东北地区积雪中重金属污染特征及来源分析

摘要

大气中重金属污染物日益增加，并随着干湿沉降落至地表，对动植物以及人类健康产生严重危害。本文以中国东北地区（包括东北三省以及内蒙古东部）为研究区，收集2017～2018年降雪期三次积雪样本，使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对样本中6种重金属元素(铬Cr、铜Cu、锌Zn、砷As、镉Cd、铅Pb)含量进行测定，分析整个东北地区重金属污染的分布特征和扩散情况，并利用pearson相关性分析法和主成分分析法对重金属元素进行对比，探讨不同金属污染类型之间的区别与联系。并以哈尔滨市为代表，研究东北典型工业城市的重金属污染水平，以及城内不同区域的污染格局。研究结果表明: (1)从整体来看，东北地区积雪样本中的6种金属元素含量总体表现为Zn元素含量最高，Cd元素含量最低。哈尔滨市雪样中重金属含量与整个东北地区一致。东北地区重金属元素均具有较大的变异系数，说明其排放来源受较高的人为因素干扰。其中东北地区四个省份雪中重金属元素含量略有差异，黑龙江省、吉林省重金属元素含量较高。 (2)从分析的样本结果看出，整个东北地区积雪中重金属污染呈现中间高四周低的趋势，主要表现为污染集中分布在黑龙江省南部，吉林省西北部，辽宁省北部，以及内蒙古东南部。东北地区的腹部地区是重工业城市分布的集中地，重工业城市集中排放金属污染物并逐渐向四周城市蔓延。将东北重工业城市污染程度与空气质量指数AQI结合发现，城市重金属污染含量高，AQI指数也高。 (3)利用相关性分析法、主成分分析法可以看出东北地区各重金属来源均存在一定的相关性，且各省份重金属污染均主要来源于三个方面:由金属冶炼、钢铁制造、矿业开采为主的工业污染，汽车尾气排放为主的交通污染以及燃煤排放等产生的生活污染。 (4)根据对哈尔滨市不同区域采集的积雪样本进行分析发现，除元素Cu和Cr外，其他重金属元素均表现为在哈尔滨市市区含量高于郊区，且工业区、交通区含量高于居民区和商业区。 (5)对哈尔滨市各区域雪中重金属元素进行相关性分析，发现哈尔滨市大多数重金属元素间也具有十分显著的相关性。利用主成分分析法分析各区域重金属污染源差异，可以看出松北区金属污染主要来自煤炭燃烧，道里、南岗区金属污染主要来源于交通源，道外、香坊区污染主要来源于工业源和煤炭燃烧等人为污染。 无论是在整个东北地区，还是重工业城市哈尔滨市，其重金属污染来源绝不仅止单一一种，各区域污染类型复杂多样，每种类型污染源都会对区域环境造成影响，同时还会因为大气污染物的长距离输送，导致区域性的大面积污染。

目录

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1大气湿沉降中重金属元素污染概述

1．2．2哈尔滨重金属污染概述

1．3研究内容

1．4创新点

1．5技术路线

第2章材料与方法

2．1研究区域概况

2．2样本采集与处理

2．2．1样本采集

2．2．2样本预处理

2．2．3样本分析方法

第3章东北地区积雪中重金属元素含量特征

3．1东北地区积雪中各金属元素含量总体特征

3．2不同省份积雪中重金属元素含量分布特征

3．2．1东北地区积雪中重金属元素总体分布特征

3．2．2黑龙江省积雪中重金属元素含量分布

3．2．3吉林省积雪中重金属元素含量分布

3．2．4辽宁省积雪中重金属元素含量对比

3．2．5内蒙古东部地区积雪中重金属元素含量分布

3．3东北地区主要城市积雪中金属元素分布特征

3．4东北地区积雪中各金属元素来源分析

3．4．1东北地区各重金属元素相关性分析

3．4．2各省重金属元素间的主成分分析

3．5本章小结

第4章哈尔滨市积雪中重金属元素含量特征

4．1哈尔滨市积雪中重金属元素含量总体特征

4．2哈尔滨市积雪中重金属元素含量分布特征

4．3哈尔滨市积雪中各金属元素来源分析

4．3．1哈尔滨市各重金属元素相关性分析

4．3．2哈尔滨市各区域金属元素间的主成分分析

4．4本章小结

结论与讨论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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致谢