蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征和健康風險研究.pdf

1、隨著城市化、工業(yè)化的飛速發(fā)展，城市環(huán)境受到了不同程度的污染，劣質的空氣質量已經成為威脅城市居民健康生存和城市社會可持續(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。蘭州市主城區(qū)作為蘭州市人類活動同大氣環(huán)境之間進行能量、質量、動量以及水汽交換的主要場所，大氣顆粒物的時空分布、組成成分等對蘭州市主城區(qū)的生態(tài)環(huán)境、人群健康產生著重要的影響，因此完善和拓展蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征、組分及健康指示的研究就顯得尤為重要。本文主要對蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征和健康風險進

2、行研究。大氣顆粒物主要包括了PM10、PM2.5和八級顆粒物（PM10.0-9.0、PM9.0-5.8、PM5.8-4.7、PM4.7-3.3、PM3.3-2.1、PM2.1-1.1、PM1.1-0.65、PM0.65-0.43）。利用ArcGIS地統(tǒng)計分析和相關性分析對大氣顆粒物的時空分布特征以及氣象因素對其影響進行了探討，并分析了大氣顆粒物組分中的重金屬元素和水溶性離子。采用Andersen八級采樣器模擬人體呼吸系統(tǒng)進行采樣，不同的

3、粒徑對應著人體不同的呼吸器官，對不同粒徑顆粒物進入人體呼吸器官部位的累積和重金屬沉積狀況進行了實驗分析，并把重金屬元素分為致癌和不致癌兩類元素對不同年齡和性別人群的健康風險做出了評價。
　　本研究主要內容包括：⑴蘭州市主城區(qū)PM10和PM2.5年平均質量濃度變化從2000-2015年整體上呈現(xiàn)出了逐漸降低的趨勢。PM10季節(jié)平均質量濃度呈現(xiàn)出了春季最高，冬季次之，秋季略高于夏季，夏季最低的規(guī)律性變化。PM2.5季節(jié)平均質量濃度由原

4、先同PM10季節(jié)規(guī)律變化一致，向冬季最高，春季次之，夏秋季節(jié)較低演變。PM10、PM2.5空間分布空間污染格局呈現(xiàn)出了片狀，帶狀和點狀分布模式，且具有中間低兩頭高的態(tài)勢。PM10、PM2.5和相對濕度都與大氣能見度存在相關關系。PM10濃度值高于0.2mg/m3時，大氣能見度對顆粒物濃度值的變化不明顯，在低于0.2mg/m3時非常敏感；在PM2.5濃度值高于0.12mg/m3時，大氣能見度對顆粒物濃度值的變化不明顯，在低于0.12mg/

5、m3時非常明顯。風速和相對濕度對PM10、PM2.5質量濃度有著明顯的影響。溫度和大氣壓同 PM10、PM2.5質量濃度不存在明顯的相關關系，不是影響蘭州市主城區(qū)PM10、PM2.5污染的直接因素。⑵對蘭州市主城區(qū)PM10、PM2.5和八級顆粒物14種重金屬進行了分析，其中Be、Cr、Mo、Ba、Tl均未被檢出，被檢出的元素主要有B、V、Mn、Fe、Co、Cd、Sb、Pb、Cu。其中，B作為一種影響男性生殖健康元素檢出濃度較高，具體原因

6、可能是由采樣膜系統(tǒng)誤差影響還是蘭州市主城區(qū)顆粒物中本底值較高或者受工業(yè)污染的影響所導致，則需要進一步的研究。PM10、PM2.5中Pb和Cd元素在蘭州市主城區(qū)4個采樣點各個季節(jié)基本上都表現(xiàn)出了很強的富集性，并且隨著季節(jié)的變化，富集程度也并不相同。PM10、PM2.5中潛在生態(tài)風險指數(shù)RI的主要貢獻因子是 Pb和 Cd。PM10中 Cd的單因子潛在生態(tài)風險系數(shù)E if為154.639-525.773，單因子潛在生態(tài)風險程度為較重—嚴重；總

7、的潛在生態(tài)風險指數(shù)RI為243.407-648.625，總的潛在生態(tài)危害程度為中等—嚴重。PM2.5顆粒物中的總的潛在風險指數(shù)范圍在199.377-804.703之間，總的潛在生態(tài)危害程度為中度—嚴重。水溶性離子 PO43-在 PM10、PM2.5中均未被檢出。春季 PM10、PM2.5中蘭煉賓館和職工醫(yī)院兩個采樣點位水溶性離子組成成分最相似。PM2.5和PM10中NO3-、Cl-、SO42-屬與同源化合物，三者來源可能一致；Ca2+和

8、Mg2+的相關性系數(shù)分別為0.731、0.766，兩者的來源可能一致，主要來源于土壤顆粒、沙塵、揚塵等污染源。PM2.5和PM10中NO3-/SO42-的均值為0.73，小于1，固定污染源排放仍然是蘭州市主城區(qū)主要的污染源。⑶在春季和冬季，蘭州市主城區(qū)小于等于10μm粒徑的顆粒物質量濃度并不是隨著粒徑的減小顆粒物質量濃度相應減小，而是呈現(xiàn)出了雙峰態(tài)勢。洛倫茲曲線分析結果得出，PM2.1—1.1粒徑顆粒物在春季蘭州市主城區(qū)分布較為均勻。P

9、M10.0—9.0和PM9.0—5.8粒徑顆粒物在冬季分布最為均勻。Cd作為一種致癌重金屬在PM9.0-5.8、PM4.7-1.1均被檢出，在對應人體器官中的咽、一級支氣管、二級支氣管、末端支氣管、細支氣管均有微量沉積。Pb、Cu、 Mn、Sb、Fe、V對兒童、成年女性和成年男性的非致癌風險指數(shù)均小于1，對各個年齡段的不同性別群體不存在非致癌的風險。總的聯(lián)合兒童HZ接近于1，兒童健康存在風險。Cd、Co致癌元素對人體不存在致癌風險，兒童