典型区域大气颗粒物重金属的污染特征研究

摘要

为研究不同区域城市颗粒物及其载带重金属元素的污染特征和健康风险，在长株潭区域、华北地区、西部城市各选取2个城市点位和1个区域背景点位采集PM2.5滤膜样品。应用ICP-MS分析样品上的9种重金属元素(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Co、Pb)浓度，通过Cr(Ⅵ)和总Cr平均比值0.13估算Cr(Ⅵ)浓度。应用USEPA风险评价技术结合国内人群暴露参数对人体通过呼吸途径暴露的健康风险进行评价。
　　本论文的研究结果如下:(1)长沙市、湘潭市和衡山区域背景点位PM2.5的平均日均浓度表明，夏季未超过国家标准(GB3095-2012)限值，而冬季超标;PM2.5载带的重金属元素的浓度冬季大于夏季，城市点位重金属元素浓度要大于衡山区域背景点。富集因子结果显示:Cd、Pb、Zn和Cu在PM2.5中显著富集，表明受到了人为活动的影响;Cr,Mn，Ni，As，Co主要受自然源影响。应用蒙特卡洛模型对不同人群暴露于PM2.5载带重金属元素健康风险进行模拟，结果表明，PM2.5载带重金属元素对不同人群的非致癌风险为儿童＞成年男性＞成年女性，9种重金属元素对人群的非致癌风险均在可接受范围内;重金属元素(Cr(Ⅵ)、Ni、As、Cd和Co）对人群的致癌风险大小为成年男性＞成年女性＞儿童，As和Cr(Ⅵ)对成人存在潜在致癌风险，在长沙，冬季Cd对成人有潜在致癌风险。
　　(2)北京市、济南市及上甸子本底站属于华北地区，该区域冬季PM2.5平均日均浓度均超过了GB3095-2012规定的浓度限值。PM2.5载带的Zn和Pb浓度最高，城市区域重金属元素的浓度要显著高于本底站。富集因子结果表明所研究的9种重金属元素均在PM2.5中富集，受到了人为活动影响。健康风险评价结果显示，冬季PM2.5载带重金属元素对人群的非致癌风险处于人群可接受水平。As和Cr(Ⅵ)对人群、Cd对成人有潜在致癌风险。
　　(3)西部两个城市（包头市、西宁市）和包头黄河背景点冬季PM2.5的平均日均浓度超过了GB3095-2012规定的浓度限值。城市点位PM2.5载带重金属元素浓度以Zn和Mn最高。9种重金属元素的富集因子结果表明:Cd、Pb和Zn在PM2.5中富集显著，Cu和As也在PM2.5中出现富集。健康风险结果表明，重金属元素对人群的非致癌风险在可接受的水平;As和Cr(Ⅵ)的对人群有潜在致癌风险，另外包头市Ni、Cd和Co也可能对人群产生潜在致癌风险。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．1．1 PM2．5 载带重金属对人体健康的影响

1．1．2 重金属元素环境空气质量标准

1．2 研究进展

1．2．1 大气颗粒物载带重金属元素的浓度研究

1．2．2 PM2．5 载带重金属的污染特征研究

1．2．3 大气颗粒物载带重金属对人群的健康风险研究

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 采样和分析方法

2．1 样品的采集

2．1．1 采样布点

2．1．2 采样仪器

2．2 样品的分析

2．2．1 重量分析

2．2．2 元素分析

2．3 富集因子法

2．4 重金属元素的健康风险评价

2．4．1 暴露量的计算

2．4．2 重金属元素非致癌风险评估模型

2．4．3 重金属元素致癌风险评估模型

2．4．4 重金属元素吸入参照剂量和致癌斜率因子

2．4．5 不确定性分析

第三章 长株潭区域2城市PM2．5 及其载带重金属的污染特征

3．1 长株潭区域2城市PM2．5 及其载带重金属元素的浓度特征

3．1．1 长株潭区域2城市PM2．5 的浓度

3．1．2 长株潭区域2城市PM2．5 载带重金属的浓度

3．2 富集因子分析

3．3 健康风险评价

3．3．1 呼吸速率、体重和期望寿命推荐值

3．3．2 重金属元素非致癌风险评价

3．3．3 重金属元素致癌风险评价

3．4 本章小结

第四章 华北2城市冬季PM2．5 及其载带重金属的污染特征

4．1 华北2城市冬季PM2．5 及其载带重金属元素的浓度特征

4．1．1 华北2城市冬季PM2．5 的浓度

4．1．2 北京市和济南市PM2．5 载带重金属的浓度

4．2 富集因子

4．3 健康风险评价

4．3．1 呼吸速率、体重和期望寿命推荐值

4．3．2 重金属元素非致癌风险评价

4．3．3 重金属元素致癌风险评价

4．4 本章小结

第五章 西部2城市冬季PM2．5 及其载带重金属的污染特征

5．1 西部2城市冬季PM2．5 及其载带重金属元素的浓度特征

5．1．1 西部2城市冬季PM2．5 的浓度

5．1．2 西部2城市冬季PM2．5 载带重金属的浓度

5．2 富集因子

5．3 健康风险评价

5．3．1 呼吸速率、体重和期望寿命推荐值

5．3．2 重金属元素的非致癌风险评价

5．3．3 重金属元素的致癌风险评价

5．4 不同区域间城市点位和背景点位对比

5．5 本章小结

第六章 研究结论与创新点

6．1 研究结论

6．1．1 长株潭地区2城市PM2．5 及其重金属元素的污染特征

6．1．2 华北2城市冬季PM2．5 及其重金属元素的污染特征

6．1．3 西部2城市冬季PM2．5 及其重金属元素的污染特征

6．2 创新点

参考文献

攻读学位期间取得的硕士成果

致谢

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