重慶市大氣汞污染監(jiān)測研究.pdf

1、重慶是一個具有悠久歷史的工業(yè)城市，以燃煤為主要工業(yè)能源，同時(shí)四面環(huán)山，城區(qū)靜風(fēng)和逆溫頻率高，擴(kuò)散條件差，根據(jù)相關(guān)研究估計(jì)，重慶市的汞污染可能比較嚴(yán)重。而且重慶位置較為重要，它位于長江中上游，其排放物對三峽水庫成庫后的水質(zhì)可能產(chǎn)生直接影響或成為潛在威脅，而對大氣汞的沉降和循環(huán)研究相對較少，因此本論文以大氣汞排放和沉降的全過程為研究對象，探討其遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、影響，并進(jìn)行區(qū)域容量估算，為以后的進(jìn)一步研究提供基礎(chǔ)，并為管理部門的決策提供依據(jù)。

2、 實(shí)驗(yàn)主要分為四個部分：污染源監(jiān)測、大氣汞濃度監(jiān)測、小流域內(nèi)汞的循環(huán)監(jiān)測、土壤汞含量監(jiān)測。 污染源監(jiān)測主要針對市區(qū)兩個主要火電廠，重慶發(fā)電廠和九龍電廠。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，兩大電廠氣汞的年排放量約為1063.06kg/Y。此結(jié)果高于排放因子法計(jì)算的結(jié)果，這主要與煤中汞含量，燃燒條件和煙氣煙塵凈化設(shè)備的影響有關(guān)。根據(jù)燃煤汞占總汞排放量的比重進(jìn)行反推，得到2004年重慶市排汞量約為13.03噸，遠(yuǎn)高于2001年排汞量，可能與能源

3、使用量的增長趨勢大于氣汞處理率的增長趨勢相關(guān)。 大氣汞濃度監(jiān)測在鐵山坪和觀音橋兩個樣點(diǎn)進(jìn)行，分別在四個季節(jié)進(jìn)行顆粒汞的觀測。鐵山坪樣點(diǎn)顆粒汞平均體積濃度分布在0.052-0.902ng/m3；觀音橋樣點(diǎn)分布在0.033-1.817ng/m3。按照顆粒汞在大氣汞中所占比例估算大氣總汞濃度，觀音橋樣點(diǎn)氣態(tài)總汞濃度為5.49-10.98ng/m3，鐵山坪為2.83-5.66ng/m3。同時(shí)，按照模型估計(jì)干沉降通量，觀音橋地區(qū)約為89

4、.22μg·m-2·a-1，鐵山坪則為39.39μg·m-2·a-1。不管是顆粒汞還是大氣總汞，其濃度都高于其他一些研究和相關(guān)背景值，說明重慶市區(qū)已受到一定汞污染，而觀音橋地區(qū)顆粒汞(大氣汞)濃度大于鐵山坪地區(qū)，說明人為活動對汞的濃度有較大影響。從季節(jié)變化上趨勢上看，鐵山坪的濃度大小是：冬季＞秋季＞春季＞夏季，觀音橋的濃度大小則為：冬季＞春季＞夏季≈秋季，分析原因?yàn)椋褐貞c地區(qū)顆粒汞主要存在于大氣細(xì)顆粒。冬季由于擴(kuò)散條件差，濃度高，對周邊

5、影響大；而其它三季，擴(kuò)散條件相對較好，濃度較低，對周邊影響較小。對觀音橋來講，春夏季次高的原因是高風(fēng)速引起的高二次揚(yáng)塵和高溫引起的高揮發(fā)；鐵山坪冬季受城區(qū)影響最大，秋季是植被生長休眠期，葉片對大氣顆粒汞吸附的生物活性較差，因此濃度也較高。溫度與汞濃度和總懸浮顆粒物濃度都具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，體積濃度與總懸浮顆粒物濃度呈顯著正相關(guān)，說明兩者具有一定的同源性。降水強(qiáng)度與體積濃度負(fù)相關(guān)，而與重量濃度成正相關(guān)。夜間汞濃度高于白天的濃度。

6、 小流域內(nèi)汞的循環(huán)監(jiān)測主要在鐵山坪和觀音橋兩個樣點(diǎn)進(jìn)行，結(jié)果表明，無論是全沉降，穿透水，枯枝落葉還是地表徑流和土壤，鐵山坪和觀音橋兩個區(qū)域的濃度和通量都高于背景值，與其他地區(qū)相關(guān)研究結(jié)果相比也偏大，說明這兩個區(qū)域都已受到一定程度的汞污染，尤其以觀音橋?yàn)橹?。從濃?時(shí)間分布趨勢分析，全沉降和穿透水高濃度集中在秋冬季節(jié)，而夏季和春季相對濃度較低，枯枝落葉主要集中在秋季，在觀音橋3月也出現(xiàn)峰值。從通量-時(shí)間分布分析，最高值出現(xiàn)在9月，9月到

7、次年2月通量都呈下降趨勢，次年4月后又開始下降。在兩個樣點(diǎn)，穿透水和枯枝落葉的貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)不同的特征。在鐵山坪以穿透水的貢獻(xiàn)為主，在觀音橋則以枯枝落葉為主。但都可以看出植被對汞的吸附和吸收作用是比較明顯的，相對來說，闊葉植物的吸收能力更強(qiáng)。在鐵山坪區(qū)域，秋冬季節(jié)地表徑流的分擔(dān)率為4.0％，大部分汞被保留在土壤中，成為潛在的汞源。 NTF計(jì)算得到的干沉降通量值(鐵山坪：12.5μg.m-2.a-1，觀音橋：21.4μg.m-2.a

8、-1)比上一章中通過經(jīng)驗(yàn)公式估算的干沉降通量值(鐵山坪：39.4μg.m-2.a-1，觀音橋：89.2μg.m-2.a-1)小的多。這一方面主要是由于使用經(jīng)驗(yàn)公式估算時(shí)使用的干沉降速率經(jīng)驗(yàn)值0.05cm.s-1是基于主要是粗顆粒物污染的假設(shè)，而鐵山坪區(qū)域主要是細(xì)粒子的擴(kuò)散，因此這個經(jīng)驗(yàn)值對鐵山坪來說相對較大。而且，對于不同的擴(kuò)散條件和下墊面性質(zhì)，干沉降速率會呈現(xiàn)不同的大小。另一方面，用NTF表征干沉降時(shí)使用TF-BD，由于全沉降BD中也

9、包含有部分干沉降，因此，NTF可能比干沉降通量的值略為偏小。但都反映出干沉降通量總的變化趨勢和其重要性。比較11月兩樣點(diǎn)凈沉降通量與穿透水的通量的大小，鐵山坪的凈沉降通量小很多，而在觀音橋，兩者相差不大，說明干沉降作為沉降方式，在觀音橋所起到的作用比鐵山坪大。也就是說，粗顆粒的影響對觀音橋來說更顯著。因此，本地源的排放對城區(qū)的影響比對郊區(qū)的影響大。而不論是鐵山坪還是觀音橋的土壤，汞含量都超過背景值，顯示出一定的污染特性。從土壤剖面含量看

10、，主要集中在O層和A層，可能與汞能被土壤中有機(jī)質(zhì)、MnO2、粘粒等的強(qiáng)烈吸附、固定相關(guān)。 土壤汞含量監(jiān)測則按照功能區(qū)進(jìn)行。結(jié)果表明，重慶市城市土壤汞濃度分布在0.022-10.8mg/kg，平均值為0.31mg/kg，高于大部分城市土壤含汞量。汞的富集系數(shù)為7.75，遠(yuǎn)大于1，說明受到外來污染源的嚴(yán)重影響，也從側(cè)面說明了大氣沉降對土壤汞的影響。從污染源性質(zhì)進(jìn)行歸類，受面源影響的土壤平均濃度較高，主要受線源和點(diǎn)源影響的土壤濃度相

11、對較小。對點(diǎn)源來講，這可能是由于能在其附近沉降的多為粗顆粒汞，而其排放的汞更多的是氣相和細(xì)顆粒汞，因此在點(diǎn)源附近，沉降對土壤的影響體現(xiàn)的并不明顯。對各樣點(diǎn)進(jìn)行功能歸類，發(fā)現(xiàn)工業(yè)區(qū)內(nèi)含量(0.23mg/kg)略小于全市的平均水平(0.31mg/kg)；商業(yè)區(qū)內(nèi)的含量相對較高(0.42mg/kg)；居民區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了含量異常高值，需要引起足夠的重視；旅游區(qū)內(nèi)含量均相對較低。地理區(qū)域劃分，可以發(fā)現(xiàn)土壤汞的富集系數(shù)為：江北區(qū)＞渝中區(qū)＞九龍坡區(qū)＞大渡

12、口區(qū)＞渝北區(qū)＞北碚區(qū)。 論文最后按A值法估算重慶市大氣汞容量為13.05t/a，低架源排放()限值為1.96t/a，其中城區(qū)為1.63t/a，郊區(qū)為0.31t/a。對代表性點(diǎn)源(九龍電廠和重慶發(fā)電廠)的排放限值也進(jìn)行了估算，九龍電廠年允許排放限值為0.50噸，重慶發(fā)電廠為0.39噸。不論是總的排量還是點(diǎn)源，都已經(jīng)超出大氣容量，因此需要進(jìn)行削減，并針對研究結(jié)果提出如下建議：加大汞污染觀測力度，建立汞排放清單；重點(diǎn)對大型排汞企業(yè)進(jìn)