西安重度以上污染天气PM 2.5 重金属污染特征与健康风险
发布时间：2020-12-19 18:06
为研究汾渭平原核心城市（西安）重度以上污染天气PM2.5重金属污染特征及健康风险,选取2018年11月至2019年1月采集的PM2.5大气颗粒物样品,分析采样期间重度以上污染天气（AQI>200）PM2.5中与人群暴露健康风险关联的9种典型重金属成分,利用相关性分析揭示与气象因子的关系,运用富集因子、相关性和主成分分析方法判断来源,借助美国EPA风险暴露模型表征重金属健康风险水平。结果表明:PM2.5平均浓度191.49±48.67μg·m-3,重金属的平均浓度(ng·m-3)顺序为Zn（324.98）、Mn（123.52）、Pb（118.59）、Cu（46.78）、As（18.11）、Cr（16.24）、Ni（5.37）、V（4.59）、Co（3.13）。致癌重金属中Cr与风速呈显著负相关（-0.462）,Ni与气压呈显著负相关（-0.503）、Co与温度呈显著负相关（-0.506）。Zn、Pb、As污染与人为源密切相关,Ni、Co、Cu污染是自然...
【文章来源】：中国沙漠. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
重度以上污染天气PM2.5质量浓度和9种重金属总浓度
重度以上污染天气重金属浓度（ng·m-3）如图2A所示，由高到低顺序为Zn(324.98）、Mn(123.52）、Pb(118.59）、Cu(46.78）、As(18.11）、Cr(16.24）、Ni(5.37）、V(4.59）、Co(3.13）。其中Zn、Mn和Pb分别占重金属总浓度的49.14%、18.68%、17.93%，而Ni、V、Co仅占总浓度的2%。相比于标准中As(6 ng·m-3）、Pb(500 ng·m-3）的参考浓度限值，本研究中As浓度是限值的3.02倍，而Pb浓度低于限值。比较重度污染与严重污染时重金属浓度发现，9种重金属浓度大小顺序仍为Zn、Mn、Pb、Cu、As、Cr、Ni、V、Co，且V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As和Pb均表现为严重污染高于重度污染，高出比例分别为7.8%、1.1%、5.2%、11.1%、8.9%、15.5%、3.7%和5.0%，而Cr表现为重度污染高于严重污染，高出比例达36.7%（图2B）。本研究5个重度污染阶段重金属浓度（ng·m-3）具体而言：第I阶段9种重金属中含量高的是Zn(323.99）、Pb(133.70）、Mn(127.14），占重金属总浓度的86.6%,Ni(5.72）、V(5.55）、Co(2.39）含量低，仅占2.0%；第II阶段含量高的是Zn(518.26）、Mn(174.81）、Pb(147.23），比重高达89.2%,Ni(6.95）、V(5.52）、Co(2.38）含量低，仅占1.6%；第III阶段丰富的是Zn(322.73）、Pb(130.25）、Mn(113.03），占比达85.3%,Ni(4.75）、V(3.84）、Co(3.29）含量少，仅占1.8%；第IV阶段含量高的是Zn(251.63）、Mn(115.38）、Pb(87.83），占比达83.2%,Ni(5.07）、V(4.41）、Co(3.48）含量低，仅占2.3%；第V阶段含量高的是Zn(231.01）、Pb(116.16）、Mn(104.44），占比达84.6%,Ni(5.13）、V(4.81）、Co(3.20）含量低，仅占2.5%（图3）。可见在5个重度污染阶段，含量最高的重金属均为Zn，而第I、III、V阶段Pb高于Mn，第II、IV阶段Mn高于Pb。总体来看，5个重度污染阶段均为Zn、Mn、Pb含量高，Ni、V、Co含量低。对5个重度污染阶段单一元素分析表明，V、Co、Ni、Cu、As在5个污染时段浓度水平都保持一致；Mn和Zn在第II阶段最高，Pb在第IV阶段最低，其他阶段浓度水平基本一致；而Cr与PM2.5之间显著正相关，相关系数为0.885。
重度以上污染天气PM2.5中重金属元素Pb、Cu、Zn、Mn、Ni、As元素之间两两相关，说明这些元素可能存在共同来源（图5）。Cr与Cu相关，与其他元素均无相关性，说明Cr与其他元素来源不同，而Cu与其他元素的来源存在差异，同时由PM2.5重金属元素富集因子分析结果可知，Cr主要受自然源的影响，Cu来自于自然源和人为源的共同作用，因此Cr和Cu之间相关性表明存在共同的自然来源。Co、V与其他元素间均无相关性，说明Co、V与其他元素来源不同。Co、V是土壤尘埃的良好指标，V也是海洋船只燃烧重油排放的标志元素[44]，由于西安地处西北内陆地区，距离海洋较远，且本研究中V的EF值低，因此Co、V主要来自于自然源的贡献。图5 PM2.5中重金属相关性
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国西北干旱半干旱区气溶胶分类及特征[J]. 白冰,张强,陈旭辉,刘洋,刘峰民. 中国沙漠. 2019(05)
[2]基于风廓线雷达的北京春季一次“先霾后沙”空气污染过程分析[J]. 刘超,花丛,张恒德,张碧辉. 中国沙漠. 2019(05)
[3]2018年春季中国北方大范围沙尘天气对城市空气质量的影响及其天气学分析[J]. 张芝娟,衣育红,陈斌,杜晖. 中国沙漠. 2019(06)
[4]西安冬季不同空气质量级别对应的PM2.5化学组分变化特征[J]. 徐红梅,曹军骥,沈振兴,刘随心,张婷,周家茂. 科技导报. 2015(06)
[5]乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源[J]. 赵克蕾,刘新春,陆辉,何清,钟玉婷,闫景武. 中国沙漠. 2015(03)
[6]北京城区PM2.5中致癌重金属季节变化特征及其来源分析[J]. 陶俊,张仁健,段菁春,荆俊山,朱李华,陈忠明,赵岳,曹军骥. 环境科学. 2014(02)
[7]气流输送对乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的影响[J]. 韩茜,魏文寿,刘明哲,洪雯,陆恒,张延伟. 中国沙漠. 2013(01)
本文编号：2926343
【文章来源】：中国沙漠. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
重度以上污染天气PM2.5质量浓度和9种重金属总浓度
重度以上污染天气重金属浓度（ng·m-3）如图2A所示，由高到低顺序为Zn(324.98）、Mn(123.52）、Pb(118.59）、Cu(46.78）、As(18.11）、Cr(16.24）、Ni(5.37）、V(4.59）、Co(3.13）。其中Zn、Mn和Pb分别占重金属总浓度的49.14%、18.68%、17.93%，而Ni、V、Co仅占总浓度的2%。相比于标准中As(6 ng·m-3）、Pb(500 ng·m-3）的参考浓度限值，本研究中As浓度是限值的3.02倍，而Pb浓度低于限值。比较重度污染与严重污染时重金属浓度发现，9种重金属浓度大小顺序仍为Zn、Mn、Pb、Cu、As、Cr、Ni、V、Co，且V、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As和Pb均表现为严重污染高于重度污染，高出比例分别为7.8%、1.1%、5.2%、11.1%、8.9%、15.5%、3.7%和5.0%，而Cr表现为重度污染高于严重污染，高出比例达36.7%（图2B）。本研究5个重度污染阶段重金属浓度（ng·m-3）具体而言：第I阶段9种重金属中含量高的是Zn(323.99）、Pb(133.70）、Mn(127.14），占重金属总浓度的86.6%,Ni(5.72）、V(5.55）、Co(2.39）含量低，仅占2.0%；第II阶段含量高的是Zn(518.26）、Mn(174.81）、Pb(147.23），比重高达89.2%,Ni(6.95）、V(5.52）、Co(2.38）含量低，仅占1.6%；第III阶段丰富的是Zn(322.73）、Pb(130.25）、Mn(113.03），占比达85.3%,Ni(4.75）、V(3.84）、Co(3.29）含量少，仅占1.8%；第IV阶段含量高的是Zn(251.63）、Mn(115.38）、Pb(87.83），占比达83.2%,Ni(5.07）、V(4.41）、Co(3.48）含量低，仅占2.3%；第V阶段含量高的是Zn(231.01）、Pb(116.16）、Mn(104.44），占比达84.6%,Ni(5.13）、V(4.81）、Co(3.20）含量低，仅占2.5%（图3）。可见在5个重度污染阶段，含量最高的重金属均为Zn，而第I、III、V阶段Pb高于Mn，第II、IV阶段Mn高于Pb。总体来看，5个重度污染阶段均为Zn、Mn、Pb含量高，Ni、V、Co含量低。对5个重度污染阶段单一元素分析表明，V、Co、Ni、Cu、As在5个污染时段浓度水平都保持一致；Mn和Zn在第II阶段最高，Pb在第IV阶段最低，其他阶段浓度水平基本一致；而Cr与PM2.5之间显著正相关，相关系数为0.885。
重度以上污染天气PM2.5中重金属元素Pb、Cu、Zn、Mn、Ni、As元素之间两两相关，说明这些元素可能存在共同来源（图5）。Cr与Cu相关，与其他元素均无相关性，说明Cr与其他元素来源不同，而Cu与其他元素的来源存在差异，同时由PM2.5重金属元素富集因子分析结果可知，Cr主要受自然源的影响，Cu来自于自然源和人为源的共同作用，因此Cr和Cu之间相关性表明存在共同的自然来源。Co、V与其他元素间均无相关性，说明Co、V与其他元素来源不同。Co、V是土壤尘埃的良好指标，V也是海洋船只燃烧重油排放的标志元素[44]，由于西安地处西北内陆地区，距离海洋较远，且本研究中V的EF值低，因此Co、V主要来自于自然源的贡献。图5 PM2.5中重金属相关性
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国西北干旱半干旱区气溶胶分类及特征[J]. 白冰,张强,陈旭辉,刘洋,刘峰民. 中国沙漠. 2019(05)
[2]基于风廓线雷达的北京春季一次“先霾后沙”空气污染过程分析[J]. 刘超,花丛,张恒德,张碧辉. 中国沙漠. 2019(05)
[3]2018年春季中国北方大范围沙尘天气对城市空气质量的影响及其天气学分析[J]. 张芝娟,衣育红,陈斌,杜晖. 中国沙漠. 2019(06)
[4]西安冬季不同空气质量级别对应的PM2.5化学组分变化特征[J]. 徐红梅,曹军骥,沈振兴,刘随心,张婷,周家茂. 科技导报. 2015(06)
[5]乌鲁木齐冬季大气细颗粒物水溶性离子特征及来源[J]. 赵克蕾,刘新春,陆辉,何清,钟玉婷,闫景武. 中国沙漠. 2015(03)
[6]北京城区PM2.5中致癌重金属季节变化特征及其来源分析[J]. 陶俊,张仁健,段菁春,荆俊山,朱李华,陈忠明,赵岳,曹军骥. 环境科学. 2014(02)
[7]气流输送对乌鲁木齐市PM10、PM2.5和PM1.0质量浓度的影响[J]. 韩茜,魏文寿,刘明哲,洪雯,陆恒,张延伟. 中国沙漠. 2013(01)
本文编号：2926343
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