北京市地铁站灰尘中重金属污染特征及健康风险评价

摘要

随着我国城市化进程的持续推进和市内交通运输压力的不断增加,地铁的客流量逐年提高,并日益呈现出高速化的趋势。地铁客流量和行车次数的增加不可避免地引起地铁内空气品质下降问题,部分地铁在运营过程中己经多次出现了乘客在车厢内晕倒等现象。对运营地铁内灰尘重金属污染物浓度进行研究,以期为改善地铁环境质量和促进乘客和工作人员健康提供可靠的参考依据,对提高站内的空气品质和乘坐环境舒适性也有重要的实际意义。本文以北京市16个地铁站点灰尘作为研究对象,经过调查、样品采集和实验分析,系统研究了北京市地铁站内灰尘的理化特性,分析了公园灰尘中重金属元素As、Cd、Cu、Ni、Hg、Pb和Cr的含量。运用地积累指数法、综合潜在生态风险指数法和US EPA人体健康评价对灰尘样品的重金属污染状况、潜在风险和人体健康风险进行了分析,并通过相关分析和主成分分析讨论了灰尘理化性质与重金属含量之间的关系,灰尘重金属的可能来源等,得到如下结论:
　　(1)重金属Cr、Cd、Cu、Ni、Hg、Pb、As的平均含量为131.92、1.11、67.33、41.77、0.35、437.41和9.09 mg kg-1,均超过北京土壤背景值,其中Pb、Hg和Cd的含量分别超过了土壤背景值的23.29、19.24和7.38倍,对人们身体健康形成重要威胁。
　　(2)灰尘pH值范围为8.32~8.93,平均值为8.63,呈碱性,更易于重金属元素的吸附;在称量过程中发现<60目的灰尘样品主要为沙粒等大颗粒杂物,>100目的颗粒物质量分数为43.24％,而>150目占总质量分数的35.59%。可知地铁中颗粒物主要以大于100目的粒径存在,考虑到细颗粒比表面积大对人体有更大的危害,所以本文主要以粒径<106 um的细小颗粒物为主要研究对象,分析其中主要重金属污染物的含量和对人体的健康风险。
　　(3)地累积指数Pb>Hg>Cd>Cr>Cu>Ni>As,其中Pb、Hg、Cd分别为3.77、3.12、2.16,达到严重污染,此外各路线总累积指数大小顺序为1号线>2号线>13号线>4号线>10号线;潜在生态风险指数各元素的生态危害程度依次为Hg>Cd>Pb>Cu>As>Ni>Cr,其中 Hg和Pb的潜在生态危害最强,所以应加强Hg和Pb的污染治理。
　　(4)人体健康风险评价非致癌风险Pb>Cr>As>Ni>Cu>Hg>Cd,除Pb外均不构成明显的风险,Cr、Cd、Ni、As致癌风险均低于风险阈值,不会对人体造成健康危害。
　　(5)北京市区地铁灰尘重金属的空间分布差异较大,局部区域污染严重。尤其是Pb和Hg;主成分和Spearman相关系数分析表明:地铁灰尘中Cd、Cu、Ni、As和Cr和Hg六种重金属主要来源于人类活动带入的地表灰尘;实际上只有Pb在地铁站内发生严重累积,这种严重累积极有可能源于列车与轨道摩擦和刹车系统形成颗粒物、地铁站内涂层脱落、墙面维修、地铁线路材料磨损和电镀金属腐蚀等原因。

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中文摘要

英文摘要

第1章 前 言

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 论文选题背景及工作内容

第2章 研究内容和研究方法

2.1仪器及试剂

2.2样点布置

2.3样品采集

2.4样品处理

2.5数据分析

第3章 地铁站内灰尘理化性质和重金属空间分布特征

3.1 地铁站灰尘的基本理化性质

3.2 不同地铁站灰尘中重金属含量

3.3 不同地铁线路灰尘重金属含量分布

3.4 地铁站内灰尘中重金属空间分布

第4章 地铁站内灰尘重金属污染现状及健康风险评价

4.1地累积指数法

4.2潜在生态风险指数法

4.3人体健康风险评价

4.4重金属污染物来源分析

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

已/待发表论文

参加的主要科研项目

致谢