城市灰尘地球化学研究进展
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第 33卷第 3期 2009年 6月
物 探 与 化 探
GEOPHYSICAL & GEOCHEM ICAL EXPLORATION
VoΒιβλιοθήκη Baidu. 33, No. 3 Jun. , 2009
城市灰尘地球化学研究进展
李凤全 ,潘虹梅 ,叶玮 ,朱丽东 ,曹志纯
(浙江师范大学 旅游与资源管理学院 地理过程实验室 ,浙江 金华 321000)
国内外对地表灰尘化学污染物质的研究多集中 在重金属上 ,对持久性有机污染物的研究主要偏重 于城市大气灰尘中的多环芳烃 ( PAH s) 。重金属对 环境的危害首先取决于其化学活性 ,其次才取决于 其含量 [ 16 ] 。目前应用最广泛的是 Tessier关于金属 存在形态的分类 , Tessier提取法将重金属的化学形 态分为可交换态 、碳酸盐结合态 、铁锰氧化物结合 态 、有机 2硫化物结合态和残渣态 [ 17 ] 。L i X iangdong 等 [ 18 ]对香港城市街道灰尘重金属的污染特征进行 了研究 ,分析显示在城市主干要道具有很高的 Zn浓 度 ,并对其进行了形态分析 , Pb、Zn主要以碳酸盐和 铁锰氧化物结合态形式存在 , Cu 主要以有机 2硫化 物结合态形式存在 。田晖 [ 19 ] 通过研究西安市街道 灰尘中 C r、Cd、Pb赋存状态 ,得出 Cr、Pb 以残渣态 为主 , Cd 以有机质结合态为主的结论 。虽然 Cr、 Cd、Pb存在形式稍有差异 ,但其在街道灰尘中主要 以矿物质的形态存在 ,说明其比较稳定 ,不易迁移转 化 ,对环境的危害比较持久 。 2. 2 城市灰尘时空分布特征 2. 2. 1 城市灰尘中污染物分布的时间变化
2 城市灰尘研究进展
2. 1 城市灰尘物化特征 2. 1. 1 粒径划分及特征
目前国内外的研究对于城市灰尘粒径的划分没
有统一的标准 ,不利于各研究结果进行对比 ,并最终 影响对灰尘中污染物作出恰当的评价 。目前的研究 大多分析小于某一粒径的城市灰尘 :颗粒物过 35目 ( < 500 μm )用于研究 pH 和粒度 ; 过 65 目 ( < 250 μm )用于分析有机质 ;过 120目 ( < 125μm )用于分 析重金属的总量和赋存形态 ;过 240 目 ( < 63 μm ) 用于分析重金属含量 [ 3 - 6 ] 。
Ca、M g
Mn、N i、Fe、Co、 C r、Cu
燃煤
海盐 垃圾 燃油
民用煤烟尘 、工厂用煤 、矿石类 燃料燃烧
海浪飞沫 垃圾焚烧 汽油 、柴油
S、Zn 、Mn、A s、 N i、Cu
N a、C l Zn、Cd、Sb、Cu V、N i、Co、Cu
解析的主要方法可分为 2 类 :受体模型和扩散 模型 。受体模型通过测量污染源和大气环境物理化
灰尘颗粒物的搬运介质主要是大气 。使灰尘发
生搬运和沉积的地质营力主要是风 ,不同来源的颗 粒物在风 、雨水及重力的作用下 ,在城市中沉降 ,形 成城市灰尘 。在人工和自然作用下 ,城市灰尘又被 搬运出城市 ,构成城市灰尘循环体系 [ 7 ] 。
国外学者研究发现 ,环境载体 (大气 、土壤 、灰 尘等 )中铅含量的季节性变化导致儿童血铅含量出 现季节性变化 [ 20 ] 。由于气候变化和人为因素的影 响 ,灰尘中污染物的积累或浓度会随着时间变化 。 Chon等 [ 21 ]采集了雨季前后韩国首尔城市土壤和灰
尘样品 ,用原子吸 收法 测定 了样 品中 Cu、Pb、Zn、 Cd、Co、Cr、N i等重金属 。结果发现 ,雨季前后土壤 中的重金属含量没有明显变化 ,而灰尘中的重金属 含量明显下降 。张菊 [ 3 ]通过对 3个小城镇街道灰尘 重金属 Cd、C r、Cu、N i、Pb、Zn、Fe和 M n在各季节的 平均含量的分析 ,初步研究了城市街道灰尘重金属 的季节变化规律 ,分析显示 ,重金属 Cr和 N i含量季 节性变化显著 ,主要表现为夏季含量较高 ,春季含量 较低 ;其余元素的季节性变化不明显 。 2. 2. 2 城市灰尘中污染物分布的空间变化
学性质 ,定性识别对受体有贡献的污染源并定量计 算各污染源的分担率 。与扩散模型相比 ,受体模型 不依赖于污染源排放条件 、气象 、地形等因素 ,不用 追踪颗粒物的迁移过程 ,避开了应用扩散模型所遇 到的困难 ,因而获得广泛的发展 。经过多年的研究 开发 ,现在已有多种受体模型分析方法 :化学质量平 衡 (CMB ) 、主成分分析 ( PCA ) 、因子分析 ( FA ) 、目 标转换因子分析 ( TTFA ) 、多元线性回归 (MLR ) 、投 影寻踪回归 ( PPR ) 等 [ 30 - 31 ] 。但其中只有 CMB 和 PCA 模型受到美国环保局的认可和推荐 ;中国国家 环保局 1993年下发的《城市环境综合整治规划编制 技术大纲 》中 ,明确规定使用受体模型进行城市颗 粒物源解析工作 ,所用受体模型主要指 CMB。 2. 4 城市灰尘中污染物的迁移转化
城市灰尘污染物空间分布的研究 ,主要基于城 市景观功能分区的原则把城市分为不同的功能区 。 通过对各功能区灰尘重金属含量的调查 ,并进行功 能区对比 ,从而得出重金属的空间分布规律 。A l2 Rajhi等 [ 22 ]研究了沙特阿拉伯 R iyadh市不同功能区 (主要分为市区 、郊区 、乡村 、老工业区 、新工业区和 交通要道等 6种类型 )室内灰尘和室外灰尘中重金 属 Cr、Cu、L i、Zn、N i、Pb和 Cd的含量 ,发现老工业区 灰尘中各重金属的含量较高 ,交通要道灰尘中 Pb含 量明显较高 ,灰尘中重金属主要来源于汽车尾气排 放 。蒋海燕 [ 23 ] 的研究结果表明 , 城市地表灰尘中 铜 、铬 、锰 、锌含量在工业区的最高 ;铜 、铬 、铅 、铁 、锌 含量在商业区和绿化带都很低 ;锰含量在商业区较 低 ,在绿化带较高 ;铅含量在工业区较高 。 2. 3 地表灰尘物质来源 2. 3. 1 物质来源
随着城市化在全球范围内的飞速发展 ,以及城 市人口的不断增长 ,客观上需要增加对城市生态环 境的了解 ,并研究城市生态环境与人类健康之间的 相互关系 。城市灰尘污染和城市大气污染 、水污染 、 噪声污染 、城市热岛 、光化学烟雾等构成了不同类型 的城市环境灾害 ,城市灰尘对生态系统的破坏是隐 蔽的 、潜在的 、长期的 [ 1 ] 。除城市灰尘颗粒物本身 外 ,其携带的有毒有害元素和化合物等更增强了城 市灰尘本身的危害性 。因此研究城市灰尘地球化学 是评价城市环境质量的一种积极有效的手段 。
粒度是表征颗粒物行为最主要的参数 。颗粒物 的全部性质都与粒径有关 [ 2 ] ,细颗粒表面积大 、吸 附力强 ,从而导致街道灰尘中重金属含量随粒径的 减小而增加 。街道灰尘的粒径分布一般服从对数正 态分布 ,但也有研究 [ 7 - 9 ]发现街道灰尘的粒径分布 具有非正态性和多峰性 ,且主要以砂粒为主 。研究 表明 [ 5, 10 ] :粒径大于 125μm 的灰尘对人体的危害较 小 ,粒径小于 125μm 的颗粒容易吸附在皮肤上 ,并 更易被胃酸溶解 , 从而被人体吸收 ; 粒径小于 100 μm 的颗粒容易在一定的外动力条件下 (如风 、车辆 行驶 )以悬浮方式进入大气并长期滞留 ; 粒径小于 66μm 的街道灰尘在微风的作用下很容易扬起 ,是 城市大气颗粒污染物的主要来源 ,一般在雨水冲刷 或静风条件下才会降落到地表 。 2. 1. 2 矿物组成
对城市灰尘物质组成的研究 ,沿用许多自然科 学使用的基本方法 ,通过物质组成发现规律 、揭示原 理 、寻求质的变化 [ 11 ] 。灰尘的矿物组成是与其物质 来源密切相关的 ,研究城市灰尘的矿物组成一方面 为研究灰尘的物质来源提供了方向 ,另一方面也为 了解元素的赋存状态提供了一定的物质基础 。矿物
污染源的判别方法大致可分为物理方法和化学 方法 。物理方法主要是根据污染物的颗粒大小 、形 状和粒度参数来判别 。化学方法主要是根据污染物 中所含元素的种类 、质量 、元素质量的比率 、元素的 化学形态 、同位素比率及有机化合物来判别 。一些 污染源有特征元素 (表 1[ 25 - 29 ] ) ,利用这些特征元素 可以大致分析污染来源 。
3期
李凤全等 :城市灰尘地球化学研究进展
·315·
表 1 不同污染源排放的主要元素
代表排放源
同类排放源
土壤 道路尘 、地面扬尘
交通
汽车尾气排放 、摩托车 、机动车尾 气排放 、机动车轮胎 、零部件磨损
建筑 建筑源
工业 钢铁尘 、重金属冶炼行业
特征元素
A l、Si、Fe、Ti
Pb、Zn、C l、Fe、 Cu、C r、M n、Cd
摘 要 : 城市灰尘是城市环境学研究的对象之一 。对国内外有关城市灰尘的物化特征 、时空分布 、物质来源 、迁移转 化 、生物效应及环境质量评价等方面的研究成果进行总结 ,提出在今后的研究中应进一步完善城市灰尘来源的判 别 、城市灰尘不同空间尺度的研究 、迁移转化机理的研究以及环境综合评价研究 。 关键词 :城市环境学 ;城市灰尘 ;环境地球化学 中图分类号 : P632 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 8918 (2009) 03 - 0313 - 06
城市灰尘物质来源可分为自然来源和人为来 源 ,按灰尘的迁移距离来看 ,又可分为远程来源和近 程来源 。远源灰尘是大气层中由空气流动 、降水等 带来的异地的固体颗粒或宇宙尘埃 ,此外还有如城 市供水 、供电 、供热及化工生产 、燃煤锅炉烟道排放 的灰尘等 。有资料显示 [ 24 ] ,在大气中的小于 2 μm 的细颗粒物与 SOx 、NOx 以及 O3 具有相似的历程 , 比粗颗粒物在大气中的滞留时间更长 、传输距离更 远 ,因而其影响范围与持续时间更长 ,近源灰尘主要 是由人工铺地附近及城市边缘 、近郊道路的地表土 , 随人及各种交通工具带入城市形成的 。 2. 3. 2 尘源判别和解析
1 城市灰尘概念
城市灰尘主要是指附着 、沉淀于城市人工铺地 (道路 、桥面 、街面 、广场 )及地面附着物 、建筑物的 裸露面上 ,未被固化黏结易于被地表径流 、雨水及大 气带动 、运移和飘浮的固体颗粒物 [ 1 ] 。城市灰尘与 大气颗粒物污染有密切的成因演化关系 ,大量的城 市灰尘在风和大气流体的作用下 ,扬起 、沉降 、扬起 、 沉降往复交替循环 。城市灰尘中的有害物质通过扩 散或在适当条件下 ,可以发生各种转换形成更具危 害的二次和三次污染物 [ 2 ] 。国内外在灰尘物化特 征 、时空分布 、物质来源 、迁移转化 、生物活性以及环 境质量评价等方面积累了较多的研究成果 。
pH是反映城市灰尘基本化学性质的指标之一 。 前人研究发现 , pH 值对重金属吸附与解吸 、重金属 赋存形态等都具有重大影响 [ 13 - 15 ] 。街道灰尘的物 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 )进入到街道灰尘中会导致街道灰尘 pH 值的升 高 ,因此街道灰尘 pH 值一般高于同一区域土壤的 pH值 [ 5 ] 。张菊的研究也证实了这一点 ,市区街道 灰尘的 pH 值均明显高于郊区各城镇中心街道灰尘 的 pH值 。受降雨量影响 , pH 的季节变化表现为春 季大于夏季 [ 3 ] 。 2. 1. 4 元素组成及重金属赋存状态
收稿日期 : 2007 - 10 - 17 基金项目 :浙江省教育厅项目 (20060478)资助
·314·
物 探 与 化 探
33卷
X衍射分析显示 ,灰尘主要由石英 、微斜长石 、钠铁 长石 、方解石 、白云石 、菱铁矿 、赤铁矿 、伊利石 、绿泥 石 、高岭石 、钠铁闪石及一些非晶质矿物组成 ,其中 石英的含量最多 ,并且石英的含量与粒度之间有明 显的相关性 ,与非晶质矿物的含量呈负相关 。这与 土壤不同粒径矿物变化相同 ,从侧面说明城市灰尘 颗粒物来源于风化土壤 [ 12 ] 。 2. 1. 3 pH值
物 探 与 化 探
GEOPHYSICAL & GEOCHEM ICAL EXPLORATION
VoΒιβλιοθήκη Baidu. 33, No. 3 Jun. , 2009
城市灰尘地球化学研究进展
李凤全 ,潘虹梅 ,叶玮 ,朱丽东 ,曹志纯
(浙江师范大学 旅游与资源管理学院 地理过程实验室 ,浙江 金华 321000)
国内外对地表灰尘化学污染物质的研究多集中 在重金属上 ,对持久性有机污染物的研究主要偏重 于城市大气灰尘中的多环芳烃 ( PAH s) 。重金属对 环境的危害首先取决于其化学活性 ,其次才取决于 其含量 [ 16 ] 。目前应用最广泛的是 Tessier关于金属 存在形态的分类 , Tessier提取法将重金属的化学形 态分为可交换态 、碳酸盐结合态 、铁锰氧化物结合 态 、有机 2硫化物结合态和残渣态 [ 17 ] 。L i X iangdong 等 [ 18 ]对香港城市街道灰尘重金属的污染特征进行 了研究 ,分析显示在城市主干要道具有很高的 Zn浓 度 ,并对其进行了形态分析 , Pb、Zn主要以碳酸盐和 铁锰氧化物结合态形式存在 , Cu 主要以有机 2硫化 物结合态形式存在 。田晖 [ 19 ] 通过研究西安市街道 灰尘中 C r、Cd、Pb赋存状态 ,得出 Cr、Pb 以残渣态 为主 , Cd 以有机质结合态为主的结论 。虽然 Cr、 Cd、Pb存在形式稍有差异 ,但其在街道灰尘中主要 以矿物质的形态存在 ,说明其比较稳定 ,不易迁移转 化 ,对环境的危害比较持久 。 2. 2 城市灰尘时空分布特征 2. 2. 1 城市灰尘中污染物分布的时间变化
2 城市灰尘研究进展
2. 1 城市灰尘物化特征 2. 1. 1 粒径划分及特征
目前国内外的研究对于城市灰尘粒径的划分没
有统一的标准 ,不利于各研究结果进行对比 ,并最终 影响对灰尘中污染物作出恰当的评价 。目前的研究 大多分析小于某一粒径的城市灰尘 :颗粒物过 35目 ( < 500 μm )用于研究 pH 和粒度 ; 过 65 目 ( < 250 μm )用于分析有机质 ;过 120目 ( < 125μm )用于分 析重金属的总量和赋存形态 ;过 240 目 ( < 63 μm ) 用于分析重金属含量 [ 3 - 6 ] 。
Ca、M g
Mn、N i、Fe、Co、 C r、Cu
燃煤
海盐 垃圾 燃油
民用煤烟尘 、工厂用煤 、矿石类 燃料燃烧
海浪飞沫 垃圾焚烧 汽油 、柴油
S、Zn 、Mn、A s、 N i、Cu
N a、C l Zn、Cd、Sb、Cu V、N i、Co、Cu
解析的主要方法可分为 2 类 :受体模型和扩散 模型 。受体模型通过测量污染源和大气环境物理化
灰尘颗粒物的搬运介质主要是大气 。使灰尘发
生搬运和沉积的地质营力主要是风 ,不同来源的颗 粒物在风 、雨水及重力的作用下 ,在城市中沉降 ,形 成城市灰尘 。在人工和自然作用下 ,城市灰尘又被 搬运出城市 ,构成城市灰尘循环体系 [ 7 ] 。
国外学者研究发现 ,环境载体 (大气 、土壤 、灰 尘等 )中铅含量的季节性变化导致儿童血铅含量出 现季节性变化 [ 20 ] 。由于气候变化和人为因素的影 响 ,灰尘中污染物的积累或浓度会随着时间变化 。 Chon等 [ 21 ]采集了雨季前后韩国首尔城市土壤和灰
尘样品 ,用原子吸 收法 测定 了样 品中 Cu、Pb、Zn、 Cd、Co、Cr、N i等重金属 。结果发现 ,雨季前后土壤 中的重金属含量没有明显变化 ,而灰尘中的重金属 含量明显下降 。张菊 [ 3 ]通过对 3个小城镇街道灰尘 重金属 Cd、C r、Cu、N i、Pb、Zn、Fe和 M n在各季节的 平均含量的分析 ,初步研究了城市街道灰尘重金属 的季节变化规律 ,分析显示 ,重金属 Cr和 N i含量季 节性变化显著 ,主要表现为夏季含量较高 ,春季含量 较低 ;其余元素的季节性变化不明显 。 2. 2. 2 城市灰尘中污染物分布的空间变化
学性质 ,定性识别对受体有贡献的污染源并定量计 算各污染源的分担率 。与扩散模型相比 ,受体模型 不依赖于污染源排放条件 、气象 、地形等因素 ,不用 追踪颗粒物的迁移过程 ,避开了应用扩散模型所遇 到的困难 ,因而获得广泛的发展 。经过多年的研究 开发 ,现在已有多种受体模型分析方法 :化学质量平 衡 (CMB ) 、主成分分析 ( PCA ) 、因子分析 ( FA ) 、目 标转换因子分析 ( TTFA ) 、多元线性回归 (MLR ) 、投 影寻踪回归 ( PPR ) 等 [ 30 - 31 ] 。但其中只有 CMB 和 PCA 模型受到美国环保局的认可和推荐 ;中国国家 环保局 1993年下发的《城市环境综合整治规划编制 技术大纲 》中 ,明确规定使用受体模型进行城市颗 粒物源解析工作 ,所用受体模型主要指 CMB。 2. 4 城市灰尘中污染物的迁移转化
城市灰尘污染物空间分布的研究 ,主要基于城 市景观功能分区的原则把城市分为不同的功能区 。 通过对各功能区灰尘重金属含量的调查 ,并进行功 能区对比 ,从而得出重金属的空间分布规律 。A l2 Rajhi等 [ 22 ]研究了沙特阿拉伯 R iyadh市不同功能区 (主要分为市区 、郊区 、乡村 、老工业区 、新工业区和 交通要道等 6种类型 )室内灰尘和室外灰尘中重金 属 Cr、Cu、L i、Zn、N i、Pb和 Cd的含量 ,发现老工业区 灰尘中各重金属的含量较高 ,交通要道灰尘中 Pb含 量明显较高 ,灰尘中重金属主要来源于汽车尾气排 放 。蒋海燕 [ 23 ] 的研究结果表明 , 城市地表灰尘中 铜 、铬 、锰 、锌含量在工业区的最高 ;铜 、铬 、铅 、铁 、锌 含量在商业区和绿化带都很低 ;锰含量在商业区较 低 ,在绿化带较高 ;铅含量在工业区较高 。 2. 3 地表灰尘物质来源 2. 3. 1 物质来源
随着城市化在全球范围内的飞速发展 ,以及城 市人口的不断增长 ,客观上需要增加对城市生态环 境的了解 ,并研究城市生态环境与人类健康之间的 相互关系 。城市灰尘污染和城市大气污染 、水污染 、 噪声污染 、城市热岛 、光化学烟雾等构成了不同类型 的城市环境灾害 ,城市灰尘对生态系统的破坏是隐 蔽的 、潜在的 、长期的 [ 1 ] 。除城市灰尘颗粒物本身 外 ,其携带的有毒有害元素和化合物等更增强了城 市灰尘本身的危害性 。因此研究城市灰尘地球化学 是评价城市环境质量的一种积极有效的手段 。
粒度是表征颗粒物行为最主要的参数 。颗粒物 的全部性质都与粒径有关 [ 2 ] ,细颗粒表面积大 、吸 附力强 ,从而导致街道灰尘中重金属含量随粒径的 减小而增加 。街道灰尘的粒径分布一般服从对数正 态分布 ,但也有研究 [ 7 - 9 ]发现街道灰尘的粒径分布 具有非正态性和多峰性 ,且主要以砂粒为主 。研究 表明 [ 5, 10 ] :粒径大于 125μm 的灰尘对人体的危害较 小 ,粒径小于 125μm 的颗粒容易吸附在皮肤上 ,并 更易被胃酸溶解 , 从而被人体吸收 ; 粒径小于 100 μm 的颗粒容易在一定的外动力条件下 (如风 、车辆 行驶 )以悬浮方式进入大气并长期滞留 ; 粒径小于 66μm 的街道灰尘在微风的作用下很容易扬起 ,是 城市大气颗粒污染物的主要来源 ,一般在雨水冲刷 或静风条件下才会降落到地表 。 2. 1. 2 矿物组成
对城市灰尘物质组成的研究 ,沿用许多自然科 学使用的基本方法 ,通过物质组成发现规律 、揭示原 理 、寻求质的变化 [ 11 ] 。灰尘的矿物组成是与其物质 来源密切相关的 ,研究城市灰尘的矿物组成一方面 为研究灰尘的物质来源提供了方向 ,另一方面也为 了解元素的赋存状态提供了一定的物质基础 。矿物
污染源的判别方法大致可分为物理方法和化学 方法 。物理方法主要是根据污染物的颗粒大小 、形 状和粒度参数来判别 。化学方法主要是根据污染物 中所含元素的种类 、质量 、元素质量的比率 、元素的 化学形态 、同位素比率及有机化合物来判别 。一些 污染源有特征元素 (表 1[ 25 - 29 ] ) ,利用这些特征元素 可以大致分析污染来源 。
3期
李凤全等 :城市灰尘地球化学研究进展
·315·
表 1 不同污染源排放的主要元素
代表排放源
同类排放源
土壤 道路尘 、地面扬尘
交通
汽车尾气排放 、摩托车 、机动车尾 气排放 、机动车轮胎 、零部件磨损
建筑 建筑源
工业 钢铁尘 、重金属冶炼行业
特征元素
A l、Si、Fe、Ti
Pb、Zn、C l、Fe、 Cu、C r、M n、Cd
摘 要 : 城市灰尘是城市环境学研究的对象之一 。对国内外有关城市灰尘的物化特征 、时空分布 、物质来源 、迁移转 化 、生物效应及环境质量评价等方面的研究成果进行总结 ,提出在今后的研究中应进一步完善城市灰尘来源的判 别 、城市灰尘不同空间尺度的研究 、迁移转化机理的研究以及环境综合评价研究 。 关键词 :城市环境学 ;城市灰尘 ;环境地球化学 中图分类号 : P632 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 8918 (2009) 03 - 0313 - 06
城市灰尘物质来源可分为自然来源和人为来 源 ,按灰尘的迁移距离来看 ,又可分为远程来源和近 程来源 。远源灰尘是大气层中由空气流动 、降水等 带来的异地的固体颗粒或宇宙尘埃 ,此外还有如城 市供水 、供电 、供热及化工生产 、燃煤锅炉烟道排放 的灰尘等 。有资料显示 [ 24 ] ,在大气中的小于 2 μm 的细颗粒物与 SOx 、NOx 以及 O3 具有相似的历程 , 比粗颗粒物在大气中的滞留时间更长 、传输距离更 远 ,因而其影响范围与持续时间更长 ,近源灰尘主要 是由人工铺地附近及城市边缘 、近郊道路的地表土 , 随人及各种交通工具带入城市形成的 。 2. 3. 2 尘源判别和解析
1 城市灰尘概念
城市灰尘主要是指附着 、沉淀于城市人工铺地 (道路 、桥面 、街面 、广场 )及地面附着物 、建筑物的 裸露面上 ,未被固化黏结易于被地表径流 、雨水及大 气带动 、运移和飘浮的固体颗粒物 [ 1 ] 。城市灰尘与 大气颗粒物污染有密切的成因演化关系 ,大量的城 市灰尘在风和大气流体的作用下 ,扬起 、沉降 、扬起 、 沉降往复交替循环 。城市灰尘中的有害物质通过扩 散或在适当条件下 ,可以发生各种转换形成更具危 害的二次和三次污染物 [ 2 ] 。国内外在灰尘物化特 征 、时空分布 、物质来源 、迁移转化 、生物活性以及环 境质量评价等方面积累了较多的研究成果 。
pH是反映城市灰尘基本化学性质的指标之一 。 前人研究发现 , pH 值对重金属吸附与解吸 、重金属 赋存形态等都具有重大影响 [ 13 - 15 ] 。街道灰尘的物 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 )进入到街道灰尘中会导致街道灰尘 pH 值的升 高 ,因此街道灰尘 pH 值一般高于同一区域土壤的 pH值 [ 5 ] 。张菊的研究也证实了这一点 ,市区街道 灰尘的 pH 值均明显高于郊区各城镇中心街道灰尘 的 pH值 。受降雨量影响 , pH 的季节变化表现为春 季大于夏季 [ 3 ] 。 2. 1. 4 元素组成及重金属赋存状态
收稿日期 : 2007 - 10 - 17 基金项目 :浙江省教育厅项目 (20060478)资助
·314·
物 探 与 化 探
33卷
X衍射分析显示 ,灰尘主要由石英 、微斜长石 、钠铁 长石 、方解石 、白云石 、菱铁矿 、赤铁矿 、伊利石 、绿泥 石 、高岭石 、钠铁闪石及一些非晶质矿物组成 ,其中 石英的含量最多 ,并且石英的含量与粒度之间有明 显的相关性 ,与非晶质矿物的含量呈负相关 。这与 土壤不同粒径矿物变化相同 ,从侧面说明城市灰尘 颗粒物来源于风化土壤 [ 12 ] 。 2. 1. 3 pH值