08⁃3052⁃08 DOI :10.13227/j.hjkx.2014.08.031收稿日期:2013⁃12⁃17;修订日期:2014⁃04⁃13基金项目:国家自然科学基金项目(41171409,41201211,41301336);教育部人文社会科学重点研究基地重大项目(12JJD790023);教育部和河南省共建河南大学项目(SBGJ090101)作者简介:陈彦芳(1990~),女,硕士研究生,主要研究方向为土壤环境污染与防治,E⁃mail:yfchen0428@ ∗通讯联系人,E⁃mail:mjh@Background Values of As and Hg in Surface Dusts in the Vicinity of Kaifeng City and Their ApplicationCHEN Yan⁃fang 1,MA Jian⁃hua 1,DONG Yun⁃wu 2,LIU De⁃xin 1,CHEN Xing 1(1.Institute of Natural Resources and Environment,Henan University,Kaifeng 475004,China;2.Songxian Environmental ProtectionAgency,Songxian 471400,China)Abstract :Ninety⁃six surface dust samples and forty⁃nine topsoil samples were collected from the vicinity of Kaifeng.Concentrations of As and Hg were determined by cold vapor atom fluorescence spectrometry (AFS)and then the background values of As and Hg were calculated.Geoaccumulation Index (I geo )and Pollution Load Index (PLI)were used to evaluate the pollution degrees of the surface dust in Kaifeng City based on the background values in dust and soil.The results showed that the background values of As and Hg in surface dust were 8.04mg ·kg -1and 22.37μg ·kg -1,respectively,lower than those in soil,mainly related to organic matter content,particle sizes and the influence of agricultural activities,and also lower than those in fluvo⁃aquic soil of China.The values of I geo and PLI in urban dust of Kaifeng based on the dust background values of the investigation area were higher than those based on the fluvo⁃aquic soil background values of China.Therefore,the pollution degree of dust with heavy metals was actually underestimated if the assessment was based on the fluvo⁃aquic soil background value.Key words :surface dust;soil;As;Hg;background value 地表灰尘(以下简称灰尘)是大气沉降和地表尘土在人类活动和自然作用下反复飘浮、再淀积于地面或建筑物表面的固体颗粒物[1],粒径在1~1000μm 之间[2].灰尘可通过手⁃口、皮肤接触和吸入等途径进入人体,危害人体健康[3~5],对儿童的危害尤为严重[6,7].灰尘中含有大量As、Hg 等重金属.As 对人体的危害很大,长期低剂量暴露砷化物会导致慢性As 中毒,引起神经系统疾病、皮肤癌、肺癌等[8~10];Hg 具有较强的生物毒性,并且具有不可降解和生物累积性,通过生物富集影响食品安全,最终危害人体健康[11,12].因此,研究灰尘As、Hg 含量及其污染对提高环境质量、保护人体健康具有重要意义.由于灰尘样品的易获得性及其对环境污染的良好指示性,故灰尘已成为环境质量的指示器[13~15].近些年来,国内外学者对不同区域的灰尘As 和Hg 含量、分布、污染及风险状况进行过研究[1,3,5,16~22],其中灰尘污染评价常采用地积累指数(I geo )法[3,19~21]、污染负荷指数(PLI)法[20]和积累指数(EF)法[17,19]等等.但是,由于缺乏灰尘重金属背景数据,所以上述评价方法所采用的评价标准要么是地壳或页岩重金属均值[19],要么是研究区或其附近地区的表土(以下简称土壤)重金属背景值[3,5,17,20,21].同一区域的灰尘和土壤重金属背景值是否存在差异?目前尚缺乏理论和试验研究.如果同一区域灰尘和土壤重金属背景值存在差异,那么势必影响灰尘重金属污染评价的客观性和准确性.鉴于此,本文以开封市周边地区8期陈彦芳等:开封周边地区地表灰尘砷、汞背景值及其应用为例,在背景灰尘和土壤样品采集及其As、Hg 含量测定的基础上,对灰尘As、Hg 背景值(或参考值)进行计算,开展灰尘和土壤背景值比较研究,并用灰尘和土壤背景值分别对开封市区不同功能区灰尘As、Hg 进行污染评价,旨在为灰尘重金属污染评价提供更加科学的依据.1 材料与方法1.1 研究区概况研究区以河南省开封市为中心,以80~100km 为半径,包括郑州、开封、商丘、新乡等4个地级市的中牟县、尉氏县、开封县、通许县、杞县、兰考县、民权县、封丘县、长垣县和原阳县,总面积约1.2×104km 2(图1),地理坐标介于113°51′51″~115°15′42″E、34°11′43″~35°11′43″N 之间.研究区位于黄淮平原中偏西部,除中牟县域内有一些沙丘和沙岗外,其余地区地势平坦,海拔在50~70m 之间.河流众多,分属海河和淮河两大流域,主要有黄河(黄河只是流经本区而没有汇水面积,故研究区不属于黄河流域)、惠济河、贾鲁河、涡河等.属暖温带大陆性季风气候,年平均气温14℃左右,年均降雨量670mm.土壤类型为黄潮土,土层深厚,有机质含量在10g ·kg -1左右,呈弱碱性反应,砂粒和粉砂粒含量较高.图1 研究区位置与灰尘样点分布示意Fig.1 Location of the investigation area and distribution of the dust samples1.2 灰尘与土壤样品采集1.2.1 背景灰尘和土壤样品采集依据样点均匀性和随机性原则,首先在地图上将研究区域划分成约10km ×10km 的网格(约100个网格),并依次编号;然后随机选取25个网格进行采样(图1).在每个采样网格中心附近的村庄周围,按不同方位布设3~4个灰尘采样点,相邻采样点间距1km 以上.采样点选择在少受人为干扰的地方,如选择古老坟茔地、田间小路、永久性田埂和沟渠旁、成熟规模林地以及长期荒芜的地面等地点进行采样.采样点距开封市区10km 以上,距乡镇5km 以上,距主要公路1km 以上,距农村居民点0.5km 以上.同时,为了比较灰尘与土壤As、Hg 背景值的异同,又在部分灰尘样点周围随机布设2个土壤混合样点.本研究总共布设96个灰尘样点和49个土壤样点.考虑到研究区冬、春季多风沙,夏季多雨的气候特点,在2011年3~4月间,选择无风或微风时采集样品;遇到降水天气时,则在降雨过程结束5d 后进行采样.在每个采样点上,首先用GPS 定位,并详细记录采样点的地表性质及其周围自然环境等信息;然后用毛刷和塑料簸箕多点(25~30个)清扫灰尘样品,去除植物残体和砖瓦块等,将其充分混合,获得500g 左右的灰尘样品.在某村庄灰尘采样点周围选取2个土壤性质相对一致的地块(面积约为0.5hm 2)采集土壤混合样品.首先利用“蛇形”布点法随机选取25~30个子样点,每个子样点用不锈钢铲采集表土样(0~20cm)约100g;然后将各3503环 境 科 学35卷个子样充分混合,去除植物残体和砖瓦块等,用“四分法”舍弃多余样品,保留土样约500g.1.2.2 城市灰尘样品采集为开展基于灰尘背景值的城市灰尘As、Hg 污染评价,于2013年4月在开封市区不同功能区布设灰尘样点,其中工业区(ID)样点6个,居民区(RD)8个,文教区(CD)8个,交通密集区(TD)5个,共计27个灰尘样品,采集方法同1.2.1节所述.1.3 样品处理与砷、汞含量测定首先将灰尘和土壤样品在室内风干;然后采用多点(约30点)随机取样的方法取样约100g,用玛瑙研钵研磨,全部通过100目(孔径0.149mm)尼龙筛,备用.样品消解采用1∶3硝酸⁃盐酸混酸1倍液消解(DB51/T 836⁃2008),用试剂均为优级纯,试验用水为二次去离子水.灰尘和土壤样品As、Hg 含量测定采用原子荧光光度法(DB51/T 836⁃2008),所用仪器是AFS⁃3100原子荧光光度计(北京海光).在样品测定过程中,用平行试验、国家标准土样(ESS⁃2,棕壤)回收试验进行质量控制.每批样品采用2个标准土样进行加标回收试验,As、Hg 含量回收率都在95%~105%之间;平行试验偏差都在10%以内.1.4 砷、汞背景值确定方法采用Dixon 检验法(GB /T 4883⁃2008)剔除离群值后,应用SPSS 17.0软件中的正态检验功能模块,对数据分布进行检验.如果数据符合正态分布,则用算术平均值表示其背景值,以算术平均值加减2个标准差表征其范围;如果数据符合对数正态分布,则用几何平均值表示其背景值,以几何平均值乘、除以几何标准差的平方表征其范围;如果呈偏态分布,则以中值表示其背景值,以5%~95%所对应的数据区间表示背景值范围[23].1.5 灰尘和土壤砷、汞污染评价方法1.5.1 地积累指数法地积累指数(geoaccumulation index,I geo )的计算公式[24]为:I geo =log 2c n k ·B n ⎛⎝⎜⎞⎠⎟式中,c n 为土壤或灰尘重金属n 的实测含量,B n 为重金属n 的地球化学背景值,k 是为了消除沉积物空间差异可能引起的背景值变动而设置的转换系数(一般取值1.5).根据I geo 的大小可评价重金属污染程度,其分级标准为:无污染(I geo ≤0)、轻污染(0<I geo ≤1)、偏中污染(1<I geo ≤2)、中污染(2<I geo ≤3)、偏重污染(3<I geo ≤4)、重污染(4<I geo ≤5)、极重污染(I geo >5).1.5.2 污染负荷指数法污染负荷指数(pollution load index,PLI)的计算公式[25]为:CF i =c i /c b iPLI =nCF 1×CF 2×…×CF n式中,CF i 为土壤或灰尘重金属i 污染因子,c i 为土壤或灰尘重金属i 的实测含量,c b i 为重金属i 的背景值,PLI 为某样点多种重金属的污染负荷指数.Tomlinson 等[25]提出的PLI 污染分级标准为:PLI <1为无污染,PLI >1为污染;国内学者根据PLI >1的程度又进行了细分:PLI≤1,无污染;1<PLI≤2,中污染;2<PLI≤3,强污染;PLI >3,极强污染[26,27].由于该分级标准没有给出“轻度污染”,故本研究将其调整为:PLI≤1为无污染,1<PLI≤2为轻度污染,2<PLI≤3为中度污染,PLI≥3为强度污染.2 结果与分析2.1 灰尘砷、汞含量变化及背景值分析经Dixon 法检验,开封市周边地区灰尘As、Hg 含量数据均未发现离群值.由研究区灰尘As、Hg 含量与分布(表1和图2)可见,灰尘As、Hg 平均含量分别为8.04mg ·kg -1和25.52μg ·kg -1;As 含量变异系数较小(27.61%),而Hg 含量变异系数相对较大(75.65%),但都属于中等变异.灰尘As 含量分布的偏度为-0.17,峰度为-0.32(表1),基本符合正态分布;频数分布基本呈正态分布(图3);中值位于箱体的中部,说明其含量呈正态分布(图2);用SPSS 17.0制作As 含量的Q⁃Q 图(quantile⁃quantile plot)发现,其数据点接近直线,表明数据也符合正态分布.灰尘Hg 含量分布的偏度为1.37,峰度为2.11,不符合正态分布(表1);原始含量数据呈右偏态分布(图3),经对数转表1 灰尘As 尧Hg 含量统计(n =96)Table 1 Content statistics of As and Hg in dusts重金属算术均值几何均值中值标准差变异系数/%偏度峰度As /mg ·kg -18.047.698.082.2227.61-0.17-0.32Hg /μg ·kg -125.5218.2022.3719.3175.651.372.1145038期陈彦芳等:开封周边地区地表灰尘砷、汞背景值及其应用图2 灰尘和土壤As尧Hg含量箱线图Fig.2 Box⁃plot diagram of As and Hg contents in dusts and soils 换后的含量数据也呈右偏态分布;中值位于箱体的中部偏下,且异常值集中在较大值一侧,说明其含量呈右偏态分布(图2);Hg含量的Q⁃Q图不呈一条直线,表明数据不符合正态分布.总之,灰尘As含量数据符合正态分布,而Hg含量属于偏态分布.按照上述1.4节灰尘元素背景值的表征方法,得到开封市周边地区灰尘As背景值为8.04mg·kg-1,范围介于3.60~12.48mg·kg-1之间;灰尘Hg背景值为22.37μg·kg-1,范围介于3.03~ 70.34μg·kg-1之间.2.2 灰尘和土壤As、Hg背景值比较经Dixon法检验,研究区土壤As含量数据中的最小值(0.57mg·kg-1)是离群值,予以剔除;土壤图3 灰尘As和Hg含量频数分布Fig.3 Frequency distribution of As and Hg in dustsHg含量均为正常值.经检验,土壤As、Hg含量的分布与灰尘相似,土壤As含量呈正态分布,Hg含量呈偏态分布.所以,研究区土壤As、Hg背景值分别为8.07mg·kg-1、30.57μg·kg-1,范围分别介于3.51~12.63mg·kg-1、2.25~98.28μg·kg-1之间.研究区灰尘As背景值略小于土壤,差别不显著;但灰尘Hg背景值明显小于土壤,差别显著(P <0.05).据文献[23],我国潮土As、Hg背景值分别是9.70mg·kg-1和47.00μg·kg-1,可见不管是研究区的灰尘或土壤,其As、Hg背景值都小于潮土背景值.因此,就开封市周边地区来说,应用我国潮土背景值进行灰尘As、Hg污染或积累评价,其结果会在一定程度上被低估.2.3 基于灰尘背景值的开封城市灰尘As、Hg污染评价开封城市灰尘As和Hg平均含量为6.15 mg·kg-1和225.15μg·kg-1,变异系数分别是50.64%和99.27%.城区灰尘As含量比背景值低1.92mg·kg-1,而Hg含量远超过背景值(是背景值的7.36倍),两种灰尘的As、Hg含量存在极显著差别(P<0.01).开封城市灰尘As、Hg含量高于加拿大的渥太华市(1.3mg·kg-1和29μg·kg-1)[28]和安哥拉的罗安达市(5mg·kg-1和130μg·kg-1)[4],而低于北京市(6.2mg·kg-1和340μg·kg-1)[29]和芜湖市(15.37mg·kg-1和230μg·kg-1)[1].开封市ID、CD、RD和TD灰尘As平均含量分别为8.33、7.30、4.66和4.10mg·kg-1.ID灰尘As平均含量略高于背景值,差别不显著;其他功能区均低于其背景值,其中CD灰尘As含量与背景值无显著差别,RD和TD灰尘As含量与背景值差别极显著(P <0.01).RD、CD、ID和TD灰尘Hg平均含量分别为358.86、189.77、162.10和143.48μg·kg-1,都高于其背景,差别极显著(P<0.01).在27个城市灰尘样品中,As含量低于其背景值的样点数为21个,占样点总数的77.78%,而Hg含量低于背景值的样点数仅为1个,占样品总数的3.70%.5503环 境 科 学35卷基于开封周边地区灰尘和土壤背景值的I geo 评价结果比较(图4)表明,开封市各个功能区基于灰尘As 背景值的平均I geo <0,TD、ID、RD、CD 的I geo分别是-1.57、-0.73、-1.45、-0.77,没有发生污染;除ID 外,其他功能区基于灰尘背景值的I geo 略大于基于土壤背景值的I geo ,差别不显著;不管是基于灰尘还是基于土壤As 背景值的平均I geo 都是ID >CD >RD >TD.图4 基于不同评价标准的开封城市灰尘As 、Hg 的陨geo 比较Fig.4 The I geo comparison of As and Hg in urban dustsin different districts of Kaifeng City based on the backgroundvalues of dusts and soils图5 开封市各功能区灰尘As 、Hg 的PLI 比较Fig.5 PLI comparison of As and Hg in dust indifferent areas of Kaifeng City各个功能区基于灰尘Hg 背景值的平均I geo >1,TD、ID、RD、CD 的I geo 分别是1.38、2.00、2.26、2.38,发生轻度至中度污染;基于灰尘背景值的I geo 大于基于土壤背景值的I geo ,但差别不显著;各功能区基于灰尘Hg 背景值的污染级别都比基于土壤背景值的污染级别高一级;不管是基于灰尘还是基于土壤Hg 背景值的平均I geo 都是CD >RD >ID >TD.比较基于灰尘和基于土壤As、Hg 背景值的PLI 评价结果(图5)表明,开封市各个功能区基于灰尘背景值的平均PLI >1,TD、ID、RD、CD 的PLI 分别是1.54、2.52、2.37、2.49,除TD 发生轻污染外,其他功能区均发生中污染.基于土壤背景值评价的PLI 略低基于灰尘背景值的评价结果,但两种评价结果污染等级并未发生变化.不管是基于灰尘还是基于土壤背景值的平均PLI 都是ID >CD >RD >TD.3 讨论3.1 背景灰尘As、Hg 含量低于土壤背景值的原因分析研究区灰尘As、Hg 背景值小于土壤背景值的原因,可能与其有机质含量、粒径大小和农业活动等有关.经作者用重铬酸钾氧化法测定研究区灰尘和土壤有机质含量发现,灰尘有机质含量明显高于其周围土壤,灰尘和土壤平均有机质含量分别为37.58g ·kg -1和12.31g ·kg -1,二者之间差别显著(P <0.01).由于植物与土壤之间的元素富集系数都小于1,所以有机混杂物中的As、Hg 含量均低于矿质土壤或灰尘,但有机质的存在却增加了灰尘和土壤样品的质量,结果必然导致高有机质灰尘的As、Hg 含量相对下降,这可能是灰尘As、Hg 含量低于土壤的原因之一.另外,裸露地表的灰尘细颗粒易在风力作用下发生多次扬尘,留下的灰尘颗粒较粗;土壤表面常有作物覆盖,土壤细颗粒迁移少而接受的细颗粒污染多,再加上种植作物时的人工翻耕等作用,可造成土壤细颗粒含量会高于灰尘.笔者为了证明这一推断,采用激光散射粒度分析仪(Horiba⁃9200,日本掘场)对研究区灰尘和土壤样品的颗粒组成进行了测定.结果显示,背景灰尘粒径>50μm、2~50μm、<2μm 的平均质量分数分别为57.88%、41.49%和0.63%,平均粒径(M z )和中值粒径(M d )分别为87.31μm 和143.11μm;而背景土壤上述粒级的平均质量分数分别为47.12%、50.98%和1.90%,M z 和M d 分别为63.72μm 和95.13μm.灰尘大颗粒含量确实是高于同区域土壤的.田辉等[30]研究表明,灰尘颗粒的大小与其矿物组成紧密相关,大颗粒主要由石英和长石等原生矿物组成,细颗粒中黏土矿物较多.原生矿物主要由Si、Al、Fe、Mn、K、Na、Ca、Mg 等元素组成,As、Hg 含量甚少;黏土矿物具有胶体性质,可吸附重金属元素.大量研究[1,18,31~36]业已证明,粗颗粒灰尘的重金属含量明显小于细颗粒灰尘,这可能是灰尘As、Hg 含量低于土壤的主要原因.65038期陈彦芳等:开封周边地区地表灰尘砷、汞背景值及其应用另外,在农业生产活动过程中施用汞杀菌剂(如升汞、甘汞等)、含砷农药(如亚砷酸、亚砷酸钠、砷酸铅、砷酸钙等)以及化肥,也可能在一定程度上增加土壤的As、Hg含量,而灰尘受此影响相对较弱.3.2 城区灰尘As低于灰尘背景值而Hg含量高于灰尘背景值的原因分析开封城区灰尘As平均含量低于背景值的原因可能与潮土地质背景和来源多样化等因素有关.据研究[29,37~40],农业土壤的As含量除与农业活动有关外,主要与成土母质密切相关,背景灰尘As含量又与土壤As含量存在着直接联系.而对于城市灰尘来说,其物质来源是多样的,除来自周围的土壤颗粒沉降外,还有多种多样的人工混合物质,如建筑废物颗粒(石灰、水泥、砖瓦等碎屑)、金属腐蚀脱落颗粒、建筑老化脱落颗粒、生活垃圾和有机碎屑等等[17,41].一般来说,城市灰尘中的这些混杂物中的As含量低于土壤,结果可导致城区灰尘As含量的相对下降.因此除受到强烈污染的ID区的灰尘As 含量略高于背景灰尘外,其他功能区的灰尘As含量都低于背景灰尘.刘春华等[29]、张一修等[40]、方凤满等[42]分别对北京市、贵阳市和芜湖市灰尘和土壤As含量的研究中也得到了相同的结论.笔者测定表明,城区灰尘颗粒组成比背景灰尘细小,前者的M z和M d分别为87.31μm和77.62μm,后者分别为143.11μm和92.46μm.可见,城市人类活动(化石燃料燃烧等)和灰尘颗粒大小对城市灰尘As 含量的影响,相对于其组成多样化来说处于次要地位.与灰尘As不同,Hg是典型的城市人为源重金属,且来源复杂,除来自化石燃料燃烧,电子工业、造纸工业和医药工业的污染排放外,生活垃圾(如体温计、日光灯、含汞电池、洗涤剂、化妆品等)排放也是其主要来源之一[17,43~46].开封市的工业以化工和制药为主,又是典型的燃煤城市,近些年来机动车拥有量迅速增加,导致含Hg废物排放量增加,这可能是城市灰尘Hg含量远高于背景含量的原因之一.另一个不可忽视的原因是,开封是一座古老的旅游城市,人口密度大,居民居住空间狭窄、拥挤,游客数量逐年增多,含Hg生活垃圾生产量大,这可能是RD灰尘Hg含量高于其他功能区的主要原因.4 结论(1)开封市周边地区灰尘As、Hg背景值分别为8.04mg·kg-1和22.37μg·kg-1,其范围分别介于3.60~12.48mg·kg-1和3.03~70.34μg·kg-1之间,低于其土壤背景值(分别为8.07mg·kg-1和30.57μg·kg-1),更低于我国潮土背景值(9.70 mg·kg-1和47.00μg·kg-1).(2)研究区灰尘As、Hg背景值小于其土壤背景值的原因,主要与其有机质含量、颗粒大小和农业活动影响程度有关.背景灰尘有机质含量高导致其As、Hg背景值相对降低;土壤裸露地表的灰尘细颗粒易发生空气迁移,粗颗粒含量较高,原生矿物多,吸附As、Hg较少;而土壤常有作物覆盖、细颗粒空气迁移少,并且机械耕作频繁等影响,细颗粒含量高于灰尘,吸附As、Hg较多,再加上含砷、汞农药和化肥的施用,致使其As、Hg含量高于其同地区的灰尘.(3)基于灰尘As、Hg背景值的开封市区灰尘污染负荷指数(PLI)和地积累指数(I geo)大于基于土壤背景值的PLI,表明应用我国潮土背景值的灰尘As、Hg污染评价的结果被低估了,在以后的研究中应慎用国家或区域土壤背景值做区域灰尘的污染评价.所以,开展灰尘重金属背景值研究具有重要理论和实践意义.参考文献院[1] 方凤满,张志明,陈文娟,等.芜湖市区春季地表灰尘中汞和砷的空间及粒径分布规律[J].环境科学学报,2009,29(9):1871⁃1877.[2] Yap C K,Chew W Y,Tan S G.Heavy metal concentrations inceiling fan and roadside car 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城市灰尘的元素地球化学特征
城市灰尘的元素地球化学特征陈莉;李凤全;王天阳;叶玮;朱丽东【摘要】根据湖州市吴兴区采样数据,分析了城市灰尘元素中亲铁元素、亲铜元素、亲石元素和常量元素的含量和累积状况,并探讨这些元素与土壤背景的关系.结果表明,湖州市城市灰尘四类元素含量差异较大,但与土壤背景变化趋势基本一致；同种元素在不同功能区的富集等级基本相同,但同类元素间存在明显的累积差异；各功能区灰尘元素与土壤背景的关联度都较好,关联程度由高到低顺序是科教文,工业区,居民区,旅游区,商业区.提示无论人类活动干扰是否强烈,土壤始终是城市灰尘元素的重要来源.【期刊名称】《广东微量元素科学》【年(卷),期】2011(018)011【总页数】8页(P19-26)【关键词】湖州;城市灰尘;富集系数;灰色关联【作者】陈莉;李凤全;王天阳;叶玮;朱丽东【作者单位】浙江师范大学地理过程实验室,浙江金华321004;浙江师范大学地理过程实验室,浙江金华321004;浙江师范大学地理过程实验室,浙江金华321004;浙江师范大学地理过程实验室,浙江金华321004;浙江师范大学地理过程实验室,浙江金华321004【正文语种】中文【中图分类】X513灰尘元素的研究是城市灰尘研究的重要内容之一，城市灰尘中常量元素、稀土元素、重金属元素的含量和分布都是研究的热点。
研究中发现人类活动是其含量变化及累积的明显的重要因素，并推断土壤也是来源之一［1-3］。
为了明确表示城市灰尘元素与土壤背景的关系，以浙江省湖州市区为研究对象，结合当地的土壤背景，分析该地区城市灰尘元素的含量及其累积状况，并根据不同功能区灰尘元素含量特征和区间差异性，探讨湖州市城市灰尘元素的主要来源及与土壤背景的关联度。
为全面研究城市灰尘元素的含量特征、分布规律和可能来源提供依据，对湖州市环境污染防治、环境质量评价、保障人体健康有重要借鉴意义。
1.1 样品采集样品采集时间2009年8月，以浙江省湖州市吴兴区为研究范围，以功能区为单位，采样点在工业区、商业区、科教文区、旅游区、居民区布置，其中每个功能区划定一个方形的区域，按对角线采样法则来进行采样点的布置，结合湖州市区的实际情况在每条对角线上分别确定2～3个点，同时在每个采样点采用一点多处采样等量组合的方法在其周围选取多个采样点进行采样，并将多个样品均匀混合，作为一个采样点的灰尘样品，共采集样品22个，分别是工业区A1、A2、A3、A4、A5，商业区为 B1、B2、B3、B4、B5，科教文区 C1、C2、C3、C4，旅游区 D1、D2、D3，生活区E1、E2、E3、E4、E5，采样点位置见图1。
X荧光分析法测定地表灰尘和空调灰中重金属含量
X荧光分析法测定地表灰尘和空调灰中重金属含量王鑫;康明铭;刘军;陈秀莲;覃雪【摘要】The dust of earth's surface and the dust on air conditioner filters reflect a certain area of air pollution in a period of time. In the present study, we investigate the dust collected from the Wangjiang campus of Sichuan University on March, 2017. The dust is divided into 9 groups according to their diameters. The dust is made into the samples by mixing the dust and analytically pure starch at a ratio of 1:2, and pressing it into slices of 1.5 cm in radius and 6 mm in thickness through using a powder compressor. Likewise, the salts (MnSO4·H2O, Fe(NO3)3·9H2O,CuSO4·5H2O, ZnSO4·7H2O, Pb(NO3)2), are also made into standard samples of different elements (Mn, Fe, Cu, Zn, and Pb). X-ray fluorescence analyzer is used to measure the element content in each of the samples according to calibration curves measured from the standard samples. The results show that the content of each element in the earth's surface dust is lower than that in the dust on the air conditioner filter. The values of Cu, Zn, and Pb content in the dust are higher than the average content of the topsoil in Sichuan Province, China. These elements possibly originate from motor vehicle exhaust. Based on the theoretical model for the gaseous elements to change into the fine particulate matter, the change of the trace element content with the particle size can be expressed as Ci ∝ kiDn, where Ci is the content of the metal element i in the dust, ki is a scale factor, D is the diameter of the dust particle, and n is the distribution index.From the results it is concluded that the distribution indexes corresponding to various elements are approximately the same in the size range of interest to us (32.5–230 μm). A recommended value of n is-0.43±0.06.%使用X荧光分析法对地表灰尘和空调滤网灰中所含金属元素(Mn,Fe,Cu,Zn,Pb)做了定量分析.结果表明,5种元素在空调灰中的含量都大于其在地表灰尘中的含量,其中Cu,Zn,Pb 3种元素在地表灰尘和空调灰中的含量远远大于四川省表层土壤中对应的平均含量.通过对不同粒径组地表灰尘中重金属含量的分析表明,地表灰尘中五种元素的含量在测量范围内随灰尘直径的变化规律大致相同.【期刊名称】《物理学报》【年(卷),期】2018(067)001【总页数】8页(P51-58)【关键词】灰尘;X荧光分析;重金属含量;灰尘粒径【作者】王鑫;康明铭;刘军;陈秀莲;覃雪【作者单位】四川大学物理科学与技术学院,成都 610064;辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064;四川大学物理科学与技术学院,成都 610064;辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064;四川大学物理科学与技术学院,成都 610064;辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064;四川大学物理科学与技术学院,成都 610064;辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064;四川大学物理科学与技术学院,成都 610064;辐射物理及技术教育部重点实验室,成都 610064【正文语种】中文1 引言由于人口的快速增长和工业化进程的不断加速,大气污染成为当前城市环境保护所面临的最严峻的问题之一.大气污染物主要成分为气溶胶状态污染物,其中悬浮在空气中粒径小于100µm的颗粒物称为总悬浮颗粒物(TSP),粒径小于10µm的称为可吸入颗粒物(PM10),粒径小于2.5µm的称为可入肺颗粒物(PM2.5)[1−5].本文所研究的地表灰尘粒径小于280µm,质量占比以小于65µm最多;而空调滤网灰的直径多数不超过30µm,主要成分直径在10µm以下[6].这些颗粒物都具有较强的吸附能力,能吸附各种金属粉尘、病原微生物等[7].而从毒物学和流行病学研究中来看,有越来越多的证据表明,颗粒物上附着的有毒金属是它们毒性的主要组成部分[8,9].因此测定其中的有毒金属含量对于评估大气污染程度具有重要意义.之前国内外对大气污染状况的研究报道多集中于分析PM2.5的组成及其对应成分的含量[10,11],还有一些研究报道了叶面尘,地表灰尘中有毒金属的富集情况[12,13].其实地表灰尘与大气总悬浮颗粒物互为源汇,地表灰尘可以在一定的外动力条件下再悬浮变成大气总悬浮颗粒物,而大气总悬浮颗粒物通过一定时间的沉降或结合大气中的水颗粒也可以转化为地表灰尘[14].而关于空调滤网灰中有毒金属含量的研究报道一直比较缺乏.空调滤网灰直接来源于大气总悬浮颗粒物,是一段时间、一定区域内大气颗粒物的样本,因此测量地表灰尘和空调灰中有毒金属的含量一定程度上能反映大气总悬浮颗粒物中有毒金属的含量.X荧光分析法可以确定物质中微量元素的种类和含量,自H.费里德曼(H.Friedmann)和L.S.伯克斯(L.S.Birks)于1948年制成第一台波长色散X射线荧光分析仪以来,这项分析技术得到了迅猛发展,目前已经十分成熟,是大气颗粒物元素分析中广泛应用的三大分析手段之一.对比其他光谱分析法(如原子吸收光谱法(AAS)和等离子体发射光谱法(ICP-AES)),X荧光分析法具有分析速度快、不破坏样品组成、制样简单、分析元素范围广、结果稳定可靠等优点[12,15].本文使用粉末压片法制作了一系列标准样品和待测样品,通过推导X荧光强度与样品元素含量的关系式来制作标定曲线,从而测出了地表灰尘和空调灰中Mn,Fe,Cu,Zn,Pb这5种元素的含量,对比之前相关报道用原子吸收光谱法(AAS)和等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定其他区域地表灰尘中这几种元素的含量,部分元素的测量精度有了提高;在前人的研究中,罕见对空调灰中金属元素成分含量的测量分析,而该样本侧面反映了大气污染情况(特别是室内污染情况),本文为此提供了参考.本文还研究了不同直径灰尘中重金属含量的差异,可以为估算不同粒径大气总悬浮颗粒物的金属含量提供参考.2 采样和研究方法2.1 样品采集和处理地表灰尘和空调灰样本收集于四川大学望江校区,该校位于城市中心,靠近中心商业区.该区域的空气受到交通排放和来自郊区工业污染物排放的影响较重.我们于2017年3月在四川大学望江校区东区体育场外离地1 m高的瓷砖上采集了地表灰尘样品,采集点离地1 m是为了有效避免表层土壤带来的影响.空调灰则收集于空调滤网,由于长时间未清洗,滤网上沾有大量的纤维絮状物,有大量灰尘藏身其中,用小毛刷慢慢将絮状物刷下并收集.为了便于分析与测量,用灰化炉将其灰化.采样都在至少连续一周不降雨后进行.使用60,80,100,120,140,160,180,200,250目标准分样筛(对应的直径大小分别为280,180,150,125,106,95,85,76,65µm)将地表灰尘按直径大小分成9组,将这9组地表灰尘和空调灰与淀粉以1:2的比例均匀混合后,使用粉末压片机在20 MPa的压力下保压1 min,将其压成直径约1.5 cm、厚度约6 mm的待测样品片.2.2 研究方法使用X荧光分析法对样品进行定量分析时需要制作标准样品.将一水硫酸锰(MnSO4·H2O)、九水硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)、五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)、七水硫酸锌(ZnSO4·7H2O)和硝酸铅(Pb(NO3)2)按不同比例与淀粉混合,使用粉末压片机将其压成与待测样品片相同规格的标准样品片,分别放入X荧光分析仪(本实验所用为能量色散型X荧光分析仪“天瑞EDX3600K”)测出标样中各元素(Mn,Fe,Cu,Zn,Pb)特征峰的净计数率.在X射线荧光分析中,测得的净计数率一般并不与待测元素的含量呈线性变化,这是由于试样内诸元素对原级X射线和特征荧光的吸收与其各自质量吸收系数有关.定义X光管产生原级X射线的强度为I0,射入样品的质量吸收系数为(µ/ρ)oi,而样品原子退激产生的荧光射出样品的质量吸收系数为(µ/ρ)k,因为二者的波长不同,所以他们的质量吸收系数并不相同.如果所激发元素i对原级X射线的质量吸收系数系数是(µ/ρ)1,其他元素为(µ/ρ)2,而它们对特征X射线的质量吸收系数分别为当i元素在样品中所占的质量百分比为Ci时,可以推出:同理,如图1,能量为Ei,入射角为α的原级X射线穿过样品表面经过x的距离到达dx处被样品吸收而衰减为(忽略其他损失和散射情况):到达dx处的原级X射线将与i元素(其摩尔质量为Mi)发生相互作用,而dx所在截面i元素的原子数目为(ρ为样品的密度,NA为阿伏伽德罗常数):图1 特征X射线激发探测示意图Fig.1.A schematic of detecting characteristic X-rays.样品中的i元素与入射X射线相互作用发出特征X荧光的反应截面为σ,那么在dx 处由于相互作用发出的X荧光强度为在dx处发出的X荧光要经过Ω立体角穿过试样被与样品成β角的探测器探测到,因此到达探测器的荧光强度dIe为联立(1)到(6)式,经过dx处试样激发到达探测器的X荧光强度为式中,对厚度x从0到无限厚(所谓“无限厚”是指随着试样厚度的增加,其X射线荧光强度不再增加的厚度,本实验中样品片的厚度已达到无限厚,因此可以对其进行从0到无限厚的积分)进行积分,到达探测器的荧光总强度为将(9)式与(1),(2)式联立有式中,因为对于结构固定的X荧光光谱仪和已知组分的标准样品而言,csc(α),csc(β)都为常数,因此p1,p2为常数.在进行定量分析制作标定曲线时,可以根据金属元素化合物与淀粉的不同混合比例来计算出标样中该金属元素的含量(该元素在样品中的质量占比即Ci),再利用X荧光分析仪测出样品中该金属元素的荧光信号强度(即Ie),再根据推导出的(10)式来拟合标准样品得到标定曲线,从而通过测量待测样品的净计数率利用标定曲线反推出其中某金属元素的含量.2.3 灰尘中金属元素含量与灰尘粒径的关系文献[16—21]研究了气相元素迁移富集到颗粒相的理论模型,并根据对元素富集的理论研究,提出了颗粒物中痕量元素含量与颗粒物粒径关系的表达式:式中ki是比例系数,Ci为痕量元素i在不同粒径颗粒物下的含量,D为颗粒物的粒径,n为分布指数.本文通过测量得到了四川大学望江校区这一区域不同粒径灰尘颗粒中重金属含量的数值,通过(13)式拟合得到分布指数n,并且通过分析不同元素分布指数的规律,可进一步估算不同粒径大气总悬浮颗粒物中有毒金属含量.3 结果与讨论3.1 标定曲线利用X荧光分析仪测出每组标准样品中各元素特征峰的净计数率,再根据该元素金属化合物与淀粉的混合比例计算标准样品中各元素的含量,按(10)式拟合得到不同元素的标定曲线(图2).标定曲线制作完成后,按相同的实验操作对每种金属元素又重新配置了三组检验样品(已知检验样品中该金属元素的含量,且此含量数量级上与待测灰尘样品相同).对比标定曲线求出的理论X荧光强度与X荧光分析仪实测检验样品X荧光强度,两者差别小于10%(标定曲线由于做的范围宽,其本身的随机误差多大于10%,可以从误差带和本文最后给出的结果误差看出来),两者的相对误差小于本文测量的最终误差,因此标定曲线是可靠的.观察图2还发现Fe元素标定曲线的误差较大,主要是因为用来配制Fe元素标样的九水硝酸铁有强烈的吸水性,在空气中潮解而易黏连,压制标准样品片时会不定量损失一部分.图2 各元素的标定曲线(图中红色区域为95%置信带,插图为曲线左下角区域的放大) (a)Mn元素的标定曲线;(b)Fe元素的标定曲线;(c)Cu元素的标定曲线;(d)Zn元素的标定曲线;(e)Pb元素的标定曲线Fig.2.The calibration curves of kinds of elements(the red region is a 95%con fi dence level band,and the smaller one in each plot is an enlarged image of the lower left end of thecurve):(a)The calibration curve of Mn;(b)the calibration curve of Fe;(c)the calibration curve of Cu;(d)the calibration curve of Zn;(e)the calibration curve of Pb.3.2 地表灰尘和空调灰中金属含量在相同的实验条件下测出待测样品的净计数率,根据标定曲线能得出灰尘中5种元素的含量,待测样品误差由标定误差决定(本工作忽略配制样品过程中产生的误差,标定数据点的误差仅为探测器计数的统计误差,该误差为本实验的主要误差).地表灰尘和空调灰中Mn,Fe,Cu,Zn,Pb的含量以及四川省表层土壤中相应元素的含量对比[22]如表1所列,观察表1可得出以下结论:就均值而言,空调灰中5种金属元素的含量都超过地表灰尘中的含量,这是因为空调灰的直径更小,比表面积更大,吸附金属元素的能力更强;另外可以看到地表灰尘和空调灰中的Mn和Fe元素含量低于四川省表层土壤背景值,而Cu,Zn,Pb三种元素含量则正好相反,特别是空调灰中Zn和Pb 的含量分别为1200 mg/kg和520 mg/kg,它们都十倍于四川省表层土壤的背景值(表层土壤中对应Zn和Pb的含量分别为86.5 mg/kg和30.0 mg/kg),由其富集因子和地累积指数[23]来看,它们主要是人为源,并且其重金属污染水平很高. 3.3 金属元素含量随灰尘粒径的变化规律根据(13)式拟合出金属元素含量随灰尘粒径变化的关系,见图3.观察图3可知,除去总含量的差别(比例系数ki),地表灰尘中5种元素的含量随灰尘直径的变化规律大致相同(本文未将空调灰与地表灰尘一起拟合,因为空调灰的粒径没有确定,而且处理样品的方式也不相同),即分布指数n对这五种元素没有显著差别(表2).将五种元素的分布指数n值取平均给出推荐值为n=−0.43±0.06.图3 地表灰尘中金属含量随粒径的变化Fig.3.The contents of the metal elements in the surface dust varies with the size of the particle.表1 地表灰尘和空调灰金属元素测量值和土壤背景值的对比Table 1.Thecomparison of the metal elements in the dust and in the topsoil in Sichuan Province.金属元素地表灰尘空调灰四川省表层土壤背景值文献中不同区域地表灰尘数据Mn(mg/kg) (2.9±0.7)×102(5±1)×102 657±98.9527±87[24]Fe(mg/kg) (1.2±0.6)×104 (3±2)×104 (3.3±0.8)×10424060±9106[24]Cu(mg/kg) (3.4±0.6)×10 (1.7±0.2)×102 31.1±9.1828.61±9.45[25]Zn(mg/kg) (1.9±0.6)×102 (1.2±0.4)×103 86.5±28.36 113.18±40.19[25]Pb(mg/kg) (1.2±0.1)×102 (5.2±0.3)×102 30.0±12.15 65.72±33.34[25]表2 五种元素比例系数和分布指数的拟合值Table 2.Kinds of the elements’ fi tting values of the proportion coefficients and the distribution index.方程Ci∝kiDn元素Mn Fe Cu Zn Pb ki 0.18±0.05 14±6 0.009±0.007 0.2±0.20.08±0.03 n −0.40±0.06 −0.5±0.1 −0.2±0.2 −0.6±0.2 −0.43±0.094 结论我们于2017年3月在四川大学望江校区东区体育场外离地1 m高的瓷砖上采集了地表灰尘样品,并在四川大学望江校区采集了空调滤网灰样品.利用X荧光分析法测出了地表灰尘和空调灰中Mn,Fe,Cu,Zn,Pb五种元素的含量,对比之前测量地表灰尘中重金属含量的报道,部分元素的测量精度有了提高(见表1中Cu元素和Pb 元素);另外还测出了空调灰中这五种元素的含量,此类样本亦可反映空气污染情况,特别是室内空气,空调灰中五种元素含量的相关数据未见前人报道,本文结果为此提供了参考.由表1中数据可知,空调灰中五种元素的含量都大于其在地表灰尘中的含量,这是因为空调灰的直径小,其吸附金属微粒的能力强,而对比5种元素在四川省表层土壤的背景值,发现地表灰尘和空调灰中的Mn,Fe元素含量低于土壤背景值,而Cu,Zn,Pb 则恰好相反,其中空调灰中的Zn,Pb含量都超过土壤背景值十倍以上,这表明四川大学望江校区在三月大气总悬浮颗粒物中Cu,Zn,Pb元素含量较高.根据相关报道,这三种元素的可能来源为交通排放、矿石开采、冶炼加工、燃煤排放和钢铁生产等,同时有越来越多的证据表明,日益增加的机动车数量是导致大气中有毒元素含量过高的罪魁祸首[7,13−15,26].本文还利用气相元素迁移富集到颗粒相的理论模型,给出了分布指数的推荐值n=−0.43±0.06,利用此值和(13)式可以大致估算一定直径范围内(32.5—230µm)不同粒径大气总悬浮颗粒物的金属含量.参考文献[1]Li Y Y,Chang M,Ding S S,Wang S W,Ni D,Hu H T 2017J.Environ.Manage.196 16[2]Wang Q Q,Ma Y L,Tan J H,Yang F M,Wei L F,Duan J C,He K B 2014 China Environ.Sci.34 2204(in Chinese)[王晴晴,马永亮,谭吉华,杨复沫,韦莲芳,段菁春,贺克斌2014中国环境科学34 2204][3]Liu Y M,Hong Y Y,Fan Q,Wang X M,Chan P W,Chen X Y,Lai A Q,Wang M J,Chen X L 2017 Sci.Total Environ.596–597 194[4]Uni D,Katra I 2017 Sci.Total Environ.598 984[5]Wang J,Li N,Fang C S 2009 Environ.Monitor.China 25 19(in Chinese)[王菊,李娜,房春生 2009中国环境监测25 19][6]Zhang J 2007 M.S.Dissertation(Xi’an:Xi’an University of Architecture and technology)(in Chinese)[张景2007硕士学位论文(西安:西安建筑科技大学)] [7]Zhou S G,Zou H F,Dong X,Lin X N,Chen Z 2017 Asian J.Ecotoxicol.12 277(in Chinese)[周燊港,邹海凤,董娴,林香男,陈卓2017生态毒理学报12 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地表灰尘重金属含量及分布特征彭东旭
发表时间：2019-04-26T15:46:12.093Z 来源：《基层建设》2019年第3期作者：彭东旭
[导读] 摘要：为了对地理学科进行更加深入的探讨和研究，为了能更具有针对性地治理大气污染以及粉尘污染，为了更高效地明确各城市地表灰尘的来源以及更好地总结各大城市地表灰尘重金属的分布规律，此篇论文在查阅了多篇相关文献的基础上，论证了我国城市地表灰尘重金属含量及分布特征，并且通过实地调查和考研，分析了地表灰尘重金属的表现形式以及来源，也进一步阐述了地表灰尘重金属分布特点的形成原因和影响因素。
广西理工职业技术学院广西崇左 532200
摘要：为了对地理学科进行更加深入的探讨和研究，为了能更具有针对性地治理大气污染以及粉尘污染，为了更高效地明确各城市地表灰尘的来源以及更好地总结各大城市地表灰尘重金属的分布规律，此篇论文在查阅了多篇相关文献的基础上，论证了我国城市地表灰尘重金属含量及分布特征，并且通过实地调查和考研，分析了地表灰尘重金属的表现形式以及来源，也进一步阐述了地表灰尘重金属分布特点的形成原因和影响因素。
关键词：重金属; 累积; 灰尘; 城市功能区
前言
随着工业化进程的进一步加快，城市空气污染日益严重，若遇见大风天气，地表灰尘则会随风肆虐，常常会影响居民出行和交通安全，特别是在地表灰尘重金属超标的情况下，若人类大肆吸入此类灰尘，常常会造成呼吸道感染，严重者还会危及生命。
所以，对城市地表灰尘重金属含量及分布特征进行研究与分析是十分有必要的。
不少地理学家对我国的大中型城市特别是一二线城市进行了地表灰尘重金属含量的研究和探索，虽然城市不同，但其地表灰尘重金属基本上都是包括 Cd、Cu、Pb和Zn等化学元素，并且这些元素在城市工厂集中分布地区表现地最为明显。
而且，不同城市因布局不同或城市规划以及道路建设的不同，其地表灰尘重金属含量及分布特征有明显差异。
本文根据已有文献和在先人研究的成果的基础上，从空间、时间、地域等多重角度入手,通过互联网技术收集大数据，以全国各地区地表灰尘中重金属含量数据为样本，以省会城市的不同功能区为样例，随机选取几个城市，地表灰尘重金属数据的分析和比对，阐述我国地表灰尘重金属含量以及其分布特征。
1城市不同功能区地表灰尘重金属分布的表现形式
本次研究过程中我们将从全国随机抽取调查，并对随机抽取的数据进行相关的统计，我们可以看得出其实地表灰尘重金属分布在不同的城市中，地表灰尘的差异性较大，比如说有的城市中Cd的含量要远远超过其它城市，甚至于高出了将近9倍的含量，可见地表灰尘的严重性，而有在这些随机抽选的城市中，有的城市地表灰尘Cu含量却在39.3-850mg•kg。
可见这些城市中地表灰尘的严重程度。
1.1商业区地表灰尘重金属分布
不同城市之间商业区地表灰尘重金属含量的分布比较均匀，众所皆知，城市地表灰尘重金属 4个元素即是 Cd、Cu、Pb 和 Zn，这4个元素的含量变异度均低于 100%。
其中，Cd、Cu、Pb和Zn 含量最高的城市分别为沈杭州和洛阳，Cd 含量最低的城市是贵阳，Cu、Pb 和Zn含量最低的城市是济南。
所以，综上所述，这些省会城市中，商业区地表灰尘重金属含量较高的城市是洛阳，地表灰尘重金属含量较低的城市是济南。
1.2交通区地表灰尘重金属分布
因某市特殊的地理位置和地貌结构，地表灰尘重金属中Cd含量远远高于其它城市，所以其参与比较的各功能区不同城市之间 Cd 的变化程度都较高。
除Cd外，不同城市交通区地表灰尘Pb的变异度相对较高，最高值437 mg•kg 。
而北京是最低值60.7 mg•kg的7.2倍。
其它两个化学元素的含量变异度都较低，特别是 Zn，最高值788 mg•kg相差仅3.72倍。
所以，总体看来，在这些省会城市中，交通区地表灰尘重金属含量较高的城市是重庆，地表灰尘重金属含量较低的城市是西安。
2城市不同功能区地表灰尘重金属来源
一般城市的功能分区划分为工业区、交通区、商业区和居民文教区，下面将重点分析这四大功能区的地表灰尘重金属来源及影响因素。
工业区地表灰尘重金属含量远高于城市土壤，说明该区域灰尘重金属并不主要来源于土壤，而是很大程度上来源于工业生产。
与之相关的不同类型的工业活动释放的重金属元素不同，其城市不同功能区地表灰尘重金属的表现形式也随之不同。
若城市的工业类型以重工业为主，那么其工业区的地表灰尘重金属元素的表现形式则是 Zn，例如钢铁制造业的是Zn，汽车制造业的是 Pb ，冶炼和机械加工因原材料的不同释放的元素也不同，如洛阳的铜业生产则可能释放大量的含 Cu的微量元素，这种微量元素进入周边环境之后会导致灰尘 Cu 含量增高，影响让人们的生活质量。
另外， Cd 的释放可能与机械、电镀等工业类型有关，热电工业与 Pb 等多种重金属的释放有关，若地表灰尘重金属中这两种元素的含量过多，也容易引起呼吸道疾病的传播与感染。
在研究的过程中发现，能够影响地表灰尘的是交通活动，城市之间的交通区地表灰尘重金属来源主要是机动车辆在刹车的过程中刹车块、轮胎及其它零件的磨损以及汽车尾气的排放和道路旁反复扬起或沉积的灰尘。
其中，化学元素Zn主要来源于轮胎的磨损，ZnO元素作为硬化过程的催化剂被添加到轮胎中，在轮胎中占0.4% ～4%; 而所谓的Cu元素，其主要来自于刹车块的磨损时所产生的。
Pb元素可能来源于平衡轮胎的铅块的磨损和尾气的排放; 而反复扬起和沉积的道路扬尘的物质组成较为复杂，它包含了多种来源的有害重金属，以印度交通路口的重悬浮颗粒物为例，不少科学家对其作了定量分析，研究显示41%来自道路灰尘，15%来自机车释放，15%来自海洋气溶胶，6%来自金属工业，6%来自煤的燃烧。
因此扬尘的再次沉降是交通区地表灰尘多种元素的共同来源。
商业区地表灰尘来源相对多样和复杂，与工业区和交通区不同，商业区没有工业生产和交通运输等释放重金属的主体活动，商业区的特点是位于城市干道旁、商品种类繁多和人群聚集且流动量大，因此商业区地表灰尘重金属既来源于土壤、空气沉降，又部分受交通活动的影响，还与建筑物外墙的风化、城市设施表面油漆碎片的脱落、商品的磨蚀以及人群的聚集所产生的灰尘有关，人群聚集较多的地区其地表灰尘的重金属含量也会较高。
居民文教区相对于工业区而言，其污染源较少；相对于交通区而言，其车辆密集度不高，道路扬尘现象也并不严重；相对于商业区而言，人群聚集现象较为可观，所以这一区域的地表灰尘金属含量较少。
但是，这并不代表居民文教区的地表灰尘不含有金属。
由于这一区域小区众多，而小区内的环境参差不齐，有些小区绿化面积较好，这种小区内的地表灰尘重金属含量就较低，反之，则地表灰尘重金属的含量就较高。
另外，家庭所用的家具和日用品所释放的重金属的微粒经过日积月累的沉积然后通过垃圾倾倒等方式进入室外，与室外的空气相流通，最后的结果就是沉降到地表，造成地表灰尘重金属含量过高，特别是灰尘中的Pb和Cd两种化学
元素，其含量远远高于城市的其他三个功能区。
3地表灰尘重金属含量的影响因素分析
不管是城市的哪个功能区其地表灰尘重金属含量的影响因素皆为以下两点：一是自然因素，自然因素主要是指环境因素，地质地貌，土壤的变异性等等。
二是人为因素，交通污染、工业污染和植被的破坏都属于影响地表灰尘重金属含量表现形式以及分布特征的因素。
4结论
综上所述，城市的四大功能区的地表灰尘重金属含量都较高，但其表现形式却是各有千秋，Cd、Cu、Pb 和 Zn等化学元素的含量在城市的各大功能区所占的比例都有所不同，但是不管所占的比例是多少，粉尘污染和大气污染已迫在眉睫，我们必须要重视环境的保护，从小事做起，崇尚乘坐公共交通出行，节能减排，保护植被，注重小区公共环境的建设，将减少地表灰尘的重金属含量提上议事日程。
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