重慶主城降塵中六種金屬及其化學(xué)形態(tài)研究.pdf

1、降塵是氣溶膠的重要組成部分，對(duì)大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及地-氣物質(zhì)交換會(huì)產(chǎn)生一系列的影響作用。實(shí)際上降塵也是土壤細(xì)土物質(zhì)和鹽分的重要來源，它可使土壤的組成、性質(zhì)發(fā)生深刻變化，對(duì)土壤成份構(gòu)成有重要的作用。因此，降塵中有毒重金屬也必然會(huì)給周圍環(huán)境帶來重要影響，其全量及各化學(xué)形態(tài)的分布，對(duì)分析評(píng)價(jià)重金屬進(jìn)入土壤及水循環(huán)系統(tǒng)之后，是否會(huì)給人類及生物圈系統(tǒng)帶來危害具有重要的指導(dǎo)意義。 本文研究了重慶主城大氣降塵中重金屬的污染現(xiàn)狀，從有毒重金屬

2、全量及其化學(xué)形態(tài)構(gòu)成特征方面分析了重慶大氣降塵中重金屬元素對(duì)環(huán)境的危害性，從而為重慶市控制大氣降塵和重金屬污染治理提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。研究中為了突出城市不同區(qū)域降塵的特性，在分析重慶主城不同行政區(qū)降塵量的同時(shí)，還將主城不同行政區(qū)以工業(yè)、道路、城建工地、文教、商業(yè)、旅游進(jìn)行了功能分區(qū)，以此深入研究了各功能區(qū)降塵中的六種重要有毒重金屬(Pb、Zn、Cu、Ni、Cd、Cr)全量及四種化學(xué)形態(tài)的時(shí)空分布特征和影響因素；同時(shí)利用富集因子法(

3、EF)對(duì)各功能區(qū)內(nèi)6種有毒金屬的來源特征(即人為源還是自然源)進(jìn)行了分析。 在降塵量的時(shí)空分布研究中，降塵監(jiān)測在渝中區(qū)、江北區(qū)、南岸區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)、大渡口區(qū)、九龍坡區(qū)、巴南區(qū)、北碚區(qū)和縉云山(清潔區(qū)對(duì)照點(diǎn))設(shè)點(diǎn)進(jìn)行。為了使采集的降塵樣品具有代表性，采用區(qū)域網(wǎng)格布點(diǎn)的方法確定了各區(qū)采樣點(diǎn)；樣品采集周期為每次一月，總時(shí)間為兩年；樣品采集方法為集塵缸濕法采集，降塵量的測定采用GB/T15264-94方法測量。主要功能區(qū)采樣時(shí)間

4、確定為2007年，樣品的采集、測量方法同上，每次樣品的采集周期為3個(gè)月，總時(shí)間為一年(針對(duì)降塵的四季變化研究)。 在降塵重金屬全量及化學(xué)形態(tài)研究中，主要參考Tessier關(guān)于自然界固體物中重金屬的化學(xué)形態(tài)的劃分理論，把重金屬元素劃分為四種形態(tài)，即酸溶態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)Ц駪B(tài)；降塵量的測定借薦了“水中不可濾殘?jiān)獞腋∥铩?即GBl1901-89)的測量方法，以避免標(biāo)準(zhǔn)方法(GB/T15264-94)加熱蒸煮

5、而改變?cè)氐幕瘜W(xué)形態(tài)；化學(xué)形態(tài)分析的樣品前處理則參考?xì)W盟“Measurement and Testing Programme”制定的四步萃取法(Tessier逐級(jí)提取)進(jìn)行逐級(jí)提取，提取出含有各元素不同化學(xué)形態(tài)的各級(jí)上清液再經(jīng)過濾、濃縮后定溶至25ml，利用火焰/石墨爐原子吸收光譜法進(jìn)行元素的定性定量測定。研究的結(jié)果表明，重慶主城降塵及其所含的五種重金屬污染嚴(yán)重，具體結(jié)論如下： a．主城降塵污染仍然較嚴(yán)重，但各功能區(qū)污染程度不

6、同。自2005年重慶主城實(shí)施“藍(lán)天”行動(dòng)以來，重慶主城降塵污染有了顯著改善，但到目前為止仍高于標(biāo)準(zhǔn)值40％，因此主城降塵污染仍然較嚴(yán)重。各功能區(qū)降塵量由大到小的順序?yàn)椋旱缆穮^(qū)>城建區(qū)>工業(yè)區(qū)>文教區(qū)>商業(yè)區(qū)>旅游區(qū)(背景區(qū))。 b．研究的六種有毒重金屬元素Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni中，除Ni外的其余五種元素在降塵中都有顯著的富集。其中Cd、Pb富集水平最高(Pb的富集因子最高達(dá)到125，Cd則達(dá)到了689)，Cr富集水

7、平較低，Zn、Cu富集程度居中；據(jù)計(jì)算2007年重慶主城有總計(jì)約691.1噸的Cd、Pb、Cu、Zn、Cr重金屬隨降塵落于地面，總量較大。 c．在各功能區(qū)降塵中，有顯著富集效應(yīng)的五種重金屬元素的Ⅰ．酸溶態(tài)、Ⅱ．鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和Ⅲ．有機(jī)結(jié)合態(tài)三種化學(xué)形態(tài)之和含量很高(尤其Pb、Zn、Cd)，活性強(qiáng)，危害大。根據(jù)其在降塵中的濃度、活性特點(diǎn)，綜合評(píng)價(jià)五種重金屬元素危害性為Pb、Zn、Cd最大，Cu次之，Cr相對(duì)較弱。 d

8、、人為源的污染物排放(工業(yè)生產(chǎn)及燃料燃燒等)即是導(dǎo)致降塵中重金屬元素富集，也是導(dǎo)致元素化學(xué)活性增強(qiáng)的重要因素。 e．降塵的近源污染顯著。在六個(gè)主要功能區(qū)中，按降塵量及五種有毒重金屬元素的濃度、活性綜合評(píng)價(jià)，工業(yè)、道路及城建區(qū)降塵及重金屬污染最嚴(yán)重，商業(yè)、旅游及文教區(qū)受污染相對(duì)較輕。 f．降塵污染具有明顯的季節(jié)特征，但在各功能區(qū)內(nèi)又有不同的規(guī)律。在四個(gè)季節(jié)中的污染情況表現(xiàn)為：旅游區(qū)，春>夏>秋>冬；文教區(qū)，春>夏>冬>

9、秋；商業(yè)區(qū)，夏>春>秋>冬；城建區(qū)，春>秋≈冬>夏；道路區(qū)，冬>春>夏>秋；工業(yè)區(qū)，春>冬≈秋>夏。降塵主要排放源區(qū)春、冬季的污染較重，夏季污染較輕，而非主要排放源區(qū)則是春、夏季污染重于秋、冬季?？偠灾鞒菂^(qū)春季是降塵主要污染季節(jié)，冬季由于擴(kuò)散等氣象條件的影響，污染也很顯著，秋季較夏季稍重。 g．氣候條件對(duì)降塵量及其中重金屬的富集存在著明顯影響。2007年春、冬季靜風(fēng)比例(30％-40％)和逆溫頻率(60％-80％)較高，雨