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针对目前我国城市大气环境污染较为严重,颗粒物污染是影响城市空气质量首要因素这一主要问题,选择了对城市大气环境能产生严重近源影响的两种颗粒物.大气降尘与道路积尘作为研究对象,以地球化学基本理论为指导,应用源解析技术对北京市大气降尘和道路积尘的污染问题进行了系统性的研究,并通过统计学方法对北京市大气降尘进行来源解析。分析结果表明:
1、2007年平均降尘强度房山区7.912t/km2·mon>海淀区6.807t/km2·mon>怀柔区6.163t/km2·mon。三个区年降尘通量均值和年降尘通量分布在统计意义上没有显著性差别。
2、粒度分析表明,大气降尘中的第一众数分布在10-30μm,属在短距离悬移粒级范围之内,它表现出一种集中发生的降尘过程,产生于降尘季节里;而粘土细粒组分属于长距离高空悬移组分,这一组分的形成为一种经常性降尘过程,可能代表了大气粉尘的本底,大气降尘中的砂粒组分峰度变率大,受区域变化影响明显,代表了本地起沙源在强风作用下进入大气的过程。
3、北京市大气颗粒物主要由Al、Ca、Fe、K、Mg、Na、Ti等七种常量元素组成,七种元素含量占到降尘元素总含量的89%以上。在微量元素中,富集因子最高的为S、As、Pb、Zn四种元素,他们是环境中受人为污染源影响最显著的因素。北京市大气降尘中非残渣态重金属的组成含量中,Mn>Zn>Cr>Cu>Pb>Ni>As>Co>Cd。重金属污染评价显示三个区降尘中Cd为重污染,海淀和房山区Pb偏重度污染,怀柔区Pb为中度污染。Zn在三个区中均为中度污染,As和Cu为偏中度污染,Ni和Mn均为清洁。
4、解析结果显示北京市大气降尘污染源的特征是:在春、夏、秋、冬四季,除土壤风沙尘和建筑水泥尘的贡献有明显季节波动外,其它各源类对受体贡献的相对关系变化较小,说明季节的变化对其它各源类的影响不明显,各源类在春、夏、秋、冬四季中对受体的贡献呈现出比较平均的状态。
对道路积尘进行系统分析发现:
1、北京市道路积尘样品属于粉砂质砂,并指出从西北-东南剖面分析,东南二环、三环、四环道路积尘粒径较西北环线稍大,东南五环到六环道路积尘平均粒径明显大于西北对应环线,二环内采自天安门广场西侧和前门东大街的道路积尘样品平均粒径偏大。
2、北京市道路积尘中主要矿物有:石英、白云石、方解石、钠长石、钙长石、斜长石、粘土矿物、斜顽辉石、透辉石、沸石、磁铁矿、方钠石、菱镉矿。主要矿物以长石类矿物含量最高,平均含量达到35.6%;其次为石英,平均占样品矿物总含量的26.5%;然后依次为辉石类矿物和碳酸盐矿物分别占到矿物组成的11.7%和9.13%。
3、北京市道路积尘重金属As、Cd、Co、Cr、Cu的含量分别是土壤背景值的2.6、118、3.4、3.4和29.7倍;重金属Zn、Mo、Ni、Pb、Mn的含量平均值分别是土壤背景值的11.2、70、5.1、19.3、3.14倍。道路积尘样品重金属含量明显高于环境背景值。道路积尘样品的重金属含量空间差异较大。区中心环线的街道积尘样品中重金属的含量明显高于外围环线街道积尘样品;车流量较大的主干线街道积尘样品明显高于车流量相对较小的次级街道积尘,尤其是重金属Cu、Pb和Zn,内环以内道路积尘种Cu、Pb和Zn的含量分别高于内外环线间72%、97%和65%。
4、道路积尘中非残渣态重金属含量排序为Cd>Co>As>Pb>Mn=Ni>Cu=Sr>Zn>Cr,道路积尘中非残渣Pb平均占到总含量的86.3%,道路积尘中重金属Pb的潜在生物有效性较大,Cu和Ni的非残渣态平均含量分别占到总量的79.3%和63.5%,其潜在的生物有效性也不容忽视;Cr和Zn主要结合在残渣态中,非残渣态Cr占总量的35.4%,而非残渣态Zn的平均含量仅占总量的18.5%。
5、北京市道路积尘共检出了55种多环芳烃。北京市道路积尘中正构烷烃化合物碳数分布范围为n-C19-n-C34,主峰碳为n-C25-n-C27-n-C29,奇偶碳优势指数CPI值为2.27,除主峰外,样品n-C19-n-C24低碳数部分和n-C30-n-C34高碳数部分正构烷烃含量基本相当,且无奇偶优势,表明北京市道路积尘样品中正构烷烃来源受本地高等木本植物和化石燃料共同影响。碳同位素分析结果显示北京市道路积尘样品中正构烷烃碳同位素值-28.49%-30%之间,除n-C30和n-C31正构烷烃碳同位素急剧偏轻。正构烷烃随碳链的增长变化平稳。