成都市中心城区大气重金属污染特征分析与区域扩散预测
随着城市工业快速发展和机动车的大量增加,重金属这个隐形杀手已经在不知不觉中渗透到生活中的每一个环节,侵蚀着我们的躯体。近年来重金属污染事件屡见不鲜,从湖南儿童血铅超标事件,陕西凤翔数百儿童铅超标到重金属污染“菜篮子”等等,2009年全国重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标,可见重金属污染离我们并不遥远,已影响到我们的生活环境。重金属元素具有不可降解性,可以长期存在于环境中,人体通过呼吸将大气中的重金属污染物吸入体内,一旦在人体内蓄积量达到某个阈值,就会对人体产生毒害,大气中重金属的长期存在可能对环境和人类构成...
随着城市工业快速发展和机动车的大量增加,重金属这个隐形杀手已经在不知不觉中渗透到生活中的每一个环节,侵蚀着我们的躯体。近年来重金属污染事件屡见不鲜,从湖南儿童血铅超标事件,陕西凤翔数百儿童铅超标到重金属污染“菜篮子”等等,2009年全国重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标,可见重金属污染离我们并不遥远,已影响到我们的生活环境。重金属元素具有不可降解性,可以长期存在于环境中,人体通过呼吸将大气中的重金属污染物吸入体内,一旦在人体内蓄积量达到某个阈值,就会对人体产生毒害,大气中重金属的长期存在可能对环境和人类构成极大的潜在危害。
   城市大气中的重金属元素主要以大气颗粒物与大气水为重要载体,以不同的化学形态进入城市环境生态系统,在不同气象条件影响下伴随着载体在各环境因子之间迁移、富集和转化。本文在成都市中心城区不同环境功能区域设置抽样监测点,并以东西两个监测点为长期监测点,采集大气颗粒物(TSP、PM10、PM2.5)和大气水(水汽、雨水、雾水)作为分析样本,以Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Hg、As、Cr9种重金属元素为研究对象,结合以往研究者对重金属的研究成果,对区域大气重金属污染源和能源消耗结构进行调查统计,根据排放系数法估算大气重金属污染源的源强,系统地分析大气颗粒物和大气水中重金属元素随时问和空间变化差异所呈现的污染特征,并应用大气扩散模型对区域大气重金属在不同污染源和不同气象条件下重金属在中心城区中的迁移扩散进行预测分析,还应用污染指数法和模糊数学评价法对区域大气中重金属污染影响程度进行评价。
   研究表明,中心城区中污染行业能源消耗以煤炭为主,工业源排放的烟尘粉尘与交通源的尾气和扬尘是大气重金属的主要来源,其次为生活排放源和秸秆焚烧带来的。通过对各监测点TSP、’Pmlo、PM2 5和水汽、雨水、雾水的检测分析,颗粒物中主要污染重金属元素为Fe、Zn、Pb、Mn、Cu,从时间分布来看,在冬春季、雾霾的条件下各元素浓度较高,且夜间浓度高于白天,从总体区域污染程度上说,工业区>交通区>商业区>农业区>文化区>居住区,重金属浓度从东至西、从南至北逐渐加重趋势,扩散有向南延伸的趋势。大气水中主要污染重金属Cu、Zn、Fe,雾水中重金属离子浓度明显高于水汽和雨水,从时间分布来看,其中在冬季和雾霾的特殊天气条件下尤其高,从区域污染程度上说,交通区>工业区>商业区>农业区,各区域浓度差异不大,但大气水重金属元素的污染水平明显受气象条件的影响,由东至西污染有逐渐加重的趋势。
   大气重金属在气象条件和下垫面影响下在城市区域环境中作水平和垂直扩散,通过选取单个工业点源、道路线源和区域生活面源对颗粒物与Fe、Zn、Cu扩散地面浓度进行预测,平均风速下Pmlo、Fe、Zn、Cu在弱不稳定状态时距点源中心362m处达到峰值,地表浓度达到峰值的距离排序为稳定>强不稳定>中性>弱不稳定>不稳定,各稳定度状态下,静风时地面浓度峰值高于小风速时的峰值,可见成都市中心城区静风条件对区域扩散的影响很大。成都市中心城区东西轴线上静风时的颗粒物与重金属元素的浓度分布状况为在扩散中心轴线400m附近达到峰值,扩散浓度迅速降低,污染扩散横向剖面浓度呈正态分布。对比晴天、阴天、霾天、雾天与雨天不同湿度条件下,湿度越大重金属元素的地面浓度越小。
   通过使用污染指数法、潜在生态危害指数法与模糊数学综合评价法,中心城区大气颗粒物中重金属的污染水平很高,重金属潜在生态危害程度为TSP和PM2 5较严重,且TSP的总的潜在生态风险程度达到中度,大气水中重金属元素的污染综合水平排序依次为雾水>雨水>水汽。
  
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作者: 孔祥宇
学科专业: 环境工程
授予学位: 硕士
学位授予单位: 成都理工大学
导师姓名: 罗丽
学位年度: 2010
语 种: chi
分类号: X51
在线出版日期: 2011年4月27日