李曉丹（撫順市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 遼寧 撫順 113006）

撫順市大氣降塵中重金屬污染評(píng)價(jià)與防治對(duì)策研究

李曉丹（撫順市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 遼寧 撫順 113006）

通過對(duì)撫順市區(qū)9個(gè)點(diǎn)位大氣降塵中降塵量和重金屬含量的分析，利用土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，富集因子、單因子指數(shù)，內(nèi)梅羅指數(shù)等一系列方法對(duì)降塵中重金屬做出污染評(píng)價(jià)。根據(jù)污染評(píng)價(jià)結(jié)果找出污染原因，為撫順市大氣環(huán)境治理提供依據(jù)與對(duì)策。

大氣降塵；重金屬；污染評(píng)價(jià)；防治對(duì)策

撫順礦產(chǎn)資源豐富，是以煤炭為主要能源的重工業(yè)城市，素有“煤都”之譽(yù)。隨著煤炭、火電、石油行業(yè)的發(fā)展，大氣降塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量迅速增加，對(duì)環(huán)境以及人們的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。

大氣降塵不僅危害人類健康，還改變大氣輻射平衡，影響土壤性質(zhì)等。最終的污染對(duì)象是與人類生活息息相關(guān)的土壤、水體和沉積物，其中所含有的重金屬以食物鏈的形式進(jìn)入人體后大量富集導(dǎo)致慢性中毒，對(duì)人體健康造成危害。

1 研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.1 樣品采集

按城市走向均勻布點(diǎn)原則，2015年1月～12月在撫順市區(qū)設(shè)置9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，分別為工農(nóng)、望花、章黨、新華、東洲、永安臺(tái)、十一道街、南站和水庫。降塵量根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T 19265-1994）進(jìn)行測(cè)定。具體操作如下：集塵缸在放到采樣點(diǎn)之前，加入乙二醇，以占滿缸底為準(zhǔn)。加水量為50ml（也可根據(jù)氣象變化而定）。加好后，放在固定架上，開始收集樣品。采樣周期為30±2d，共采集12期。樣品采集好后，罩上塑料袋送回實(shí)驗(yàn)室，以防止污染。

1.2 數(shù)據(jù)分析

將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，降塵樣品用微波消解儀進(jìn)行消解處理后，用德國(guó)耶拿Zeenit700型原子吸收儀進(jìn)行樣品中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni的含量的測(cè)定。其中Cd用石墨爐原子吸收法測(cè)定，其余各元素均用火焰原子吸收法測(cè)定。實(shí)驗(yàn)全過程嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制要求：全程序空白、雙平行樣、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣（GSS-7）及加標(biāo)回收等。

通過對(duì)撫順市主要城區(qū)9個(gè)站點(diǎn)108個(gè)樣品降塵量的分析。大氣降塵量詳見表1和圖1。

撫順市區(qū)的大氣降塵量呈如下特征：從總體上看，撫順市的空氣污染以塵為主，在時(shí)空分布上存在較為明顯的季節(jié)性和地區(qū)性。因受燃煤量和氣象條件的影響主要污染指標(biāo)濃度采暖期高于非采暖期，春季自然降塵污染最重；在空間上西部望花區(qū)污染較重，東部的水庫污染相對(duì)較輕。

表1 各點(diǎn)位自然降塵監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

圖1 2015年各月降塵量

2 大氣降塵重金屬含量特征及污染評(píng)價(jià)

2.1 重金屬含量特征

由實(shí)驗(yàn)測(cè)得各點(diǎn)降塵的重金屬元素含量，見表2。由表2可知：重金屬元素含量依次為Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Ni＞Cd。

表2 撫順市區(qū)大氣降塵重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.2 大氣降塵重金屬污染評(píng)價(jià)

目前重金屬污染評(píng)價(jià)方法眾多，如土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)法，富集因子法、單因子指數(shù)法，內(nèi)梅羅指數(shù)法等，各種評(píng)價(jià)方法都有其使用范圍，評(píng)價(jià)目的、優(yōu)點(diǎn)及不足。

2.2.1 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)法

目前，對(duì)大氣降塵各種化學(xué)組成的最大允許濃度尚無統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但土壤是降塵最終污染對(duì)象之一，也可從側(cè)面反映大氣降塵中重金屬元素含量水平。依據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 15618-1995）中不同的功能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析?？芍鼵r略低于撫順市土壤背景值，其余大氣降塵重金屬含量均高于土壤背景值，Zn高于土壤背景值6.9倍，詳見圖2。

圖2 撫順市城區(qū)降塵重金屬含量與區(qū)域土壤背景值比較

2.2.2 富集因子法

富集因子法是用以表示大氣顆粒物中元素的富集程度，判斷和評(píng)價(jià)顆粒物中元素來源（自然來源和人為來源）的方法。它選擇滿足一定條件的元素作為參考元素，樣品中污染元素濃度與參考元素濃度的比值與背景區(qū)中二者濃度比值的比率即為富集因子，計(jì)算公式為：EF=（Ci/CR）/（Ci*/CR*）

式中：Ci為元素i的濃度，CR為被選定的參考元素的濃度。（Ci*/CR*）為地殼中相應(yīng)元素的相對(duì)濃度。本文以Cr為參考元素，根據(jù)公式可計(jì)算出EFCu=3.88；EFZn=9.01；EFPb=4.08；EFCd=3.01；EFNi=0.92。根據(jù)表3可知：Zn為顯著富集，Cu、Pb、Cd為中度富集，Ni為無富集。

表3 富集因子分級(jí)表

2.2.3 單因子指數(shù)法

單因子指數(shù)法是利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分類，選取污染物最差的類別即為評(píng)價(jià)結(jié)果。其公式為：Pi=Ci/Si

式中：Pi為污染指數(shù)；Ci為污染物實(shí)測(cè)值；Si為污染物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；i代表某種污染物。根據(jù)公式可得出撫順市大氣降塵中重金屬含量單因子指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果。PCu=0.20；PZn=1.24；PPb=0.20；PCd=0.56；PNi=0.13；PCr=0.14。根據(jù)表3可知：Zn為輕度污染，其余元素污染等級(jí)為清潔。

2.2.4 內(nèi)梅羅指數(shù)法

式中：P為采樣點(diǎn)的綜合污染指數(shù)；Pmax為采樣點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值；Pave為采樣點(diǎn)所有污染物單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。根據(jù)公式可得各元素的綜合污染指數(shù)Cu為0.23；Zn為1.46；Pb為0.22；Cd為0.62；Ni為0.18；Cr為0.16。根據(jù)表4可知：Zn為輕度污染，其余元素污染等級(jí)在安全范圍內(nèi)。

表4 大氣降塵污染等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

2.2.5 潛在生態(tài)危害指數(shù)法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法將重點(diǎn)放在了重金屬對(duì)環(huán)境的生態(tài)效應(yīng)方面，考慮了不同重金屬具有不同的生物毒性，從而對(duì)環(huán)境造成的生態(tài)危害不同。在不分析重金屬元素形態(tài)的情況下，通過研究重金屬的生物學(xué)特征、沉積學(xué)特征和病理學(xué)、毒理學(xué)特征就可以研究某一沉積物中重金屬的污染程度，即潛在生態(tài)危害程度。本研究通過重新計(jì)算重金屬的毒性系數(shù)為全面評(píng)價(jià)撫順市區(qū)大氣降塵中重金屬污染程度提供重要依據(jù)，計(jì)算結(jié)果為：Zn=1，Cr=2，Cu=5，Ni，5，Pb=5，Cd=30；Zn ＜Cr＜Cu=Ni=Pb＜Cd。

3 原因分析與防治對(duì)策研究

（1）原因分析

撫順屬溫帶季風(fēng)氣候，市區(qū)位于渾河沖積平原上，三面環(huán)山，不利于大氣降塵的擴(kuò)散與稀釋。大氣降塵污染呈現(xiàn)如上特征主要有以下幾個(gè)方面原因：一是燃煤裝置排放污染物是影響我市空氣質(zhì)量的主要原因，其次是汽車尾氣排放、裸露地面及道路揚(yáng)塵、工業(yè)廢氣排放等。二是城市布局和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。撫順市的工業(yè)布局區(qū)現(xiàn)已形成了河南工業(yè)區(qū)（石油化工、水泥為主）、河北工業(yè)區(qū)（機(jī)械、電子為主）、西部工業(yè)區(qū)（冶金、石油化工為主）、東部工業(yè)區(qū)（石油化工、電力為主）、南部工業(yè)區(qū)（煤炭為主）五個(gè)工業(yè)區(qū)。這種工業(yè)布局，形成了撫順市區(qū)空氣污染西重東輕的特點(diǎn)。三是氣象因素的影響。在污染物排放量沒有太大變化的情況下，氣象條件對(duì)污染物的擴(kuò)散、稀釋和積累產(chǎn)生一定的影響，會(huì)影響空氣質(zhì)量的好壞。

（2）防治對(duì)策

根據(jù)撫順市自身的特點(diǎn)，加強(qiáng)新能源的開發(fā)與利用，推廣使用清潔高效能源，提高能源利用效率。另外，在污染物進(jìn)入大氣之前，使用除塵消煙技術(shù)、冷凝技術(shù)、液體吸收技術(shù)等消除廢氣中部分污染物。

廠址選擇、煙囪設(shè)計(jì)、城區(qū)和工業(yè)區(qū)規(guī)劃要合理，不要排放大戶過度集中，不要造成重復(fù)迭加污染；進(jìn)一步削減化工、燃煤電廠等企業(yè)，關(guān)停重污染企業(yè)。

擴(kuò)大綠化面積，加強(qiáng)對(duì)道路兩側(cè)綠化帶的建設(shè)與管理，進(jìn)一步減少市區(qū)內(nèi)的裸露地面。

加強(qiáng)對(duì)機(jī)動(dòng)車排氣污染的防治，減少汽車尾氣對(duì)大氣的污染；加強(qiáng)城市建筑施工的管理，控制建筑揚(yáng)塵的排放。

提高市民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，建立社會(huì)監(jiān)督機(jī)制，調(diào)動(dòng)人民群眾的積極性，確保環(huán)境保護(hù)工作的順利開展。

〔1〕黃順生，華明，金洋等.南京市大氣降塵重金屬含量特征及來源研究〔J〕.地學(xué)前緣，2008（5）：131-166.

〔2〕鄒海明，李粉茹，官楠等.大氣中TSP和降塵對(duì)土壤重金屬積累的影響〔J〕.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006（5）：393-395.

〔3〕劉聰，廖啟林，黃順生等.江蘇地區(qū)大氣降塵元素地球化學(xué)特征與城市地質(zhì)調(diào)查有關(guān)問題研究〔J〕.地質(zhì)學(xué)刊，2009（2）：138-149.

〔4〕李山泉，楊金玲，阮心玲等.南京市大氣降塵中重金屬特征及對(duì)土壤環(huán)境的影響〔J〕.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2014（1）：22-29.

〔5〕趙沁娜，徐啟新，楊凱潛.生態(tài)危害指數(shù)法在典型污染行業(yè)土壤污染評(píng)價(jià)中的應(yīng)用〔J〕.華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（1）：111-116.

〔6〕李剛建，李勇澤.基于因子分析的烏魯木齊市冬季大氣降塵來源與時(shí)空變化特征〔J〕.中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2014，30（1）：60-65.

〔7〕楊忠平，王雷，翟航等.長(zhǎng)春市城區(qū)近地表灰塵重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)〔J〕. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2015，35（4）：1247-1255.

〔8〕中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.中國(guó)土壤元素背景值〔M〕.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

〔9〕Qingqing，Baochun Huang，Chunxia Zhang，et al.Assesstnent of heavy metal contarnination of dustfall in northern China from integrated chemical and magnetic investigation〔J〕.Atmospheric Environment，2013，74：182-193.

〔10〕Gomez E T.Geochemical characteristics of particulate matter in the atmosphere surrounding a ceramic industrialized area 〔J〕.Environmen tal Geology，2004，45（5）：536-543.

〔11〕AI-Rajhi M A，Seaward M R D.Metal levels in indoor and outdoor dust in Riyadh，Saudi Arabia〔j〕.Environmental international，1996，22（3）：315-324.

〔12〕Beguma B A，Kimb E，Biswas S K.Investigation of sources of atmospheric at urban and semi-urban areas in Bangladesh 〔J〕.Atmospheric environment，2004，38（8）：3025-3038.

Study on Heavy Metal Pollution Assessment of Atmospheric Dust and Control Measures in FuShun City

LiXiaodan（Environment Monitoring Center Station of FuShun City FuShun LiaoNing 113006）

We analysed dust and heavy metal content in atmosphere of 9 monitoring points in FuShun city，evaluated pollution of heavy metals in Dustfall with soil environmental quality standards， enrichment factor，single factor index and Nemero index，found out pollution causes and provided basis and countermeasures for atmospheric environment protection in FuShun.

Atmospheric dustHeavy metals Pollution assessmentControl measure

X51

A

1674-263X（2017）01-0010-04

2017-03-10

李曉丹（1984-），女，本科，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。