重慶主城降塵中六種金屬及其化學形態(tài)研究.pdf

1、降塵是氣溶膠的重要組成部分，對大氣環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)及地-氣物質交換會產生一系列的影響作用。實際上降塵也是土壤細土物質和鹽分的重要來源，它可使土壤的組成、性質發(fā)生深刻變化，對土壤成份構成有重要的作用。因此，降塵中有毒重金屬也必然會給周圍環(huán)境帶來重要影響，其全量及各化學形態(tài)的分布，對分析評價重金屬進入土壤及水循環(huán)系統(tǒng)之后，是否會給人類及生物圈系統(tǒng)帶來危害具有重要的指導意義。 本文研究了重慶主城大氣降塵中重金屬的污染現狀，從有毒重金屬

2、全量及其化學形態(tài)構成特征方面分析了重慶大氣降塵中重金屬元素對環(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和數據支持。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，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)全量及四種化學形態(tài)的時空分布特征和影響因素；同時利用富集因子法(

3、EF)對各功能區(qū)內6種有毒金屬的來源特征(即人為源還是自然源)進行了分析。 在降塵量的時空分布研究中，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)對照點)設點進行。為了使采集的降塵樣品具有代表性，采用區(qū)域網格布點的方法確定了各區(qū)采樣點；樣品采集周期為每次一月，總時間為兩年；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個月，總時間為一年(針對降塵的四季變化研究)。 在降塵重金屬全量及化學形態(tài)研究中，主要參考Tessier關于自然界固體物中重金屬的化學形態(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)、鐵錳氧化物結合態(tài)、有機結合態(tài)和殘渣晶格態(tài)；降塵量的測定借薦了“水中不可濾殘渣——懸浮物”(即GBl1901-89)的測量方法，以避免標準方法(GB/T15264-94)加熱蒸煮

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

6、同。自2005年重慶主城實施“藍天”行動以來，重慶主城降塵污染有了顯著改善，但到目前為止仍高于標準值40％，因此主城降塵污染仍然較嚴重。各功能區(qū)降塵量由大到小的順序為：道路區(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的富集因子最高達到125，Cd則達到了689)，Cr富集水

7、平較低，Zn、Cu富集程度居中；據計算2007年重慶主城有總計約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，有顯著富集效應的五種重金屬元素的Ⅰ．酸溶態(tài)、Ⅱ．鐵錳氧化物結合態(tài)和Ⅲ．有機結合態(tài)三種化學形態(tài)之和含量很高(尤其Pb、Zn、Cd)，活性強，危害大。根據其在降塵中的濃度、活性特點，綜合評價五種重金屬元素危害性為Pb、Zn、Cd最大，Cu次之，Cr相對較弱。 d

8、、人為源的污染物排放(工業(yè)生產及燃料燃燒等)即是導致降塵中重金屬元素富集，也是導致元素化學活性增強的重要因素。 e．降塵的近源污染顯著。在六個主要功能區(qū)中，按降塵量及五種有毒重金屬元素的濃度、活性綜合評價，工業(yè)、道路及城建區(qū)降塵及重金屬污染最嚴重，商業(yè)、旅游及文教區(qū)受污染相對較輕。 f．降塵污染具有明顯的季節(jié)特征，但在各功能區(qū)內又有不同的規(guī)律。在四個季節(jié)中的污染情況表現為：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、冬季靜風比例(30％-40％)和逆溫頻率(60％-80％)較高，雨