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芜湖市区地表灰尘重金属污染研究

作　者: 蒋炳言
导　师: 方凤满
学　校: 安徽师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 地表灰尘重金属空间分布粒径分布健康风险评价芜湖市
分类号: X513
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

城市地表灰尘由于其所处环境界面的独特性,其所含的重金属很容易成为潜在污染源对城市环境产生影响。一方面,地表灰尘在一定外动力条件下很容易扬起,通过呼吸道和皮肤被人体吸收,对人体健康产生危害;另一方面,它在降水的条件下,进入河道,对城市水环境造成直接污染。目前国内外研究主要集中在城市街道灰尘的迁移转化、粒径组成,街道灰尘中重金属的空间分布特征、赋存形态、来源解析及其环境效应方面,而对重金属在不同粒径上的分布及富集规律,以及其对人体暴露的健康风险评价研究较少。本文选取芜湖市区为研究对象,对芜湖三个典型区域地表灰尘中重金属的空间分布、粒径富集规律及其健康风险进行研究,具有一定的理论和现实意义。本文运用ICP-AES测定了芜湖市区地表灰尘重金属含量,基于ARCGIS地统计分析模块,探讨芜湖市区地表灰尘重金属空间分布特征及成因,结合统计分析方法,对芜湖市区地表灰尘重金属进行判源分析。通过研究芜湖市区地表灰尘不同粒径区间上重金属富集比例变化情况,探讨了重金属粒径分布规律,并在此基础上,对芜湖市区地表灰尘重金属进行健康风险评价,主要研究结论如下:(1)芜湖市区地表灰尘pH值范围为7.65-12.36,平均值为9.75,呈碱性,有机质含量范围为1.25%-16.84%,平均值为4.86%,灰尘中重金属Zn、Cd、Pb、Co、Ni、Mn、Cr、V、Cu平均含量分别为313.53、1.95、138.61、8.19、21.38、589.87、110.31、55.19和135.42mg/kg。Cd、Pb、Cu、Zn污染较严重,分别是土壤背景值的10.3、5.6、4.2、4.1倍,其中以Cd污染最严重。(2)芜湖市区地表灰尘重金属空间差异较大。灰尘中重金属含量与离工业区、交通繁忙区的距离有密切联系,距离越近,含量越高。以工业为中心的经济技术开发区和交通活动频繁的中心城区重金属含量较高,而以高校园区为主导的高新技术开发区重金属含量相对较低。空间分布的差异主要由于区域功能差异造成。(3)统计分析发现工业排放与城市交通活动对芜湖市区地表灰尘重金属贡献较大。其中,Co、Ni、Mn、Cu和V受工业排污影响较大,Zn、Cd、Cr和Pb主要受城市交通活动的影响。(4)芜湖市区地表灰尘重金属呈现出明显的粒径效应,随着粒径减小,重金属含量呈现出递增的趋势,160-200和>200目是主要的污染粒径级别。在>200目粒径级别上的富集比例均在50%左右,各元素大小顺序依次为:Cd>Cu>Zn>Cr>Ni>Pb>Co>V>Mn。(5)儿童对芜湖市区地表灰尘中<75um级别重金属暴露量为手-口摄入途径>皮肤吸入途径>呼吸吸入途径,手-口摄入途径是儿童地表灰尘重金属风险的主要途径。重金属非致癌风险顺序为:Pb>Cr>Mn>V>Cu>Cd>Co>Ni>Zn,低于非致癌风险阈值。但各重金属多途径摄入的叠加风险度达0.753,接近1,说明灰尘重金属的复合污染所带来的健康风险不可忽视。非致癌风险在空间上分异较大,经济技术开发区由于燃煤电厂、工业排放及交通活动等共同作用,其重金属的叠加非致癌风险度大于1,存在着严重的危害。Cr、Cd、Co和Ni致癌风险低于风险阈值,表明致癌风险较低。虽然目前城市街道灰尘对人类的健康风险影响不突出,但随着城市工业活动和交通活动的加剧,对城市环境中重金属排放的控制很有必要,尤其是多种重金属的复合污染及其空间分布差异值得关注。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-24
  1.1 城市地表灰尘重金属污染研究的意义  11-17
    1.1.1 城市地表灰尘概念  11-12
    1.1.2 城市地表灰尘重金属污染研究的意义  12-16
    1.1.3 芜湖市城市地表灰尘重金属污染研究的意义  16-17
  1.2 国内外研究进展  17-22
    1.2.1 城市地表灰尘重金属含量及粒径分级  17-19
    1.2.2 地表灰尘重金属空间分布特征研究  19-20
    1.2.3 城市地表灰尘重金属时间分布特征  20
    1.2.4 城市地表灰尘中重金属的源解析  20-21
    1.2.5 城市地表灰尘重金属健康风险评价  21
    1.2.6 城市地表灰尘重金属粒径富集规律  21-22
    1.2.7 研究展望  22
  1.3 研究内容、特色之处、与技术路线  22-24
    1.3.1 研究内容  22
    1.3.2 本文特色之处  22-23
    1.3.3 研究技术路线  23-24
第二章研究区概况及研究方法  24-29
  2.1 研究区概况  24-25
    2.1.1 自然环境  24
    2.1.2 工业布局与产业结构  24-25
  2.2 样品采集与处理方法  25-26
    2.2.1 城市地表灰尘样品采集  25
    2.2.2 城市地表灰尘样品处理  25-26
  2.3 样品实验分析  26-28
    2.3.1 pH 值的测定  26
    2.3.2 有机质的测定  26-27
    2.3.3 样品的粒径分析  27
    2.3.4 重金属的测定  27-28
  2.4 实验质量控制  28-29
第三章芜湖市区灰尘中重金属分布特征及来源分析  29-47
  3.1 芜湖市区城市地表灰尘理化性质  29-34
    3.1.1 城市地表灰尘pH 值及季节变化  29-31
    3.1.2 芜湖市地表灰尘有机质含量及季节变化  31-32
    3.1.3 芜湖市区地表灰尘粒径分布特征及季节变化  32-34
  3.2 芜湖市区城市地表灰尘重金属空间分布特征  34-39
    3.2.1 芜湖市区城市地表灰尘重金属含量水平  34-35
    3.2.2 芜湖市区地表灰尘重金属空间分布特征  35-39
  3.3 芜湖市区地表灰尘重金属季节变化  39-41
  3.4 芜湖市区地表灰尘重金属来源分析  41-43
    3.4.1 灰尘重金属相关性分析  41
    3.4.2 灰尘重金属主成分分析  41-43
  3.5 芜湖市区地表灰尘重金属粒径分布规律  43-47
    3.5.1 芜湖市区地表灰尘中不同粒径重金属含量分布  43-45
    3.5.2 地表灰尘中不同粒径重金属的富集规律  45-47
第四章城市地表灰尘重金属污染现状及健康风险评价  47-55
  4.1 芜湖市地表灰尘重金属污染评价  47-51
    4.1.1 芜湖市区地表灰尘Zn 污染指数分布  48-49
    4.1.2 芜湖市区地表灰尘Cd 污染指数分布  49
    4.1.3 芜湖市区地表灰尘Pb 污染指数分布  49
    4.1.4 芜湖市区地表灰尘Mn 和Cr 污染指数分布  49-50
    4.1.5 芜湖市区地表灰尘Cu 污染指数分布  50-51
    4.1.6 芜湖市区地表灰尘Co、Ni 和V 污染指数分布  51
    4.1.7 讨论  51
  4.2 地表灰尘健康风险评价  51-55
    4.2.1 暴露量的计算  51-52
    4.2.2 健康风险表征  52-53
    4.2.3 地表灰尘中重金属的健康风险评估  53-55
第五章结论与展望  55-58
  5.1 结论  55-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-63
致谢  63-64
附: 本人硕士阶段发表论文和科研项目  64

芜湖市区地表灰尘重金属污染研究

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