城市室内灰尘重金属水平、影响因素及健康风险:以贵阳市为例

本研究以贵阳市为研究区域,选择73户家庭和6间办公室采集室内灰尘样品,用ICP-OES测定灰尘中常量元素Ca、Fe和重金属元素Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,探究室内灰尘重金属水平及影响因素,并综合室内和室外灰尘暴露量,评估儿童所受灰尘重金属健康风险.结果表明:1家庭室内灰尘中Ca、Fe的平均含量(g·kg-1)为107、31.9;Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量(mg·kg-1)分别为1.77、107、231、81.9、199、721;2办公室灰尘中Cu和Zn含量显著高于家庭灰尘,其他元素与其在家庭灰尘中的含量差别不大;3不同楼层家庭灰尘中Ca、Fe含量差别不大,Cd、Cu和Pb含量差异明显,1楼室内灰尘重金属含量相对较高,同时高层住宅室内Pb含量大于低层住宅;4家庭住户室外环境和室内装修及使用情况等导致家庭室内灰尘重金属水平差异分布;5灰尘重金属对儿童的暴露没有表现出明显的健康风险.     

城市区域近地表灰尘及重金属沉降垂向季节变化

随着城市高层建筑的出现,人类日常生活的垂向空间范围逐渐向上延伸,近地表灰尘及重金属沉降垂向分布的季节特征值得关注.本研究分别在春、夏、秋、冬四季采集贵阳市某生活-文教区近地表不同空间高度平台上的灰尘样品,分析灰尘沉降通量及灰尘中Ca、Fe、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量,探讨灰尘沉降通量及元素含量随空间高度的变化,揭示区域近地表灰尘及重金属沉降垂向分布的季节变化特征.结果表明,空间高度灰尘沉降通量季节变化总体上表现为冬季灰尘沉降通量最大,春季次之,夏季最低;冬季灰尘沉降通量沿垂向空间高度的分布差异最大,其次是夏季,春秋两季灰尘沉降通量垂向空间差异较小;季节变化对低层空间平台灰尘沉降通量影响大于高层空间;春季灰尘中元素含量最高,秋季灰尘重元素含量相对较低;元素含量随时空变化最大的是Zn,变化较小的是Ca.冬、春季节大气逆温层可能是灰尘沉降量和Pb、Zn等元素含量升高的原因之一.     

陕西西部某工业园区采暖期大气降尘重金属特征

为了解陕西省某工业园区采暖期大气降尘重金属元素特征,于2012年11月20日至2013年3月20日,通过被动采样的方式,采集该区域采暖期的大气降尘样品,利用火焰原子吸收分光光度法测定其中重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr和Fe的含量,并分别计算各元素采暖期的日沉降通量和富集因子.结果表明:研究区采暖期大气降尘量普遍较高,并且受园区人为污染源和道路扬尘影响明显;大气降尘中重金属含量分布不均,位于园区内部点位的重金属含量明显大于上风向点位和对照点;各元素之间也有很大的差异,其中,Fe的含量远高于其他6种元素,Pb、Zn含量次之,Cu、Cd、Ni、Cr的含量较小;从采暖期日沉降通量来看,Fe、Zn、Pb的沉降通量较大,Cu、Cr、Ni、Cd的沉降通量较小.而根据富集因子分析结果可知,Zn、Pb、Cu、Cd主要来自人为源,Fe、Cr、Ni与当地的自然地质背景有关.     

高架道路周边建筑物灰尘重金属污染风险:以常州市为例

在常州环城高架道路两侧6个住宅小区不同楼层采集126个灰尘样品,测定Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr含量,分析其化学形态和垂直分布特征,采用富集系数和风险评价指数评价其污染程度和生物有效性,并进行潜在生态风险评价和健康风险评价.结果表明,灰尘中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni和Cr含量均值分别为181.95、709.99、211.24、2.76、101.59和257.55mg·kg-1,均远大于背景值.灰尘中Cd的富集系数为33.05,富集程度为强烈,Cu、Pb和Zn的富集程度为显著富集,它们可能受到自然源、交通源和区域废气传输的综合影响,Ni和Cr富集系数较低,可能主要受自然源影响.随楼层高度的上升,Cd含量呈增加趋势,Pb和Zn含量呈先增加后降低趋势,Cu含量无显著变化.Zn、Cd、Cu和Pb主要以活性态存在,生物有效性较高,Ni和Cr以残渣态为主,生物有效性较低.改进的潜在生态风险评价结果表明,Cd的潜在生态风险极高,对多元素的潜在生态风险起主导作用,且对高层楼的潜在生态风险较大,其它重金属潜在生态风险为中低级.健康风险评价结果表明,Cr对儿童的致癌风险超过安全阈值,其它重金属对成人与儿童致癌风险及非致癌风险均在安全域之内.     

我国西南三市家庭灰尘重金属水平及差异

以西南3个省会城市(直辖市)贵阳、南宁和重庆为研究对象,研究城市家庭灰尘中Ca、Fe、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的含量及累积状况.结果显示3个城市的家庭灰尘中Ca、Fe含量的空间变异度较小,其他元素空间变异度较大.贵阳与重庆家庭灰尘重金属水平较为接近,南宁相对略低.贵阳市家庭灰尘中Ca(10.1%)含量高于南宁市,Cd(1.18mg/kg)、Cu(207mg/kg)、Ni(87.3mg/kg)和Pb(259mg/kg)含量均高于重庆市和南宁市,其中贵阳市家庭灰尘中Ca、Cd和Cu含量显著高于南宁市.与3城市土壤重金属背景值相比,6种有毒重金属中,Zn、Pb和Cd在家庭灰尘中累积相对较重;3城市中,南宁市家庭灰尘重金属累积相对较重;贵阳、南宁和重庆家庭灰尘重金属累积较重的元素分别是Zn和Pb、Zn和Pb、Cd和Zn.     

泉州市街道灰尘中重金属来源分析

用ICP-MS测定了泉州市不同功能区街道灰尘中11种重金属元素(Cr、Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Cd、Sb、Pb、Bi、Co)的含量。结果表明,上述元素的平均含量均高于当地土壤背景值,尤以Zn、Cd、Sb、Pb富集较严重。多元统计分析(相关分析、因子分析、聚类分析)结果显示,泉州市街道灰尘中上述重金属来源可分为三大类:Cu、Pb、Sb、Cd、Bi主要来自机械加工和交通污染;Mn、Zn主要来自农药喷洒和生活污染;Fe、Cr、Ni、Co则主要来自钢铁工业污染和自然源。     

连环湖牙门气泡沉积物重金属演化和污染研究

2010年8月在牙门气泡的湖心位置采集了柱状沉积岩心.采用HNO3-HClO4-HF联合消解并运用ICP-MS测试了柱状沉积岩心中金属元素Cr、Cu、Mn、Ni、Fe、Pb、Zn、Cd、Al、Ba、Ca、K、Li、Mg、Na和Sr的含量,结合沉积岩心年代测定,研究了该湖区沉积物重金属元素演化特征及污染历史.应用富集系数法探讨了湖泊重金属的污染特征.结果表明,1950年以前各元素含量变化趋势平稳,1950～1990年间波动较大,1990年以后金属元素Mn、Zn、Cd、Pb、Fe、Ni、Cr、Cu、Ca、Li和Sr浓度明显增加.牙门气泡重金属元素Mn、Zn、Cd、Pb存在轻微污染,而Ni、Cr和Cu无污染.     

北京市典型室内外灰尘中重金属的粒径和季节变异特征及人体暴露评估

于2012年采集了4类分别来自于北京市办公室、宾馆、大学生宿舍和道路的灰尘样品,探究Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的粒径分布规律.不同重金属在灰尘中的粒径分布规律呈现出不同特征,道路灰尘中重金属元素更易于在细颗粒物上富集.分别于2012年3~8月和2012年3~12月对北京市一座办公楼内的2间办公室进行了每周1次和每2周1次的灰尘样品采集,发现Cu、Zn、Cr、Pb、Cd和Ni等6种重金属元素在灰尘中的含量随季节变化总体保持稳定,但Cr和Pb含量的波动性较其它4种重金属显著.地积累指数法显示,Zn、Cu和Pb在所测灰尘样品中污染程度较高,且Zn在办公室和宾馆灰尘中达到了中度污染水平.人体健康风险评估结果显示,6种重金属在4类灰尘中的非致癌健康风险值都远小于1,即风险可以忽略.     

浙江省城市汽车站地表灰尘中重金属含量及其来源研究

为了解不同区域城市汽车站地表灰尘重金属的积累、有效性及其可能来源,在浙江省范围内选择了73个城市汽车站,采样并分析了地表灰尘颗粒组成及Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As、Se、Al、Fe、Mn和Co等元素的含量,用连续提取程序研究了地表灰尘中主要污染元素的化学形态.同时,应用相关分析、主成分分析和聚类分析等方法探讨了城市汽车站地表灰尘中重金属的可能来源及各城市汽车站地表灰尘组成的差异.颗粒组成分析结果表明,浙江省城市汽车站地表灰尘以粗颗粒组成为主,地表灰尘主要来源于车站附近的土壤、建筑、垃圾等,大气沉降对地表灰尘的贡献相对较小.与浙江省土壤背景值相比,Pb、Zn、Cu、Cd、Cr、Ni、Hg、As和Se等元素均有不同程度的污染,其平均含量分别为287.1、424.0、172.8、1.21、122.3、54.4、0.71、16.00和2.07mg·kg-1.因子分析将13个元素变量压缩为3个因子,可解释浙江省城市汽车站地表灰尘元素的来源:Pb、Zn、Cu、Cd、Cr和Ni主要与交通活动、工业污染等有关;Al、Fe、Mn和Co与当地成土母质等地质背景有关;Hg、As和Se等元素受交通污染、居民生活污染和工业污染等多重影响.根据地表灰尘元素组成的差异,可把城市汽车站分为5类.重金属元素化学形态研究表明,城市汽车站地表灰尘中不同元素的化学形态有较大的差异,有效性较高的元素为Zn、Mn和Cd,其次为Cu、Ni和Hg,而Pb、Cr和Fe的活性相对较低.     

滇中典型工矿业城市大气干湿沉降重金属等元素特征及健康风险评价

为研究滇中地区典型工矿业城市大气干湿沉降元素特征及健康风险,选择安宁市2019年6月至2020年7月间采集的大气干湿沉降物为研究对象,分别测定了干、湿沉降中TN、F、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、P、As和Hg这11个指标含量,计算了大气年沉降通量,并采用暴露风险模型评估了其对人体健康风险.结果表明：1大气干沉降物中除Cr、Ni和As,元素F、Cu、Zn、Cd、Pb和Hg的含量平均值显著高于安宁市表层土壤元素含量,其分别为5.82、3.00、28.27、57.53、2.83和1.08倍;湿沉降物中F和TN平均含量超过地表水Ⅴ类水标准值;2 TN年沉降通量最高,8种重金属元素的年沉降通量从小到大依次为：Hg-6,不存在致癌性风险或风险较小.因此需加强对区内工矿企业大气重金属排放的严格管控.     

安庆市降尘重金属的污染评价与健康风险评价

为探究安庆市降尘重金属污染程度及存在的健康风险,在市区设置48个采样点采集降尘,分析降尘重金属含量.结果表明:安庆市降尘中Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, As, Cd含量平均值分别为134.1,640,128.9,55.4,128.7,63.9,2.98mg/kg.富集因子分析显示:Ni和Cr为轻微富集,Cu, Pb, As的富集因子较高,Zn和Cd为极强富集,其富集指数分别达到10.25和29.53.地积累指数评价平均生态危害表明:Cr和Ni属于轻度污染,Cu, Pb,As处于偏中度污染到中度污染之间,Zn属于中度污染,部分地区达到重度污染,Cd处于重污染到严重污染之间,其平均污染指数为5.07属于严重污染.手-口途径摄入是降尘重金属引起非致癌风险的最主要途径 ,总非致癌风险次序为As > Cr > Pb > Cu > Cd > Ni > Zn,其中手-口途径儿童As的暴露风险HQing已达到2.72明显超出限值1,易对儿童健康造成危害.其他金属风险均低于限值,不会对人们身体健康造成危害.降尘中的Ni, Cr, As, Cd通过呼吸途径不具有致癌风险.     

陕西省某工业园区春季大气降尘重金属污染特征及评价

为研究陕西省某工业园区春季大气降尘中重金属元素污染特征,于2013年3月21日-6月7日使用降尘缸被动采样方法收集大气降尘样品,并利用火焰原子吸收分光光度法测定样品中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr等重金属元素的质量分数,运用ArcGIS 9.3研究其空间分布特征,并使用I_geo（地累积指数）法评价大气降尘重金属污染水平.结果表明:研究区大气降尘中w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）、w（Cd）、w（Ni）、w（Cr）的平均值分别为131.1、2 630.5、4 449.3、65.5、21.7、79.5 mg/kg,分别为陕西省表层土壤元素背景值的6.1、122.9、64.1、696.8、0.8、1.3倍.工业园区重金属元素质量分数高值区集中分布在西北-东南一带,Pb、Zn、Cu、Cd等重金属质量分数高值区位于园区中部,临近冶炼厂,Ni、Cr等质量分数高值区位于火电厂附近;重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Ni和Cr）质量分数水平方向高值区分布在以冶炼厂为中心0~2 km范围内,并随与冶炼厂距离的增加而逐渐降低.重金属元素相关分析表明,Cu、Pb、Zn、Cd四种元素之间及Ni与Cr之间存在极显著相关关系.聚类分析结果显示,Pb-Zn-Cu-Cd为一类,Ni-Cr为一类;结合空间分布变化特征,初步判断工业园区Pb、Zn、Cu、Cd重金属污染主要受金属冶炼和交通运输影响,影响Ni和Cr主要因素为燃煤.I_geo评价结果表明,工业园区春季大气降尘中Cd达极强污染,Pb、Zn达强-极强污染,Cu为中度污染,Cr、Ni基本无污染.      

兰州市大气降尘重金属污染评价及健康风险评价

为探究大气降尘中重金属污染程度及存在的健康风险,在兰州市设置11个采样点采集大气降尘,分析降尘重金属含量.结果表明,兰州市大气降尘中Cu、Pb、Cd、Cr、Ni、Zn、Mn含量平均值分别为82.22、130.31、4.34、88.73、40.64、369.23、501.49 mg·kg-1,除Mn以外其他元素在不同功能区差异较大.富集因子分析显示,Mn为轻微富集,Zn、Ni、Cu和Cr富集因子较高,Pb和Cd为极强富集.地积累指数评价平均生态危害表明:Cr在全年无实际污染,Cu、Ni、Zn、Pb浓度处于轻度污染至偏重度污染之间,Cd为严重至极度污染;大气降尘重金属在10月~次年3月污染相对严重,从4~8月污染程度较轻.手-口途径摄入是降尘重金属引起非致癌风险的最主要途径,儿童的非致癌风险大于成人,总非致癌风险次序为Pb>Cr>Cd>Cu>Ni>Zn,所研究重金属非致癌风险都低于风险限值;降尘中的Cr、Cd、Ni通过呼吸途径不具有致癌风险.     

开封市不同功能区叶面尘重金属含量及潜在生态风险

以开封市5个功能区(文教区、旅游区、居民区、闹市区、工业区)叶面尘为研究对象,获得冬青(Ilex chinensis Sims.)及石楠(Photinia Lindl.)叶面尘样品22个.采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定叶面尘Cd、Cr、Cu、Pb、Zn和Ni含量,用相关性分析对叶面尘重金属来源进行解析,同时应用地积累指数及潜在生态风险评价法分析不同功能区叶面尘重金属污染及潜在生态风险.结果表明:叶面尘Cd、Pb、Zn、Cu和Cr含量均显著高于开封市周边灰尘背景值.叶面尘Pb、Zn、Cd属于人为源重金属,Cr、Cu、Ni属于混合源重金属.叶面尘不同重金属地积累指数的大小顺序为CdPbZnCuCrNi,Cd为重污染,Pb和Zn为中污染,Cu和Cr为偏中污染,Ni无污染.7种重金属的单项潜在生态风险指数(Er)的顺序依次为CdPbCuZnCrNi,Cd达到极高生态风险,Pb达到中等生态风险,其余重金属为低生态风险.不同功能区潜在生态风险(RI)的顺序为工业区闹市区居民区文教区旅游区.所有功能区的RI均属于极高生态风险,Cd是最主要的致险因子.     

兰州市采暖期和非采暖期大气降尘重金属的分布特征及来源

在兰州市设置6个采样点,于2010年4月至2018年3月每月采集大气降尘样品,测定其中的重金属(Fe、 Mn、 Zn、 Pb、 Cr、 Cu、 Ni和Cd)含量,探究重金属的时空变化规律,并综合运用偏相关分析、富集因子法和主成分分析法判别大气降尘中重金属的来源.结果表明,兰州市大气降尘中重金属的平均含量依次为:Fe>Mn>Zn>Pb>Cr>Cu>Ni>Cd,其中Cd、 Zn和Pb都存在一定的污染.从时间角度来看,除地壳元素Fe和Mn外,其他元素的含量大都表现为采暖期>非采暖期,其中2011年和2013年中各元素在非采暖期和采暖期的含量差异较大.从空间角度来看,各区域的非采暖期和采暖期存在一定的差异,但除Zn和Cd外,其他元素在各区域之间的差异不大.源解析结果表明,兰州市大气降尘重金属在非采暖期主要来源于工业源,其次是交通源和扬尘源;在采暖期主要来源于燃煤、交通和工业活动,其次是二次扬尘和自然源.     

阜新城区降尘重金属污染及其健康风险评价

为研究阜新市大气降尘重金属分布情况及可能存在的健康风险,于2015年3月—2016年3月对阜新城区(32个采样点)及周边地区(13个对照采样点)进行大气降尘湿法采集,并利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对降尘中的7种重金属元素(Cr、Ni、Zn、Cd、Pb、As、Cu)含量进行测定.结果表明:① 阜新市大气降尘中重金属含量存在明显差异,表现为w(Zn)＞w(Pb)＞w(Cr)＞w(Cu)＞w(Ni)＞w(As)＞w(Cd). w(Zn)平均值最高,为756.9 mg/kg; w(Cd)平均值最低,为4.8 mg/kg,其他几种重金属含量范围为10~120 mg/kg. ② 城区大气降尘中Cd的背景比值(H)最高,为44.89,其次为Zn(H=11.92),城区大气降尘重金属污染受人为活动影响显著. ③ 地累积指数评价结果显示,Cd为严重-极度污染,Zn为中度-严重污染,Pb、Cu为中度污染,Cr、Ni为轻度污染,As为无污染. ④ 研究区健康风险评价表明,儿童通过3种暴露途径接触Cu、Zn、Pb、Cd、Ni的非致癌健康风险水平均高于成人,Cr、As的非致癌健康风险水平低于成人. ⑤ Cr经呼吸途径对成人的非致癌风险(HQ_inh)达2.53,非致癌风险总值(HI)达3.41,均大于限值(1),表明Cr经呼吸途径对于成人存在非致癌风险,其余6种重金属元素经呼吸途径对于成人的非致癌风险相对较低. ⑥ Cd、Cr、As、Ni经呼吸途径的致癌风险值(10-9~10-7)均低于可接受水平(10-6),表明致癌元素Cd、Cr、As、Ni经呼吸途径对人体可能不具有致癌风险.鉴于研究区大气降尘重金属元素经3种途径对成人、儿童均构成一定非致癌风险,阜新市应当及时加强对海州露天矿、经济开发区及皮革工业园等主要大气颗粒物污染源的排放及监测管控.      

不同类型施工降尘中重金属污染特征及健康风险评价

为了解北京市建筑施工降尘中重金属的污染特征及存在的健康风险,分别选择建筑物拆迁及主体建设两个研究区,共收集大气降尘样品25份,使用微波消解-电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测试了样品中8种重金属的质量分数.结果表明：Zn、Mn、Cu、Pb、Cr、Ni、Cd在建筑物拆迁降尘中的平均含量高于建筑主体建设降尘.建筑物拆迁降尘中Zn、Cr、Pb、Ni的扩散趋势与采样期间的主导风向一致;建筑主体建设降尘中Zn、Mn、Cr、Pb、Ni、As的高值区均出现在主体建设中心附近,并且有沿场地中心向四周扩散的趋势.健康风险评价结果表明,两个研究区内Zn、Mn、Cu、Pb经手-口、皮肤、呼吸3种暴露途径下的总非致癌风险对儿童的健康构成了威胁;手-口途径摄入是引起成年男性、成年女性、儿童等3类人群非致癌风险的主要暴露途径.无论是建筑物拆迁研究区还是主体建设研究区,降尘中致癌重金属Cr、As、Ni、Cd对人体的致癌健康风险均呈现出TCR（成年男性）>TCR（成年女性）>TCR（儿童）的规律,并且对3类人群构成的致癌风险均在可接受范围内.