大气颗粒物开放源尘成分谱特征分析及重金属风险评价

摘要

大气颗粒物是目前环境空气的重要污染物，应用化学质量平衡模型进行大气颗粒物来源解析是解决颗粒物污染的重要手段，而颗粒物源成分谱的建立是化学质量平衡模型的基础。本研究采集晋城市开放源尘（城市扬尘、道路尘、土壤尘）样品，通过再悬浮采样器收集PM10和PM2.5样品，进行元素分析、离子分析、碳分析，建立开放源尘PM10和PM2.5的成分谱，并对开放源尘重金属进行环境风险评价和健康风险评价，主要结论如下：
　　（1）地壳元素为城市扬尘、道路尘、土壤尘成分谱中含量最丰富的物种。道路尘中痕量元素的百分含量最高，道路尘PM10中痕量元素的百分含量分别比城市扬尘和土壤尘高出11.92％和72.77%，道路尘PM2.5中痕量元素分别比城市扬尘和土壤尘高出74.43%和252.26%。这表明道路尘更容易受到人为源污染。三种尘中痕量元素、元素碳、有机碳、离子的百分含量均在PM2.5上最高，表明痕量元素、元素碳、有机碳、离子容易富集在细颗粒上。主要原因是有机碳和元素碳要来源于燃烧源排放的颗粒物，燃烧源主要排放的是细颗粒物。
　　（2）以山西省土壤背景值为参比系统，以Al为参比元素计算了晋城市开放源尘PM10和PM2.5重金属富集因子，结果显示三种尘中富集因子最高的元素为As、Cd、Pb，表现为显著以上富集，其中城市扬尘中As和土壤尘PM2.5中Pb为强烈富集，Ni、Cu、Zn大多为中度富集，同时受到人为源和自然源的影响。V、Cr、Mn富集因子小于2，说明这些元素主要来源于地壳物质。三种尘的富集因子PM2.5＞PM10，颗粒物粒径越小，重金属富集因子越高，表明细颗粒物更容易受到人为源的污染。
　　（3）地累积指数结果显示晋城市城市扬尘和土壤尘中Cr、Mn、V、Co地累积指数小于1，这些元素主要来源于地壳物质，Ni、Cu、Zn在一定程度上受到了自然源和人为源的影响，As、Cd、Pb受人为源影响很大，与富集因子的分析结果基本一致。
　　（4）就晋城市三种开放源而言，PM10和PM2.5中重金属三种途径的非致癌风险强度对儿童和成人均为经手口摄入＞皮肤接触＞呼吸吸入；总非致癌风险城市扬尘＞道路尘＞土壤尘，且PM2.5＞PM10。PM10和PM2.5中五种重金属的总致癌风险值均为PM2.5＞PM10，表明细颗粒的致癌风险较高；三种尘总致癌风险表现为道路尘＞城市扬尘＞土壤尘，五种重金属的致癌风险值顺序为Cr＞As＞Co＞Ni＞Cd。