劉創(chuàng)脫, 崔邢濤,2,3

(1.河北地質(zhì)大學(xué)，河北 石家莊 050031；2.中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所，河北 廊坊 065000；3.國土資源部地球化學(xué)探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊 065000)

1 引言

我國大氣污染防治最早開始于1987年，至今已有30余年。期間曾兩次不同程度的修改制定防治措施?！吨腥A人民共和國國家環(huán)境分析》[1]報(bào)告顯示，中國最大的500個(gè)城市中，只有不到1%的城市達(dá)到世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，與此同時(shí)，世界上污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市有7個(gè)在中國。近年來，由于社會(huì)工業(yè)化迅猛發(fā)展，石家莊城市環(huán)境受到了人類活動(dòng)的影響日益嚴(yán)峻，城市人口的高度集中、交通環(huán)境日益擁堵、工業(yè)生產(chǎn)等致使環(huán)境中污染物的富集，空氣質(zhì)量嚴(yán)重降低。城市大氣又是污染物的匯集的重要基地，污染物可通過揚(yáng)塵或降塵的形式污染大氣環(huán)境。因此，研究城市環(huán)境污染對(duì)省會(huì)城市石家莊具有重要意義。

2 大氣降塵簡(jiǎn)介

大氣降塵是由于人類活動(dòng)和自然作用引起的物質(zhì)，以漂移、懸浮等形式存在于大氣中，再以大氣降水的方式并伴隨著重力作用等動(dòng)力學(xué)條件發(fā)生沉降，沉積在地球表層或容積中的物質(zhì)。大氣中物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人類產(chǎn)生危害的大氣降塵污染物種類較多，其中影響范圍較廣的污染物主要有：顆粒物、硫化物、氮氧化物等，其中顆粒物因其來源廣、地區(qū)特性強(qiáng)，而成為危害最大的污染物之一。

這些顆粒物來源于多種形式和途徑，具有物理、化學(xué)等特性，是地球表層乃至大氣系統(tǒng)物質(zhì)交換的一種形式，由于降塵顆粒物粒徑大小、比重差異及大氣中風(fēng)的強(qiáng)勁程度，其在空氣中漂移的距離有所不同，可分為近源污染和遠(yuǎn)源污染。

3 大氣降塵的研究進(jìn)展

近年來，國內(nèi)外已有很多學(xué)者從城市土壤重金屬的污染特征方面進(jìn)行研究，分析并圈定了城市土壤重金屬污染重點(diǎn)區(qū)域，對(duì)重金屬分布形態(tài)及危害做出了評(píng)價(jià)，也有相似或相近的研究?jī)H是針對(duì)城市街道灰塵或其他不同城市功能區(qū)的地表灰塵中重金屬進(jìn)行過研究。

但對(duì)城市大氣降塵重金屬環(huán)境治理及質(zhì)量評(píng)價(jià)報(bào)道較少，本文從大氣降塵及其樣品的粒徑和微形貌特征出發(fā)，分析降塵及塵源的來源解析，以期為該城市環(huán)境污染治理提供科學(xué)理論支撐。

4 樣品的處理及分析

4.1 樣品采集方法及原則

采集樣品盡可能多布設(shè)樣點(diǎn)且分布均勻，樣點(diǎn)布設(shè)周圍要求沒有局部污染源；源樣品種類多，混樣時(shí)注意樣品的成分均勻混合；粉末源樣品過篩用尼龍篩，避免污染樣品；樣品在處理操作過程中不破環(huán)樣品的自然粒度。

4.2 樣品分析測(cè)試

為保障樣品測(cè)試和分析的質(zhì)量，樣品測(cè)試單位嚴(yán)格按照相關(guān)測(cè)試分析技術(shù)要求，按程序和質(zhì)量監(jiān)控體系完成測(cè)試分析工作任務(wù)。分析測(cè)試樣品在具有國家CMA認(rèn)證的專門的實(shí)驗(yàn)室和專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行測(cè)試。樣品測(cè)試的準(zhǔn)確度、精密度控制指標(biāo)均符合DD 2005-03《生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)樣品分析技術(shù)要求(試行)》標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用的分析方法檢出限滿足試樣分析要求。

4.2.1 粒徑分析

大氣顆粒物的粒徑與其性質(zhì)密切相關(guān)，顆粒的粒徑可分為單顆粒粒徑和顆粒群的平均粒徑兩種，單位以μm來表示。

大氣降塵顆粒物的來源、其形成過程、在空氣中的遷移輸送過程以及大氣降塵的物化性質(zhì)均與其粒徑大小有直接關(guān)系，粒徑大則在排放源附近發(fā)生沉降，較小的顆粒物則因其沉降速度慢，可在大氣中漂移更長的時(shí)間而發(fā)生長距離遷移[2]。大氣中顆粒物按粒徑大小可分為：①總懸浮顆粒物：指粒徑≤100 μm的顆粒物；②可吸入顆粒物：指空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤10μm的顆粒物；③細(xì)顆粒物：指空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5 μm的顆粒物；④超細(xì)顆粒物：指空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤0.1 μm的顆粒物[3]。

通常而言，大氣污染物顆粒粒徑在小于2.5 μm范圍的，因其顆粒較小，在大氣中漂浮不定，與其它物質(zhì)發(fā)生混凝，因此多為短距離遷移，可能是大氣中氣體物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而成，或是來源于人為的或自然生成的物質(zhì)；粒徑在2.5～10 μm范圍間時(shí)，由于大氣中不同大小顆粒經(jīng)過混凝、相互間吸附等過程形成，也有部分來源于人為或自然塵，相比而言較穩(wěn)定，因此在大氣中懸浮時(shí)間最長，遷移距離就較遠(yuǎn)，其形成的污染范圍相對(duì)較廣；粒徑范圍大于10μm的顆粒物，由于其重力作用，在大氣中發(fā)生沉降速度較快，很難長距離的運(yùn)移，因此將其歸為本地源，這類顆粒物往往是由工業(yè)與燃煤、機(jī)械破碎和交通等污染物排放所致。由于粒徑大小不同，其遷移距離也不同，粒徑大的顆粒由于在大氣中的滯留時(shí)間短，沉降速度快，則其輸送距離近，粒徑小的顆粒滯留時(shí)間長，沉降速度慢，則其輸送距離遠(yuǎn)[2]。

4.2.2 形態(tài)特征分析

通過電子掃描電鏡或電子探針可以明顯觀察出大氣降塵顆粒物的微形貌特征，其形貌特征主要有球狀、層狀、 片狀、柱狀和塊狀等規(guī)則形態(tài)及礦物單體和礦物集合體等不規(guī)則形態(tài)，從這些形態(tài)特征結(jié)合能譜分析系統(tǒng)可辨別其礦物組成。分析顯示：大氣降塵顆粒物的主要來源為地面揚(yáng)塵、建筑塵、工業(yè)燃煤塵及在大氣環(huán)境中新生成的礦物等[4]。

5 結(jié)語

經(jīng)過對(duì)樣品的粒徑和微形貌特征分析結(jié)果可知，石家莊大氣降塵的主要來源有工業(yè)生產(chǎn)的燃煤塵，城市礦建的建筑塵，汽車尾氣等交通塵，土壤風(fēng)沙塵等。其粒徑大小懸殊，遷移距離也不盡相同，大顆粒由于重力作用沉降速度快，漂移距離近，小顆粒密度小在空中懸浮時(shí)間長，因而輸送距離也較遠(yuǎn)。

通過分析研究石家莊城市大氣降塵及塵源的來源解析，結(jié)合近幾年城市環(huán)境污染現(xiàn)狀顯示：工業(yè)燃煤和汽車尾氣排放的煙塵一直是城市空氣質(zhì)量的主導(dǎo)污染源[5]，而近幾年燃煤塵已得到有效遏制，建筑塵仍尤為突出，塵源樣品中重金屬元素懸浮、漂移在大氣中，通過呼吸、皮膚吸收和飲食等方式進(jìn)入人體，直接或間接地影響著城市環(huán)境質(zhì)量和危害人類生命健康。因此，要做好城市大氣污染防治，鞏固和擴(kuò)大煙塵控制區(qū)、禁燃(煤)區(qū)的工作；加大力度實(shí)施工業(yè)污染源整治工作，降低近地表塵源中的污染物濃度，為城市環(huán)境質(zhì)量和居民健康提供一個(gè)良好的生活環(huán)境，為石家莊城市環(huán)境污染治理提供理論和決策依據(jù)。