蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征和健康風(fēng)險(xiǎn)研究.pdf

1、隨著城市化、工業(yè)化的飛速發(fā)展，城市環(huán)境受到了不同程度的污染，劣質(zhì)的空氣質(zhì)量已經(jīng)成為威脅城市居民健康生存和城市社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。蘭州市主城區(qū)作為蘭州市人類活動(dòng)同大氣環(huán)境之間進(jìn)行能量、質(zhì)量、動(dòng)量以及水汽交換的主要場(chǎng)所，大氣顆粒物的時(shí)空分布、組成成分等對(duì)蘭州市主城區(qū)的生態(tài)環(huán)境、人群健康產(chǎn)生著重要的影響，因此完善和拓展蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征、組分及健康指示的研究就顯得尤為重要。本文主要對(duì)蘭州市主城區(qū)大氣顆粒物污染特征和健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)

2、行研究。大氣顆粒物主要包括了PM10、PM2.5和八級(jí)顆粒物（PM10.0-9.0、PM9.0-5.8、PM5.8-4.7、PM4.7-3.3、PM3.3-2.1、PM2.1-1.1、PM1.1-0.65、PM0.65-0.43）。利用ArcGIS地統(tǒng)計(jì)分析和相關(guān)性分析對(duì)大氣顆粒物的時(shí)空分布特征以及氣象因素對(duì)其影響進(jìn)行了探討，并分析了大氣顆粒物組分中的重金屬元素和水溶性離子。采用Andersen八級(jí)采樣器模擬人體呼吸系統(tǒng)進(jìn)行采樣，不同的

3、粒徑對(duì)應(yīng)著人體不同的呼吸器官，對(duì)不同粒徑顆粒物進(jìn)入人體呼吸器官部位的累積和重金屬沉積狀況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，并把重金屬元素分為致癌和不致癌兩類元素對(duì)不同年齡和性別人群的健康風(fēng)險(xiǎn)做出了評(píng)價(jià)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴蘭州市主城區(qū)PM10和PM2.5年平均質(zhì)量濃度變化從2000-2015年整體上呈現(xiàn)出了逐漸降低的趨勢(shì)。PM10季節(jié)平均質(zhì)量濃度呈現(xiàn)出了春季最高，冬季次之，秋季略高于夏季，夏季最低的規(guī)律性變化。PM2.5季節(jié)平均質(zhì)量濃度由原

4、先同PM10季節(jié)規(guī)律變化一致，向冬季最高，春季次之，夏秋季節(jié)較低演變。PM10、PM2.5空間分布空間污染格局呈現(xiàn)出了片狀，帶狀和點(diǎn)狀分布模式，且具有中間低兩頭高的態(tài)勢(shì)。PM10、PM2.5和相對(duì)濕度都與大氣能見度存在相關(guān)關(guān)系。PM10濃度值高于0.2mg/m3時(shí)，大氣能見度對(duì)顆粒物濃度值的變化不明顯，在低于0.2mg/m3時(shí)非常敏感；在PM2.5濃度值高于0.12mg/m3時(shí)，大氣能見度對(duì)顆粒物濃度值的變化不明顯，在低于0.12mg/

5、m3時(shí)非常明顯。風(fēng)速和相對(duì)濕度對(duì)PM10、PM2.5質(zhì)量濃度有著明顯的影響。溫度和大氣壓同 PM10、PM2.5質(zhì)量濃度不存在明顯的相關(guān)關(guān)系，不是影響蘭州市主城區(qū)PM10、PM2.5污染的直接因素。⑵對(duì)蘭州市主城區(qū)PM10、PM2.5和八級(jí)顆粒物14種重金屬進(jìn)行了分析，其中Be、Cr、Mo、Ba、Tl均未被檢出，被檢出的元素主要有B、V、Mn、Fe、Co、Cd、Sb、Pb、Cu。其中，B作為一種影響男性生殖健康元素檢出濃度較高，具體原因

6、可能是由采樣膜系統(tǒng)誤差影響還是蘭州市主城區(qū)顆粒物中本底值較高或者受工業(yè)污染的影響所導(dǎo)致，則需要進(jìn)一步的研究。PM10、PM2.5中Pb和Cd元素在蘭州市主城區(qū)4個(gè)采樣點(diǎn)各個(gè)季節(jié)基本上都表現(xiàn)出了很強(qiáng)的富集性，并且隨著季節(jié)的變化，富集程度也并不相同。PM10、PM2.5中潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI的主要貢獻(xiàn)因子是 Pb和 Cd。PM10中 Cd的單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)E if為154.639-525.773，單因子潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度為較重—嚴(yán)重；總

7、的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI為243.407-648.625，總的潛在生態(tài)危害程度為中等—嚴(yán)重。PM2.5顆粒物中的總的潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)范圍在199.377-804.703之間，總的潛在生態(tài)危害程度為中度—嚴(yán)重。水溶性離子 PO43-在 PM10、PM2.5中均未被檢出。春季 PM10、PM2.5中蘭煉賓館和職工醫(yī)院兩個(gè)采樣點(diǎn)位水溶性離子組成成分最相似。PM2.5和PM10中NO3-、Cl-、SO42-屬與同源化合物，三者來(lái)源可能一致；Ca2+和

8、Mg2+的相關(guān)性系數(shù)分別為0.731、0.766，兩者的來(lái)源可能一致，主要來(lái)源于土壤顆粒、沙塵、揚(yáng)塵等污染源。PM2.5和PM10中NO3-/SO42-的均值為0.73，小于1，固定污染源排放仍然是蘭州市主城區(qū)主要的污染源。⑶在春季和冬季，蘭州市主城區(qū)小于等于10μm粒徑的顆粒物質(zhì)量濃度并不是隨著粒徑的減小顆粒物質(zhì)量濃度相應(yīng)減小，而是呈現(xiàn)出了雙峰態(tài)勢(shì)。洛倫茲曲線分析結(jié)果得出，PM2.1—1.1粒徑顆粒物在春季蘭州市主城區(qū)分布較為均勻。P

9、M10.0—9.0和PM9.0—5.8粒徑顆粒物在冬季分布最為均勻。Cd作為一種致癌重金屬在PM9.0-5.8、PM4.7-1.1均被檢出，在對(duì)應(yīng)人體器官中的咽、一級(jí)支氣管、二級(jí)支氣管、末端支氣管、細(xì)支氣管均有微量沉積。Pb、Cu、 Mn、Sb、Fe、V對(duì)兒童、成年女性和成年男性的非致癌風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于1，對(duì)各個(gè)年齡段的不同性別群體不存在非致癌的風(fēng)險(xiǎn)。總的聯(lián)合兒童HZ接近于1，兒童健康存在風(fēng)險(xiǎn)。Cd、Co致癌元素對(duì)人體不存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，兒童