煤矿城市地表灰尘中重金属的分布特征及风险评价研究

摘要

煤炭的开采和运输过程产生的煤灰，以及燃煤电厂排放的飞灰是地表灰尘的重要来源，其中所含的重金属会对城市环境产生严重危害。地表灰尘重金属可以通过手-口直接摄取、呼吸吸入和皮肤接触等3种途径进入人体，对人体健康产生严重危害。本次研究在充分调研国内、外文献及相关科学研究领域的基础上，通过精密仪器测试、化学实验以及形态提取等手段，对煤矿城市淮南市与非煤矿城市合肥市地表灰尘重金属含量分布、赋存形态及风险评价进行研究。
　　本研究主要内容包括：⑴淮南市地表灰尘中Zn、 Pb、Cu、Cr、Cd、Ni、Co、V、Hg的平均含量分别是202.59、74.63、62.74、110.69、0.57、35.82、12.18、50.95和0.105 mg·kg-1,并以Cd的富集水平最高。合肥市地表灰尘中As、Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn的平均含量分别是7.31、0.26、8.15、92.73、112.82、19.08、83.32、50.50和214.31 mg·kg-1，并以Cu、Pb和Zn的富集水平较高。淮南市与合肥市地表灰尘重金属平均含量对比发现，淮南市地表灰尘重金属Co、Cr、Ni、V和Zn的平均含量高于合肥市，而Cu和Pb的平均含量合肥市高于淮南市。⑵淮南市9种重金属中，Zn和V的含量在不同功能区分布相对均匀，其他重金属在不同功能区含量均表现出较明显的空间异质性。在不同功能区中，Zn、Pb、Cu、Ni、Co、V、Hg的平均含量在工业区最高，Cr和Cd的平均含量在交通区最高。⑶淮南市不同功能区地表灰尘中Hg含量总体上随着灰尘粒径的减小呈增加的趋势，并且主要富集在细颗粒物上。不同功能区灰尘中重金属Hg浓度随灰尘粒径减小增加的快慢顺序为工业区＞交通区＞商业区＞文教区＞居住区＞公园绿地。⑷淮南市地表灰尘中Pb主要以残渣态和铁-锰氧化物结合态存在，夏季各采样点平均值中残渣态占74.69％，铁-锰氧化物结合态占16.08％，冬季各采样点平均值中残渣态占53.49％，铁-锰氧化物结合态占32.18％，表明夏季与冬季地表灰尘中Pb均主要以矿物形式存在。合肥市地表灰尘重金属Pb主要以残渣态和可氧化态存在。⑸地累积指数法分析表明，淮南市地表灰尘重金属的污染程度较轻。夏季，除Zn、Pb和Hg处于轻度或中度污染外，其余5种重金属Cu、Cr、Ni、V、Co元素均未出现污染情况。冬季，除Cu、Zn、Pb和Hg处于轻度或中度污染外，其余4种重金属Cr、Ni、V、Co均处于无污染水平。在6个功能区中，Cu、Pb、Cr、Ni、V、Co和Hg均在工业区的危害程度最高，Zn在文教区的危害程度最高。合肥市地表灰尘重金属的污染水平也较轻。除Cd、Cr、Cu、Pb和Zn处于轻度或中度污染水平外，其余重金属As、Co、Ni和V均未出现污染情况。⑹潜在生态风险评价法分析表明，淮南市地表灰尘重金属平均潜在生态危害水平较轻。夏季，除Hg处于强生态危害水平外，其余重金属元素均处于轻微生态危害水平;冬季，除Cd和Hg的潜在生态危害水平分别处于很强生态危害水平和强生态危害水平外，其余重金属元素均处于轻微生态危害水平。合肥市地表灰尘重金属平均潜在生态危害水平较轻。除Cd的潜在生态危害水平处于强生态危害水平外，其余重金属元素均处于轻微生态危害水平。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．1．1 城市地表灰尘概述

1．1．2 地表灰尘重金属的研究意义

1．2 国内外研宄进展

1．2．1 地表灰尘中重金属的来源

1．2．2 地表灰尘中重金属的含量与分布

1．2．3 地表灰尘中重金屑的赋存形态

1．2．4 地表灰尘中重金属的污染程度评价

1．2．5 地表灰尘中重金属的健康风险评价

1．3 研究思路、技术路线和主要工作量

1．3．1 研究思路和技术路线

1．3．2 本论文的主要工作量

第二章 样品与方法

2．1 研究区域基本情况

2．1．1 淮南市概况

2．1．2 合肥市概况

2．2 样品分布与采集

2．2．1 样品分布

2．2．2 样品采集

2．3 样品处理与实验

2．3．1 样品处理

2．3．2 实验

2．4 样品测试分析

2．4．1 测试原理

2．4．2 测试方法

第三章 地表灰尘中重金属的含量分布特征

3．1 地表灰尘重金属含量特征

3．1．1 淮南市地表灰尘重金属含量

3．1．2 合肥市地表灰尘重金属含量

3．1．3 淮南市与合肥市地表灰尘重金属含量对比

3．2 地表灰尘重金属在不同功能区分布特征

3．3 地表灰尘重金属在不同季节分布特征

3．3．1 夏季与冬季地表灰尘重金属平均含量分布

3．3．2 夏季与冬季不同功能区地表灰尘重金属对比分析

3．4 地表灰尘重金属在不同粒级分布特征

3．5 小结

第四章 地表灰尘中重金属的赋存形态

4．1 淮南市地表灰尘重金属的赋存形态分析

4．1．1 淮南市地表灰尘中Pb的赋存形态

4．1．2 淮南市地表灰尘中Pb的有效性

4．2 合肥市地表灰尘重金属的赋存形态分析

4．2．1 合肥市地表灰尘中Pb的赋存形态

4．2．2 合肥市地表灰尘中Pb的形态的空间分布

4．3 小结

第五章 地表灰尘重金属风险评价

5．1 基于地累积指数的重金属污染评价

5．1．1 地累积指数污染评价方法

5．1．2 地累积指数污染评价结果

5．2 基于潜在生态危害指数的重金属风险评价

5．2．1 潜在生态风险评价方法

5．2．2 潜在生态风险评价结果

5．3 结论

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及主要成果