太原市大氣顆粒物中重金屬的污染特征及來源解析.pdf

1、太原是我國主要的能源重化工基地之一。近年來,城市化進程的不斷推進、機動車輛的大量增加給城市空氣質量帶來了不良的影響,造成大氣顆粒物嚴重污染。為掌握太原市不同粒徑大氣顆粒物的污染程度,了解不同粒徑大氣顆粒物中重金屬的污染狀況,本研究于2012年11月至2013年10月分別在太原工業(yè)區(qū)(太原鋼鐵集團股份有限公司)、商業(yè)區(qū)柳巷、教育與居民區(qū)(山西大學)設置采樣點,采用配有多種切割器的大氣采樣器收集太原市PM2.5、PM5、PM10、TSP四種

2、粒徑范圍的顆粒物。樣品處理后,采用原子吸收分光光度法對3個功能區(qū)不同粒徑大氣顆粒物中重金屬 Fe、Pb、Cu、Ni、Cr、Cd、Mn、Zn的含量進行測定,用 BCR提取法對其中的細顆粒物PM2.5和粗顆粒物PM10中八種重金屬的形態(tài)進行分析。采用富集因子法和主成分分析法解析了太原市不同粒徑顆粒物中重金屬的主要來源,并用透射電子顯微鏡及光學顯微鏡對顆粒物的形貌進行觀察,微觀對其來源解析。結果表明:
　　(1)太原市不同粒徑大氣顆粒物

3、濃度的空間分布明顯,表現(xiàn)為工業(yè)區(qū)>商業(yè)區(qū)>教育及居民區(qū);時空分布差異也很大,PM2.5、PM5、PM10、TSP的濃度表現(xiàn)為冬季最高,夏季最低,春秋次之。降雨降雪、沙塵暴、霧霾都會不同程度的影響顆粒物的濃度大小。
　　(2)太原市不同粒徑大氣顆粒物中重金屬的含量,從功能區(qū)分布來看,Fe、Cu、Ni、Cr、Cd、Mn在工業(yè)區(qū)含量最高,Pb、Zn在商業(yè)區(qū)的含量最高,在教育與居民區(qū)含量均較低。從時間分布來看,顆粒物中 Fe、Zn、Cd、

4、Cu春季含量最高,秋冬次之,夏季最低;Pb、Mn、Cr、Ni元素則冬季含量最高,春秋次之,夏季最低。從粒徑分布來看,重金屬Pb、Mn、Zn、Ni、Cd主要富集在PM2.5中;Cr主要富集在PM10中;Cu主要富集在PM5;Fe主要富集在粒徑大于2.5μm的粗粒子中。不同氣象條件下顆粒物中重金屬的含量也會相應發(fā)生變化。
　　(3)大氣顆粒物中重金屬的形態(tài)分析表明:Pb、Mn、Ni、Zn主要以弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)為主,表明其生物活性較

5、高,對人體危害較大;Cd、Cr、粗顆粒物中Cu較均勻地分布在四種形態(tài)中,Cu在細顆粒物中主要以弱酸提取態(tài)和殘渣態(tài)存在,表明一旦環(huán)境條件發(fā)生改變,其容易被釋放,對人體造成危害;Fe主要分布在可氧化態(tài)和殘渣態(tài)中,對人體危害最較小。
　　(4)應用富集因子法分析表明Cd、Zn、Pb的富集因子較高,主要來自人為污染;Cr、Ni次之;Mn的富集因子較低,主要來自自然源。應用主成分分析法得出太原市大氣顆粒物中重金屬主要來源于金屬冶煉、有機合成