更全的杂志信息网

PM 2.5中金属元素污染特征分析——以重庆大学城为例

更新时间:2009-03-28

经过多年的经济快速发展、城市扩张和人口增长,我国城市大气污染当前由烟煤型转变为烟煤并重的复合型,大气污染物复杂多样,颗粒污染物已成为中国大中城市的主要空气污染物。按照颗粒物粒径的大小可划分为TSP、PM10和PM2.5等。PM2.5指空气动力学当量直径小于2.5μm的颗粒物,又称细颗粒物。PM2.5由于粒径小、比表面积大,能够在大气中长时间停留、远距离输送,通过光化学作用对能见度有重要的影响[1-3],且易附带有毒有害物质,通过人体的呼吸系统进入呼吸道、肺泡甚至血液[4-7]。颗粒物的粒径越小,吸附能力越强,单位质量颗粒物吸附的有害物质及重金属越多,对人体健康危害越大。

近年来,随着国家对高等教育的重视以及国家对各层次人才需求的增加,民办院校已逐渐被学生和家长所接受,同时,人们对民办院校的要求也越来越高。随着民办院校的发展,硬件设施方面已逐渐完善,但在教师教学能力及专业水平上还有待加强。在大多数民办院校中,大学数学课程是各类专业的基础课,是学生取得良好发展的基石,数学学科对民办院校学生的发展有着重要作用。此外,民办院校的教师流动性大,数学学科以青年教师居多。因此,要不断提升青年教师的教学实践水平,从而提升民办院校数学学科的整体教学水平和科研能力。

重庆大学城是西部地区的高级人才培训中心、科学研究与创新中心、国际科技教育交流中心。随着周边的城市化和工业的发展,重庆大学城空气质量出现了一定的变化,目前未见重庆大学城大气颗粒污染物中金属元素含量相关研究报告。基于此,通过在重庆大学城某高校设置一处大气采样点收集空气中的颗粒物,并分析PM2.5中的金属元素含量揭示该地区大气颗粒物的污染规律。

1 实验方法

1.1 采样采集

2017年3月13日至4月9日用采样中流量多样粒子切割采样仪器进行样品采取,采样点设于重庆市沙坪坝区大学城某高校宿舍楼上方,采样点为校园生活区,距离地面高度约为19 m,避开局地障碍物,周边1 km范围内无工业污染源。

采样使用青岛精诚仪器仪表有限公司JH-120F智能颗粒物中流量采样器,采用PM2.5切割器采集样品,空气流量为100 L/min,每个样品连续采集24 h(AM 8:00—次日AM 8:00)。滤膜为石英纤维膜,直径11.5 cm。

1.2 PM2.5浓度测定

采样前将滤膜置于温度25℃(±1℃)、湿度50%(±1%)的恒温恒湿房内平衡24 h,滤膜恒重后用电子天平称量,滤膜首次称量后,在相同条件继续平衡1 h后再次称量。同一滤膜两次称量质量之差小于0.4 mg,以两次称量结果的平均值作为滤膜称质量;若质量差大于0.4 mg则滤膜作废。采样后的滤膜采取相同的方法称重。通过采样前后滤膜的质量差和折合标态下的采样体积计算的PM2.5的浓度。样品分析之前放置4℃冰箱保存。

当7-点关联一个3-面时,我们先来讨论3-面和3-面上的点从7-点带走的权值,并将其用于5.2—5.4的讨论。根据权转移规则可以分为以下4种情况:

1.3 金属元素测定

1.3.1 样品预处理

将剪细的空白滤膜和样品滤膜分别放入锥形瓶,分别加入10 mL硝酸-盐酸混合溶液(于约500 mL超纯水中加入55.5 mL硝酸(ρ=1.42 g/mL)、167.5 mL盐酸(ρ=1.19 g/mL),定容至1 L),使滤膜完全浸没,盖上表面皿,在100℃加热回流2.0 h,然后冷却。以约10 mL的超纯水冲洗烧杯内壁,静置半小时进行浸提,过滤,并用1%的硝酸冲洗滤膜残渣三次,将洗涤液与过滤液合并,定容至50.00 mL,待测。

五是政协的环境保护民主监督开始发挥作用,政协为政府出主意的事情越来越多。但是缺乏制度化的支撑。而在安全生产方面,《中共中央国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见》就要求发挥政协民主监督的作用。

从包含有n个数据点的数据集中随机选取K( )K=3个数据点作为初始聚类中心点,然后采用欧几里得公式计算出每个数据点到K个聚类中心点的距离,并将数据点归类到离其最近的聚类中心点所在的类当中,当所有的数据点归类完成以后,分别计算出每个类中数据点的均值,将类均值作为新的类中心,并重新进行聚类,如此不断循环,直到前后两次聚类中心点相同,则聚类结束。

采样期间重庆大学城PM2.5中各主要金属元素的浓度及占PM2.5的比例见表1。

2 结果与讨论

2.1 PM2.5浓度

(4)重庆大学城PM2.5中Cr、Zn含量较其他城市偏高,与重庆大学城周边的重庆西永微电子产业园区内大气污染源可能存在一定关系,其影响关系有待进一步研究。

  

图1 重庆大学城春季PM 2.5日均浓度Fig.1 The daily average PM2.5 mass concentration in the university town of Chongqing in spring

采样期间,重庆大学城PM2.5日均浓度在22~127μg/m3,对照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中二级指标(PM2.5日均质量浓度标准限值为75μg/m3),仅有9天达标,达标率为32%,最大超标倍数为1.69倍。该结果说明大学城区域春季空气污染较为严重,但较同期重庆主城区环境空气的PM2.5日均浓度低[8],主要原因为大学城位于缙云山山脉和歌乐山山脉之间,第一季度区域静风频率高,不利于污染物扩散,导致高架污染源与地面污染源叠加;大气降雨少,不利于颗粒物湿沉降和清除;地面温度偏低、加强逆温层出现,促使污染加重[9]。此外,监测期间的监测数据显示PM2.5日均浓度变化呈现一定的周期性,周期约为10天,与2014年至2015年重庆市沙坪坝区总体颗粒物变化的周期性一致[10]。3月17日至3月20日连续长时间的降雨对PM2.5具有明显的清除作用,而3月26日短暂降雨对PM2.5的清除作用不明显。

2.2 PM2.5中主要金属元素的浓度水平

本研究采用美国Thermo-ICAP 6300等离子体发射光谱仪分析PM2.5中各金属元素的含量。用内标法进行样品分析,并绘制不同元素的标准曲线,各元素标准曲线的线性相关系数不低于0.999,选择Zn作为内标元素克服基体效应和信号漂移对测定的影响。Thermo-ICAP 6300等离子体发射光谱仪的雾化流量为0.50 L/min,辅助气体流量为0.50 L/min,RF功率为1150 W,冲洗、分析泵速均为50 r/min。

 

表1 重庆大学城春季PM 2.5中主要金属元素浓度范围及百分比Table 1 The range and percentage of metal element mass concentration in PM2.5 in the university town of Chongqing in spring

  

金属元素 浓度范围/(μg/m3) 浓度均值/(μg/m3) 占PM2.5百分比范围/% 占PM2.5百分比均值/%0.06~0.512 0.271 0.0759~1.1185 0.3728 Mg 0.124~0.468 0.282 0.1170~1.4227 0.3993 Cr 0.003~0.049 0.027 0.0004~0.0092 0.0036 Cu 0.014~0.058 0.036 0.0161~0.1074 0.0472 Zn 0.149~0.581 0.343 0.1968~1.4909 0.4869 Pb 0.014~0.063 0.034 0.0132~0.1815 0.0495 K Fe 0.101~0.465 0.250 0.1074~0.9704 0.3382

(2)采样期间,重庆大学城 K、Mg、Cr、Cu、Zn、Pb、Fe的浓度范围分别为0.06~0.512μg/m3、0.124~0.468 μg/m3、0.003 ~ 0.049 μg/m3、0.014 ~ 0.058 μg/m3、0.149 ~ 0.581 μg/m3、0.014 ~0.063 μg/m3、0.101~0.465μg/m3,各金属元素浓度与PM2.5的浓度无相关性,说明重庆大学城PM2.5中金属元素的来源主要为人为源。

  

图2 PM 2.5中金属元素的质量浓度相关性Fig.2 Correlation of mass concentration of metal elements in PM2.5

2.3 与部分国内其他主要城市PM2.5中主要金属元素的浓度对照

乔宝文等[11]、王媛媛等[12]、余家燕[13]等研究国内其他部分主要城市PM2.5中主要金属元素浓度、重庆主城区和重庆大学城PM2.5中各主要金属元素的浓度见表2。

 

表2 国内部分主要城市PM 2.5中金属元素浓度范围Table 2 Mass concentration range of metal elements in PM2.5 in some major cities μg/m3

  

?

(一)体现奥尔夫音乐特点,提高学生学习兴趣。在引言中,笔者提及“它(奥尔夫教学法)所体现的音乐文化是一种具有多样性的文化,但主要是以拍手、敲打等形式培养学生的节奏感和听觉的敏锐性”。拍手和敲打,从另一个角度来说,都是一种发泄式的手段,所以通过这种手段进行音乐学习,对学生音乐兴趣的培养是有一定的帮助的。另外,奥尔夫音乐教学法的多样性,不仅只存在于音乐文化中,还存在于教学环节上。

一名学生的操作和点评完成后,由组里其他学生按顺序进行操作,点评学生按顺序轮换点评环节,最后仍由一名负责点评的学生进行各要素点评价意见汇总和汇报。按此循环,直至组里每一名学生都完成操作和汇总点评。

2.4 金属元素的富集因子研究

富集因子(EF)法[15]是通过大气颗粒物中的元素富集程度,来判断元素自然源和人为源的方法。通常选择一种相对稳定的元素(R)作为参比元素,将大气颗粒物中待考察元素(i)与参比元素R的相对浓度和地壳中相对元素i和参比元素R的平均丰度比求得相对浓度,按照式(1)求得富集因子:

 

式中,EF为富集因子;Xi为待考察元素的浓度;XR为参比元素的浓度。

参比元素通常选择在地壳中普遍大量存在、稳定性好、挥发性低、人为污染源小的元素,国际上主要选用Fe、Al、Si等作为参比元素,本研究选用Fe作为参比元素。K、Mg、Cr、Cu、Zn、Pb、Fe 的背景浓度分别为:18 600、7800、61.0、22.6、74.2、26.0、29 400 mg/kg[10]。根据以上富集因子的计算方法,得到以上国内主要城市各金属元素的富集因子,富集因子的计算结果见表3。

 

表3 国内部分主要城市各金属元素的富集因子Table 3 Enrichment factors of metal elements in some major cites

  

15.00 7.64 14.84 963.70 293.68 697.91 5.29广州 4.43 — 17.35 192.53 356.60 348.28 1.41郑州 9.93 6.03 13.50 212.82 79.087 616.50 0.32重庆主城区 4.10 — — 27.40 169.40 148.10 1.00重庆大学城Mg Cr Cu Zn Pb Fe北京K 1.71 4.25 52.05 187.32 543.62 153.78 1.00

通常,富集因子小于10说明这些元素主要来自地壳源;富集因子介于10~100说明这些元素出现不同程度的富集;富集因子大于100说明这些元素来自人为源。根据表3可见,重庆大学城PM2.5中的K、Mg两种金属元素主要来源于自然,受人为污染较小;Cr受人为污染的影响,出现有一定程度富集;而Pb、Cu、Zn则富集较高,受人为污染较为严重。

与其他城市相比,重庆大学城Pb、Cu的富集因子相对较低,而Cr、Zn的富集因子相对较高,说明区域Cr、Zn污染更为严重;与重庆主城区相比,重庆大学城PM2.5的浓度较低,但其Cu、Zn、Pb的富集因子均偏高,也说明重庆大学城区域大气受Cu、Zn、Pb的污染更为严重,进一步说明重庆大学城周边有铜、锌、铅类型的大气排污工业企业。

3 结论

(1)重庆大学城春季PM2.5的日均浓度范围为22~127μg/m3,相对《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准,日均浓度仅有9天达标,达标率为32%,最大超标倍数为1.69倍,说明重庆大学城在春季空气污染较为严重。

由表1可知,采样期间重庆大学城PM2.5中Zn浓度均值最大,为0.343μg/m3,Mg其次,浓度均值为0.282 μg/m3,Cr浓度均值最低,为 0.027 μg/m3。将各金属元素浓度与PM2.5的浓度的相关性进行拟合,得到其线性拟合相关系数R均小于0.1,说明金属元素浓度与PM2.5的浓度基本无相关性。而将各金属元素含量之间进行线性拟合,如图2所示,发现K和Fe两元素相关性较好,说明了两者同源,与前面分析的K、Fe两金属元素主要是天然污染源的结论是相吻合的;Cu与Zn两元素有一定相关性,说明Cu、Zn可能有一定同源;其他元素之间的相关系数R均小于0.1,说明其来源十分复杂。

(3)重庆大学城PM2.5中的Cu、Zn富集因子较重庆主城区偏高,说明两区域大气污染类型不同,重庆大学城及周边有Cu、Zn等金属元素的大气排放源。

享乐价格法,又称特征价格法、效用估价法,是目前研究绿地对住宅增值作用常用的方法之一,其优点在于全面考虑影响因素,采用真实数据模拟市场,避免主观意识的干扰,具有很强的灵活性[9].决定住宅价格的因素很多.住宅价格可以看作是住宅各项特征价格的总和,所以计算出各个影响要素的价格后,在控制其他要素不变的前提下,就能将影响房价变动的各要素分离开,以剔除其他因素的影响.常用的特征价格模型主要有线性、半对数、对数3种表现形式[29]:

观察期间,3月17日至3月20日及3月26日降雨,其余均为阴晴天气,总体天气为重庆大学城的正常气候,无极端天气。因此,采集数据能够代表重庆大学城大气颗粒污染物的一般特征。PM2.5的监测结果见图1。

由表2可知,与北京、广州、郑州及重庆主城区等建设成熟的区域相比,重庆大学城PM2.5中K、Mg、Fe元素含量偏低,可见重庆大学城受周边中梁山、歌乐山、缙云山山脉植被的保护,其天然污染要小得多。Cr、Cu、Zn、Pb 与机动车尾气的相关性大[14]。而这些金属元素中,Cr、Cu、Zn的含量则是重庆大学城比其他城市偏高,这可能与重庆大学城周边的重庆西永微电子产业园区内大气污染源特征污染物存在一定关系;而Pb较其他城市的含量偏低,应该与区域目前居民密度较低、车流量较小有一定关系。

参考文献(References):

[1] Watson J G,Zhu T,Chow J C,et al.Receptor modeling application framework for particle source apportionment[J].Chemosphere,2002,49(9):1093-1136.

1.3.2 元素分析方法及标准曲线绘制

[2] 杨复沫,欧阳文娟,王欢博,等.大气颗粒物对能见度影响的研究进展[J].工程研究,2013,5(3):252-258.

根据《中国成人血脂异常防治指南(2007年)》[3]标准:总胆固醇(TC)≥5.18 mmol/L、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)≥3.37 mmol/L、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)<1.04 mmol/L和/或甘油三酯(TG)≥1.70 mmol/L。并排除严重心、肝、肾损害者者纳入本观察。所有患者在治疗前2周控制饮食并停用其他降脂药物。

[3] 黄玉虎,李媚,曲松,等.北京城区PM2.5不同组分构成特征及其对大气消光系数的贡献[J].环境科学研究,2015,28(8):1193-1199.

[4] ELENA B,SYLVIAM,ALAINL,et al.Apheis:health impact assessment of long-term exposure to PM2.5 in European cities[J].European Journal of Epidemiology,2006,21(6):449-458.

[5] HUANG Wei,CAO Jun-ji,TAO Ye-bin,et al.Seasonal variation of chemical species associated with short-term mortality effects of PM2.5 in Xi’an,acentral city in China[J].American Journal of Epidemiology,2012,175(6):556-566.

[6] MENG Zi-qiang,ZHANG Quan-xi.Damage effects of dust storm PM2.5 on DNA in alveolar macrophages and lung cells of rats[J].Food and Chemical Toxicology,2007,45(8):1368-1374.

[7] Feng Lu,Lian Zhou,Yan Xu,et al.Short-term effects of air pollution on daily mortality and years of life lost in Nanjing,China[J].Science of the Total Environment,2015,536:123-129.

2014年成立至今,市集的规模越做越大,售卖的商品种类也越来越多,既有从生态蔬果到零添加食物,又有从有机植物制成的天然护肤品到清洁香皂。“这里常见老顾客,看到他们与农夫亲自交谈,就像见了老朋友。”每当这时,黄柔曼的心中倍感欣慰。

李尔百年的发展和技术积淀,保证了李尔在汽车座椅及电子电气领域源源不断的创新动力,同时也带来了无数创新成果。当下,李尔致力于成为一家领先的技术创新型公司,继续引领汽车行业的技术革新。

[8] 重庆市生态环境监测中心.重庆市区县空气质量排名(2017年3月)[EB/OL].[2018 -01 -30].http://www.cqemc.cn/download/zxjj/newscontent.jsp?type_id=948955226811000005&type=xxgk&contentid=319833465611000004.

[9] 肖楚,沈艳艳,潘力旌,等.重庆大学城PM10和PM2.5污染分析与预测[J].后勤工程学院学报,2017,33(3):79-84.

除上述1批性状不符合规定的样品外,28批样品符合规定,90批样品不符合规定,不合格率为76%;此检验结果结合产区和市场调研分析,主要为硫酸铝铵等铵盐掺伪。另外,此检验项目标准方法中需使用剧毒试剂二氯化汞,对实验室操作及环境安全风险大,属于严格管控试剂,使用极不方便。

[10] 沈艳艳,潘力旌,肖楚.重庆沙坪坝区颗粒物污染特征分析[J].环境影响评价,2017,39(4):85-87.

[11] 乔宝文,刘子锐,胡波,等.北京冬季PM2.5中金属元素浓度特征和来源分析[J].环境科学,2017,38(3):876-883.

[12] 王媛媛,路新燕,高勇,等.郑州市大气PM2.5中金属元素的污染特征[J].生态环境学报,2016,25(5):829-834.

[13] 余家燕,刘苪伶,翟崇治,等.重庆城区PM2.5中金属浓度及其来源[J].中国环境监测,2014,30(3):37-42.

[14] Pant P,Harrison R M.Critical review of receptor modeling for particulate matter:a case study of India[J].Atmospheric Environment,2012,49(3):1-12.

[15] 魏复盛,陈静生,吴燕玉,等.中国土壤环境背景值研究[J].环境科学,1991,12(4):376-380.

 
兰劲涛
《环境影响评价》 2018年第02期
《环境影响评价》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号