西安市城市道路灰尘重金属污染及健康风险评价

在西安市典型旅游区、居民文教区、商业区和工业区内选择具有不同车流量的12条道路作为路面灰尘采样区域,于2013年10—11月采集路面灰尘样本72个,测试灰尘中重金属Pb、Zn、Cu、V、Ba、Cr、Cd、Ni、As的质量比,统计分析灰尘重金属污染空间分异特征,并应用美国EPA人体暴露风险评价方法评价其健康风险。结果表明:西安市道路灰尘重金属明显富集,除V外,Pb、Zn、Cu、Ba、Cr、Cd、Ni、As质量比分别是陕西土壤背景值的5.59、4.02、2.37、3.64、2.21、93.83、1.08和7.09倍,Pb、Zn、Ni质量比呈工业区最高、旅游区最小、工业区明显高于其他功能区的空间布局,Cr和Cd质量比各功能区差别不大且呈宽幅离散,居民文教区Cu、As质量比较其他功能区高,旅游区V质量比明显高于其他功能区;手-口接触摄入是路面灰尘风险暴露的主要途径,各类重金属非致癌风险从高到低为As、Cr、Pb、Ba、Cd、V、Ni、Cu、Zn,手-口接触摄入、呼吸吸入和皮肤接触3种途径对儿童和成人产生的非致癌总风险分别为2.75和0.372,灰尘暴露导致的儿童非致癌健康风险不容忽视,As、Cr、Pb、Ba是危害最大的污染物;Cr、Cd、Ni、As的致癌暴露风险从高到低为Cr、As、Cd、Ni,单一重金属的致癌风险及4种重金属总致癌风险均低于致癌风险量级水平。

西安市街尘中重金属赋存形态和污染特征分析

城市街尘是重金属等污染物质的依附载体,居民日常活动频繁接触使得污染物很容易进入人体,对居民健康危害极大,因此街尘污染控制受到广泛关注。为了开展街尘重金属污染状况及特征研究,针对西安市街尘聚集量较多的冬春季节,选择不同路况特征的8个区域作为街尘样品采样点,运用Tessier顺序提取法对样品中的重金属元素进行分步提取,采用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了街尘中镉(Cd)、铅(Pb)、锌(Zn)、铜(Cu)、锰(Mn)、铁(Fe)等6种重金属元素的含量及赋存形态。与陕西省土壤重金属环境背景值对比显示:8个采样点处,街尘中6种重金属元素含量均显著超过环境背景值,平均超出倍数分别为Cd49.6倍、Pb15.7倍、Zn8.1倍、Cu3.8倍、Mn2.5倍、Fe2.3倍。偏差分析显示:Cd含量受采样点环境影响较大,Fe在各点处较为均衡,其他元素略有差异;主干路和次干路段街尘中的Cd、Pb和Zn富集较支路严重,沥青路面上Cd和Cu积累高于水泥路面而Pb和Zn低于水泥路面。赋存形态分析发现:西安市街尘中,Cu主要以有机物结合态赋存,Fe和Zn主要以铁锰结合态赋存,Mn主要以铁锰结合态和有机结合态赋存,Pb主要以可交换态和铁锰结合态赋存,Cd主要以可交换态及碳酸盐结合态赋存。道路等级越高,其街尘重金属的可交换态和碳酸盐结合态比例也越高;沥青路面上更容易产生或聚集可交换态和碳酸盐结合态重金属。各重金属生物有效性顺序为:Cd>Pb>Cu>Zn>Mn>Fe。

兰州城市土壤磁性特征及其对环境污染的指示

对兰州市城区117个表土样品和11个土壤剖面的磁学特征进行系统分析,结果表明:兰州市表土磁化率平均值为219.23×10-8m3/kg,低矫顽力的亚铁磁性矿物为主要载磁矿物.磁铁矿的高值主要集中在以下4个区域:(1)以兰州铝厂、西固火电厂为中心的工业区域;(2)以水上公园为中心的区域;(3)西北物资市场-西站-小西湖-西关-城关大桥沿线的狭长条带状区域;(4)以雁儿湾和兰东建材市场、皮革厂为中心的区域.对不同功能区而言,西固区和城关区磁性矿物浓度最高,安宁区磁性矿物浓度最低.土壤剖面结果显示,上部20cm,χlf和SIRM显著升高;20cm以下,χlf和SIRM稳定且较低,说明兰州市土壤污染的纵向迁移深度在20cm以内.兰州市表土、街道尘埃、大气降尘和河道沉积物相对无污染样品而言,都具有磁性矿物类型单一,以磁铁矿为主导的特征;并且都随着磁化率的升高,出现百分频率磁化率降低的趋势,显示出与无污染样品不同的特性.因此,运用环境磁学方法在城市环境下开展大规模、高分辨率的污染研究,可以快速、便捷、有效的提供污染分布信息.

北京市地面街尘与径流中重金属的污染特征

街尘作为城市各种污染物的载体和地表径流污染物的主要来源对水环境的影响日益受到关注.论文分析了北京市城区街尘与地表径流中重金属浓度和颗粒的粒径分布.结果表明:不同城市土地利用类型对街尘和径流中的重金属含量、颗粒粒径分布具有重要影响.在商业区、主要道路、住宅区、城中村4种土地利用类型中,街尘重金属浓度和地面单位面积重金属质量均以主要道路最高;径流重金属浓度由高到低顺序依次为:主要道路>城中村>居民区;主要道路和商业区街尘颗粒中细粒径占的比例较高,在全部土地利用类型的径流水样中颗粒物粒径分布差别不大;随着街尘中颗粒物粒径的减小,重金属浓度增加;街尘中小于149μm的颗粒物质量百分比和重金属浓度均较高,且在径流中这个粒径段的颗粒物含量也高,体积比达80%以上.建议在今后的城市街尘面源污染控制中应特别关注土地利用类型和街尘粒径的影响.

北京地区城乡街尘中铅污染分异特征研究

城乡环境背景与管理的显著差异,对街尘污染的影响日益突显。通过对北京中心城区、卫星城区、乡镇、村庄以及中心城区中的城中村共162个点位的街尘颗粒物与Pb浓度调查和分析,结果表明:城乡之间街尘中颗粒分布及其Pb含量存在较大差异。其中,中心城区以及卫星城区的街尘中Pb浓度显著高于村庄,而单位面积的Pb质量低于缺乏管理的城中村和村庄;街尘中颗粒物在各粒径段浓度总体存在着城区高于村庄的现象,且研究区域存在街尘中颗粒物随着粒径的减小Pb浓度增加的趋势,但大于150μm的颗粒物浓度波动较大;城市道路的细粒径污染负荷贡献率高于村庄道路,细粒径的污染负荷贡献率存在"溢价现象",而粗粒径则反之。研究结果建议对街尘污染控制应城乡并重,因地适宜,并特别关注街尘的粒径效应所带来的影响。

河网地区小城镇街尘的粒径分布与多环芳烃污染(英文)

街尘是重要的环境介质,其携带的污染物在城镇化过程中对河网地区的水环境构成了一定的威胁。以杭嘉湖平原河网地区饮用水水源河流上游典型小城镇的街尘为研究对象,对街尘、河道沉积物、地表径流以及降雨前后地表水中的多环芳烃进行测定。在对不同粒径街尘中多环芳烃浓度的测定中发现,粒径为< 63、125-63、250-125 和 900-250 μm街尘中多环芳烃的平均含量分别为 7261、5835、4660 和 2909 μg/kg。小粒径的街尘颗粒含有较高的多环芳烃浓度,较小的密度,并且较难清扫,造成了小粒径街尘易被雨水冲刷随地表径流进入河网水体。在对两场降雨的地表径流中多环芳烃检测发现,颗粒态的多环芳烃分别占总浓度的 95%和 94%。地表径流过程增加了受纳水体中多环芳烃浓度的 43%-62%,其中超过 50%的增加表现为颗粒态。在对不同河段沉积物、地表径流中颗粒物和不同粒径街尘中多环芳烃浓度的风险评价中发现,小粒径街尘和地表径流中颗粒物中多环芳烃的浓度相接近并具有较高的生态风险,城镇段河道沉积物较次之。由于河网地区的特殊的水文条件和景观空间格局特征,地表径流沉积物在进入河网水体后易原位沉积,造成了河道沉积物城镇段有较高的多环芳烃浓度。

城市道路尘埃的磁性特征及其环境意义

城市环境磁性研究表明,道路尘埃中的粗颗粒磁性载体(频率磁化率系数χ′FD＜5%)多为人为源,磁性矿物以单畴和多畴状态的磁铁矿为主,同时含有少量的赤铁矿和其他磁性矿物;细颗粒磁性载体(χ′FD为7%～11%)多为自然源,磁化率较低(小于100×10-8 m3/kg).磁性物质在迁移时往往与粗一级粒径的尘埃颗粒相伴生,磁性参数(如磁化率)和重金属元素(如铅、锌)质量分数之间呈相关关系,它们之间的关系可以用回归分析方法确定.利用电镜分析、因子分析和聚类分析方法可以识别道路尘埃物质的污染源.因此,道路尘埃的磁性特征研究在城市环境评价中具有潜在的重要意义.

江苏省徐州市区街道灰尘重金属污染分析与评价

对江苏省徐州市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的含量水平进行了研究。结果表明,市区街道灰尘中Pb,Cd,Cu,Zn的平均含量分别为440.8,2.48,76.2,382.2 mg/kg,是徐州市土壤背景值的27.0,8.6,6.0,4.2倍;与国内其他城市街道灰尘重金属平均含量相比,上述重金属元素平均含量处于中等—偏高水平。采用地积累指数法和潜在生态危害指数法进行评价,结果表明,Pb处于重污染水平,Cd和Cu处于中度污染水平,Zn处于偏中度污染水平;市区街道灰尘重金属的潜在生态危害达到了强生态危害水平,在4种重金属中,Pb和Cd对街道灰尘的潜在生态危害贡献较大。通过研究以期为徐州市的城市环境污染防治和城市规划提供重要的科学依据。

四川盆地某石化基地周边街尘重金属污染及风险评价

为探究石化型城市道路灰尘中重金属污染状况及对人体健康的潜在危害与潜在环境风险,该研究以四川盆地某石化基地为研究对象,采集基地周边26个街尘样品,测定了街尘中重金属Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Mn和As的含量,分别采用地累积污染指数法、美国环境保护署人体健康风险评价法和潜在生态风险指数法对街尘重金属污染程度及人体健康风险水平和生态风险进行评价。结果表明,研究区26个样品中Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Mn和As 7种重金属的平均浓度依次为48.49、48.91、135.19、58.72、286.70、718.61和21.74 mg/kg。除Mn外的6种元素平均值均高于成都市背景值。地累积指数平均值排序为Zn>Ni>As>Cr>Pb>Cu>Mn。其中,Ni、Cr、As均为轻度污染,Pb、Cu、Mn处于无污染状态,Zn除个别样点为严重污染之外,其余样点为中度、轻度或无污染状态。健康风险评价结果表明,所有重金属中,As、Cr、Mn和Pb对儿童具有很高的非致癌风险,As的HI高达5.79,对儿童健康威胁极高。生态风险评价结果显示,该石化基地未对区域生态安全构成风险。

Spatial and temporal variation in magnetic properties of street dust in Lanzhou City,China

Urban environmental problems are of increasing concern. Lanzhou is a large industrial city in North-west China. Street dust samples representing different temporal and spatial scales were collected for magnetic properties study. Magnetic measurements indicate a high concentration of magnetic minerals in Lanzhou street dust, dominated by pseudo-single domain (PSD) magnetite. The concentration of magnetic materials is distinctly high in winter and spring, low in autumn. Similarly, higher concentra-tions associated with heavy industry, concentrated residential development, and vehicular traffic sug-gest mixed contributions of magnetic material from both anthropogenic and natural sources. χ_lf and SOFT% are effective magnetic parameters that denote seasonal differences among magnetic proper-ties in street dust, convenient and economical methods for monitoring street dust pollution.

上海市区街道灰尘重金属污染研究

对上海市区街道灰尘重金属的分布特征、赋存形态及其生物有效性进行了研究,结果表明,市区街道灰尘中Pb、Cu、Ni和Zn的平均含量分别为264、182、86和673 mg kg-1,远高于上海市土壤环境背景值;重金属含量空间分布差异较大,Cu、Pb和Zn污染中心区主要位于商业区和内环线附近,Ni污染中心区主要位于外环线附近;市区街道灰尘中Pb主要以铁锰氧化物结合态存在,Cu主要以有机物结合态存在,Ni主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在,Zn主要以残渣态存在;其生物有效性表现为:Ni≈Pb>Zn>Cu。

北京市道路灰尘中污染物含量沿城乡梯度、道路密度梯度的变化特征

采用网格布点法调查了北京市六环范围内220个样点道路地表灰尘样品中的污染物含量.探讨了样点缓冲区内单位面积道路节点数、道路密度和道路灰尘中污染物含量沿城乡梯度的变化特征及各指标间的相关性.结果表明,各指标在研究区内的变幅较大.沿城乡梯度,道路和污染物主要呈现3种变化趋势:①单位面积道路节点数,道路密度,Cu、Cr和Pb沿城乡梯度降低,且开始时降低较快;②Mn和Cd沿城乡梯度变化的程度较低,均值基本维持恒定;③自中心向外围,Ni和有机碳(TOC)、总氮(TN)先随距离波动降低,随后在郊区均值缓慢增高.道路灰尘中污染物含量趋势转折点位置均大致在距城市中心点15～20 km左右.相关分析表明道路指标和道路灰尘中的Cd含量不具相关性,总硫(TS)、Mn、pH的相关性较弱,与其他各元素的相关性排序为Cu>TN>TOC>Pb>Ni>Cr,较道路密度而言,单位面积节点数和各元素间的相关性更高,该指标可指示道路灰尘中Cu、TN、TOC、Pb、Ni、Cr元素污染.

北京市城乡环境梯度下街尘中重金属污染特征

街尘是引起城镇面源污染分布最为广泛、最重要的污染物载体.以城乡环境梯度为出发点,以北京地区的中心城区-城中村-郊区区县-乡镇-农村村庄的街尘为研究对象,并对街尘的粒径进行分级,分析城乡环境梯度下街尘的单位面积质量、粒径组成的分异规律和街尘的重金属含量及赋存形态,揭示城乡环境梯度对街尘及其负载的中重金属污染的影响和街尘中重金属污染的粒径效应,以期为我国城市化进程中街尘的源头控制和分层次管理提供科学依据.结果表明,街尘中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn这5种重金属浓度以中心城区最高,农村村庄最低,单位面积街尘量则相反.街尘中Ni、Pb、Zn的弱酸可提取态比例较高(19.1%、11.1%、34.8%),Cr和Cu则相对较低(3.7%、2.1%).粒径<105μm街尘对重金属总量的贡献率(32.4%～62.4%)要大于其所占总质量比例(22.9%～49.6%).对重金属污染在不同城乡环境梯度可采取不同的控制策略:中心城区和郊区区县可加强细粒径冲刷的关注,而农村村庄和城中村则需加强环境卫生管理与改善道路清扫方式和频率.

不透水地表粗糙度对城市面源颗粒物的累积和冲刷影响

目前国内外关于不透水地表微观结构特征如何影响街尘对径流输出过程的研究鲜见报道.本研究基于12场降雨事件的野外观测,以粗糙度(构造深)量化不透水地表微观结构特征,分析粗糙度与晴天街尘的累积特征及雨天冲刷特征之间的相关关系.结果表明,不透水地表粗糙度显著影响街尘的晴天累积-雨天冲刷过程,晴天累积天数对粗糙度与街尘累积量的相关性(r=0.664,P<0.01)具有增强效应,降雨量对粗糙度与街尘冲刷量的相关性(r=0.527,P<0.01)具有增强效应;各粒径段街尘累积量与粗糙度的相关性(0.529≤r<0.757)随颗粒物粒径变大而提高,各粒径段街尘冲刷量与粗糙度的相关性(0.603>r>0.209)随颗粒物粒径变大而降低.通过建立粗糙度和降雨量的线性回归模型可以较好地预测场降雨径流中TSS累积污染负荷.粗糙度和降雨量对<20μm以及>250μm粒径段的累积负荷作用效果显著.上述结果揭示了粗糙度和降雨量对街尘输出为地表径流污染物的作用,为准确模拟城市面源颗粒污染物的径流冲刷过程提供了科学依据.

海绵城市地块汇水区颗粒污染物的传输

目前我国海绵工程建设多集中在地块汇水区单元内开展,通过多个低影响开发(LID)设施协同完成地表径流水质水量的调控,但基于地块汇水区尺度下城市面源污染的产生和控制效果鲜有报道.本研究比较分析了不同硬化率地块汇水单元内的面源颗粒污染物晴天累积、降雨冲刷、地表径流及径流输出负荷状况.结果表明,地块汇水单元内硬质路面是面源颗粒污染物贡献的最主要的下垫面类型,中硬化率(61.1%)地块和高硬化率(73.6%)地块路面街尘累积量分别约占汇水区单元的88.4%(2.22~12.51 g·m^-2)和90.1%(4.99~33.43 g·m^-2),对径流SS的输出贡献比率分别约为91.7%(0.97~7.34 g·m^-2)和90.5%(0.92~18.77 g·m^-2),降雨径流SS污染负荷占比分别约为95.2%和83.1%,经LID设施处理后输出径流污染负荷约为地表径流的24.0%和40.2%.硬质路面的街尘晴天累积及降雨冲刷以>150μm为主,地表径流及输出径流则以<50μm粒径段为主,同时地块不透水比例的增加,细粒径(<105μm)颗粒物的累积及冲刷分布增大(24.4%和106.4%),而粒径<50μm的颗粒物在路面径流中的分布减小(12.4%).屋面的街尘累积、冲刷及降雨径流的粒径分布状况与硬质路面大致相似,但中硬化率地块(>1000μm)和高硬化率地块(250~450μm、<45μm)在3个粒径段范围的颗粒物累积和冲刷相较于路面街尘粒径分布明显增加(>1000μm:58.1%和108.5%;250~450μm:72.9%和41.8%;<45μm:59.2%和64.8%).以上结果揭示了颗粒污染物在地块汇水区尺度下的污染全过程(累积-冲刷-输出)分布及LID设施对地块整体SS污染负荷的控制效果,可为地块汇水单元内LID设施工程绩效的科学评估提供重要参考.