邯郸市冬季大气PM2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价

摘要

为研究邯郸市大气细颗粒物(PM2.5)中金属元素的污染特征,选取城区4个功能区(工业区、工业生活区、教学区和交通区)分别布设采样点位,采集2017年冬季PM2.5样品.采用电感耦合等离子体质谱仪分析样品中11种金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、As、Cd、Ba和Bi)的含量,对其空间污染特征进行比较,并运用主成分分析、聚类分析和绝对主成分得分-多元线性回归模型对金属元素的来源及其贡献率进行模拟计算,对Cr、Ni、Cu、As和Cd的潜在生态风险进行评估.研究结果表明,邯郸市冬季PM2.5污染较为严重,4个功能区的PM2.5日均值远超《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值.对金属元素含量的分析表明,教学区大气PM2.5中金属元素质量浓度的总和相对较低,尤其是Fe、Cr、Cd、Mn和Cu的含量均低于其他3个功能区,但是As的含量较高.富集因子计算结果显示,V、Co和Ba在邯郸市的富集系数小、污染程度低,其余金属元素尤其是As、Fe、Cd和Bi的富集系数大、污染程度高.对研究区大气PM2.5金属元素的来源进行解析发现,金属元素的主要来源包括工业生产、自然源、化石燃料的燃烧及交通运输活动.其中,Cr、Mn、Fe、Cu、Cd和Ba主要来自工业活动,V、Co和Bi的主要来源是自然源,Ni和As主要来自化石燃料的燃烧及交通运输活动.潜在生态风险评估发现,邯郸市4个功能区金属元素的总生态风险指数均较高,尤其是As和Cd在各个功能区的潜在生态风险程度为极强,但Cr和Ni的潜在生态风险程度较低.