（自然地理学专业论文）金华城市灰尘重金属空间分布规律.pdf

金华城市灰尘重金属空间分布规律 摘要 在城市环境研究中，大气颗粒物、土壤和水是环境研究t 作者的主要研究对 象。与城市大气颗粒物和土壤的研究相比，城市灰尘的研究包含特定的环境信息 和指示作用，且具有分布范围广、取样方便、代表性强、与非点源污染联系紧密 等独特的环境特征。开展城市灰尘污染研究，尤其是城巾灰尘巾重会属 染研究， 可以与其他城f i f 环境介质研究相结合，相互补充，互为论证，更令而系统地反映 区域环境中重金属的总体状况。城r ，灰尘蕈会属污染的研究应该成为我i 叫城i l j 尘 念环境研究的一个新切入点。 本文以会华f f 城市灰7 垒重金属为研究对象。采用定性分析与定量计算柑结合 的研究方法，对城市灰7 企重金属空f h j 分斫j 规律进行了分析，对城i j ，灰尘霞金属宅 f u j 分和十f 似性进行了分析，然后根据重金属之问的相关性和相似性埘藁会心的污 染源进行了初步解析。通过上述工作得到如f 主要结论： ( 1 ) 运用模糊数值法得h 会华市城l f i 灰尘重金属元素空间分和整体棚似系数， 结果表明：重金属p b 与c u 、c r 、m n 、z n 、n i 空问分布都有一定的州似f ，仁，其 中p b 与c u 、c r 的空间分布相似程度很大，与m n 、z n 、n i 空i b j 分撕j 相似程度 较小；金属c u 与c r 、m n 、z n 、n i 的空间分布都有一定的相似性，其巾c u 与 c r 空问分布相似程度较大，与m n 、z n 、n i 空间分布相似程度较小；金属c r 与 m n 、z n 、n i 空间分布都有一定的相似性，但是它们的空间分布相似程度较小； 金属m n 与z n 、n i 的空间分布郜有一定的相似性，其中m n 与z n 空i u j 分布相似 程度较大，与n i 的空间分布相似程度较小；金属z n 与n i 空间分布都有一定的 相似性，但是它们的空间分布相似程度很小。 ( 2 ) 运用模糊数值法得出金华市城市灰尘重金属元素空间分布对比地图，结 果表明：p b 、c u 、c r 、m n 、z n 、n i 相似度一致的区域，p b 和c u 的东北区域， 中部偏东部区域和中两部区域；p b 和c r 的中部区域，中部偏东部区域，中部偏 西部区域，中部偏南部区域，东北区域，东部区域，东南区域，南部区域，西南 摘要 区域，西部区域和西北区域；p b 和m n 的西南区域；p b 和z n 的东北区域和西 南区域；p b 和n i 的西南区域；c u 和c r 的中部区域，东南区域，南部区域，西 南区域和西北区域；c u 和m n 的西北区域；c u 和z n 的北部区域，东部区域， 南部区域和西部区域；c u 和n i 的东北区域；c r 和m n 的中部区域和北部区域； c r 和z n 的东北区域；c r 和n i 的西南区域和东南区域；m n 和z n 的中部区域， 北部区域，西南区域和西北区域；m n 和n i 的两南区域；z n 和n i 的东北部区域。 ( 3 ) 依据会华巾城市狄尘重金属兀素窄i n j 分布埘比地图，结合各重金属7 亡素 之问的相关性和比较地图中区域重会属分仃的整体柑 似性，可以分析出重金属的 污染来源。结果表明：来自工业区的元素何p b 、c u 、c r 、m n 、z n 、n i ；来自汽 车尾气的元素有p b 、c u 、c r 、m n 、z n 、n i ；来自垃上及焚烧和民用煤尘的元素有 p b 、c u 、c r 、m n 、z n 、n i 。说明金华城市重会属的污染范i 闫广。 关键词：空问分前j ；重金属；相似，件 s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a l p o l l u t i o n o f d u s ti nj i n h u au r b a na r e a a bs t r a c t i nt h ef i e l d so fu r b a ne n v i r o n m e n t a ls t u d y , r e s e a r c h e so nt h ea t m o s p h e r i c p a r t i c l e s ，s o i la n dw a t e rr e c e i v eal o to fc o n c e r n c o m p a r e dw i t ht h ea t m o s p h e r i c p a r t i c l e sa n ds o i l ，u r b a nd u s ts t u d yi n v o l v i n gs p e c i a le n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o na n d i n d i c a t i o ne f f e c ta n di ti sc h a r a c t e r i z e dw i t hw i d ed i s t r i b u t i o n ，c o n v e n i e n ts a m p l i n g a n dc l o s er e l a t i o nw i t hn o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n t h a tr e s e a r c h i n gd u s tp o l l u t i o ni n t h ec i t y ，e s p e c i a l l yi nt h eh e a v ym e t a lp o l l u t i o no fu r b a nd u s t ，c a nb e e ns t u d i e dw i t h t h eo t h e re n v i r o n m e n t a lm e d i u mi nc i t y ，r e f l e c tt h er e g i o n a le n v i r o n m e n ti nt h e o v e r a l ls i t u a t i o no fh e a v ym e t a l r e s e a r c ho nh e a v ym e t a lp o l l u t i o no fu r b a nd u s tc a n b es e e na san e w b r e a k t h r o u g hp o i n tf o re c o e n v i r o n m e n t a lr e s e a r c ho fc i t y ii nt h i sp a p e lt h eh e a v ym e t a lo fu r b a nd u s to fj i n h u ah a v eb e e ns t u d i e d a st o m e a s u r ea n da n a l y z et h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a li nu r b a nd u s t ，t h e s i m i l a r i t yo fs p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a li nu r b a nd u s t ，q u a l i t a t i v ea n a l y s i sa n d q u a n t i t a t i v e r e s e a r c hm e t h o d sa r eb eu s e di nc o m b i n a t i o n a c c o r d i n gt ot h e c o r r e l a t i o na n ds i m i l a r i t yb e t w e e nh e a v ym e t a l ，h o m o l o g o u sp o l l u t i o no fh e a v ym e t a l c a nb e e np r e l i m i n a r i l ya n a l y z e d t h er e s u l t so ft h er e s e a r c ha r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h es i m i l a r i t yc o e f f i c i e n to fs p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a le l e m e n to f d u s ti nj i n h u au r b a na e r ai sc a l c u l a t e db yf u z z yn u m e r i c a lm e t h o d t h er e s u l t ss h o w t h a tt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fp b ，c u ，c r , m n ，z n ，n ih a v es o m es i m i l a r i t y ，w h e r et h e s i m i l a r i t yo fp b ，c u ，c ri sl a r g e ra n dt h es i m i l a r i t yo fm n ，z n ，n ii ss m a l l e r ；t h e s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fc u , c r , m n ，z n ，n ih a v es o m es i m i l a r i t y , w h e r et h es i m i l a r i t yo f c u ，c ri sl a r g e ra n dt h es i m i l a r i t yo fm n ，z n ，n ii ss m a l l e r ；t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no f c r , m n ，z n ，n ih a v es o m es i m i l a f i t y ，w h e r et h es i m i l a r i t yo fm n ，z n ，n ii ss m a l l e r ； a b s t r a c t t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fm n ，z n ，n ih a v es o m es i m i l a r i t y , w h e r et h es i m i l a r i t yo fm n ， z ni sl a r g e ra n dt h es i m i l a r i t yo fm n ，n ii ss m a l l e r ；t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fz n ，n i h a v es o m es i m i l a r i t yw h e r et h es i m i l a r i t yo fz n ，n ii ss m a l l e r ( 2 ) t h ec o n t r a s tm a po fs p a t i a ld i s t r i b u t i o no f h e a v ym e t a le l e m e n to fd u s ti n j i n h u au r b a na e r ai sc a l c u l a t e db yf u z z yn u m e r i c a lm e t h o d t h er e s u l ts h o w st h a tt h e r e g i o n so ft h es a m es i m i l a r i t yo fp b ，c u ，c r , m n ，z n ，n i ：p ba n dc ui nt h en o r t h e a s t r e g i o n ，p a r t i a lm i d d l ee a s tr e g i o n ，m i d w e s tr e g i o n a ；p ba n dc ri nt h ec e n t r a lr e g i o n ， p a r t i a lc e n t r a le a s t e r nr e g i o n ，p a r t i a lc e n t r a lw e s t e r nr e g i o n ，p a r t i a lc e n t r a ls o u t h e r n r e g i o n ，n o r t h e a s tr e g i o n ，e a s t e r nr e g i o n ，s o u t h e a s tr e g i o n ，s o u t h e r nr e g i o n ，s o u t h w e s t r e g i o n ，w e s tr e g i o n ，n o r t h w e s tr e g i o n ；p ba n dm ni nt h es o u t h w e s t e r nr e g i o n ；p ba n d z ni nt h en o r t h e a s tr e g i o n t h es o u t h w e s tr e g i o n ；p ba n dn ii nt h es o u t h w e s tr e g i o n ； c ua n dc ri nt h ec e n t r a lr e g i o n ，s o u t h e a s tr e g i o n ，t h es o u t h e r nr e g i o n ，s o u t h w e s t r e g i o na n dt h en o r t h w e s tr e g i o n ；c ua n dm ni nt h en o r t h w e s tr e g i o n ；c ua n dz ni n t h en o r t h e r nr e g i o n ，e a s t e r nr e g i o n t h es o u t h e r nr e g i o na n dw e s t e mr e g i o n ；c ua n dn i i nt h en o r t h e a s tr e g i o n ；c ra n dm ni nt h ec e n t r a lr e g i o na n dn o r t h e r nr e g i o n ；c ra n d z ni nt h en o r t h e a s tr e g i o n ；c ra n dn ii nt h es o u t h w e s tr e g i o na n dt h es o u t h e a s t e r n r e g i o n ；m na n dz ni nt h ec e n t r a lr e g i o n ，t h en o r t h e r nr e g i o n ，s o u t h w e s tr e g i o na n dt h e n o r t h w e s tr e g i o n ；m na n dn ii nt h es o u t h w e s tr e g i o n ；z na n dn ii nt h en o r t h e a s t r e g i o n 3 ) a c c o r d i n gt oc o n t a s tm a po fs p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a lo fd u s ti n j i n h u au r b a na r e a ，t h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nh e a v ym e t a l sa n dt h es a m es i m i l a r i t yo f s p a t i a ld i s t r i b u t i o no fh e a v ym e t a l ，h o m o l o g o u sp o l l u t i o no fh e a v ym e t a lc a nb e c o n c l u d e d t h er e s u l ts h o w st h a tp b ，c u ，c r , m n ，z n ，n ic o m e sf r o ma u t o m o b i l e e x h a u s t ，g a r b a g ei n c i n e r a t i o na n dc i v i ld u s t t h i sn o t e st h a tt h e r ei sw i d eh e a v ym e t a l p o l l u t i o ni nj i n h u a k e y w o r d s ：s p a t i a ld i s t r i b u t i o n ；h e a v ym e t a l ；s i m i l a r i t y 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 1 绪 仑1 1 1 选题依掘与研究意义1 1 2 图内外研究现状3 1 2 1 城f f j 灰尘概念的捉f 与发展3 1 2 2 城市灰尘物化性质4 1 2 3 重会属元素5 1 2 4 有机物7 1 2 5 城i 何灰伞的污染效应8 1 2 6 城市灰尘的迁移转化机卫銎8 1 2 7 城i 盯灰拿苇会属污染的来源分析8 1 2 8 研究展望1 0 1 3 技术路线和研究方法1 0 2 样品采集和分析方法l2 2 1 研究f x 概况1 2 2 1 1白然地州概况12 2 1 2 社会经济概7 兑l3 2 2 研究区选择与研究对象界定1 4 2 2 1 研究区选择1 4 2 2 2 城r i 灰尘概念的界定1 4 2 3 样品采集j 置备1 4 2 3 1样品采集1 4 2 3 2 样品置备l5 2 。4 实验分析方法16 2 4 1 灰尘量测定16 2 4 2化学元素的分析与测定16 2 5 数学分析方法16 2 5 1数理统计分析方法1 6 2 5 2 模糊数值分析方法1 6 2 5 3 应用软件16 3 金华城市灰尘重金属空间分布规律1 7 3 1城市灰尘重金属元素分布特征17 3 1 1 城市灰尘重金属含量统计分析1 7 3 1 2 城市灰尘重金属的窄问变异特征1 8 3 1 3 基于空间变异分析理论的分布规律1 9 3 2 模糊集理论2 0 3 2 1 隶属度2 1 3 2 2 贴近度2 1 v 2 2 2 3 2 3 2 3 ! ；2 ! ；9 61 6 5 6 6 6 7 6 8 6 9 7 0 7 l 7 2 7 3 7 4 7 5 7 6 7 7 7 8 附求o + 蕈金属z n 和n i 川似度分布表7 9 攻读学位期f i i j 耳义得的研究成果8 0 敛谢6l 浙江帅范大学学位论文独创性卢明6 2 学化论文使用授权声明6 2 v l 1 1 选题依据与研究意义 1绪论 随着全球经济。体化和文化多己化的快速发展，城市中的环境、人口、能源、 资源等问题也变得h 益尖锐。高度城市化的结果使得城市化已经成为环境变异的 核心因素。随着我困城l j 化进程的推进，是使城市中的人门流、物质流、能最流 和信息流在城市内高速循环运行并产生摩擦。其形而效应是人口与经济高速聚 集，物质高消费和生活高水平；其负嘶效应足随若城市的膨胀，良 f 1 减少、热岛 效应、环境污染等，所以城1 1 f 化所带水的i u j 题：良卜h 减少、热岛效应、环境污染 等一系列尘态环境问题，已经成为我i 卅城f 订生念环境系统健康的、可持续发展的 阻力。具体表现有：某世j 人为因素相关性较大的几索( p b 、c u 等) ，和对生命 有危害的元素( c d 和h g 等) ，这些元素都任城f i j 的大气环境、表层土壤和街道 灰尘中集中呈现，并表现i j 定的规律阽，如与城市舰模等综合凶素呈相关关系， 并表现为空j 日j 聚集中心向【jl j 删递减的地球化学异常变化现象，将持续地对城市生 态环境产生极人的影响。所以，当日订我闺城r i j 化进程中必须及时发现城市生态环 境方面出现的问题并寻求有效的治理途径使经济与环境和凿发展。 在城市环境研究中，研究工作者的主要研究对象一般都集中水、大气颗粒物、 土壤环境。对城市灰尘和灰尘重金属的研究可以反应出当地的环境信息l l 】。目前， 城市灰尘已成为地表分布最广泛的污染物载体之一1 2 。3 】，研究发现，通过大气采 样技术很难检测到交通行为所产生的污染物颗粒，是因为交通行为所产生的污染 物颗粒在大气中停留的时问很短【4 j ；在目前的城市地区基本都是占相当大比例的 不透水地面，因为受到频繁的人为因素的影响，城市上壤以绿地客土为主，所以 在这样的情况下，城市土壤很难真实地反映城市区域的污染情况。城市灰尘所具 有的环境特性，首先分布范围广，然后代表性强、再就足采样方便、最后就是与 非点源污染联系紧密，因此，在对城市灰：企的研究中，能全面系统地反映区域坏 1 绪论 境的总体状况，将成为城市生态环境研究的一个新切入点【5 】。 经济和文化的快速发展的产物就是城市的发展，在发展的同时，也将大量污 染物带入到城市环境中，且这些污染物在城市环境中不断的累积，然后通过水体、 大气或食物链等媒介威胁人类健康。有研究表明，在有些地区因为有p b 冶炼厂， 导致周边地区儿章的血铅含量在5 年内增加了近5 倍【刚。与其他污染物相比，重 会属其来源广泛、范围广、形式多样、转化复杂、修复难，关键是对生念环境和 人体健康自极大的危害，在城市环境研究中受到广泛地关注。在对一些城市的重 金属调查研究中，发现不同城市都存在不同程度的重会属污染1 7 】【8 j 。因此，进行 对城市狄尘重金属的研究有助于协调人与自然的生念平衡关系。 城i f f 十壤足城市环境要素的重要组成部分，研究结果湿示：居民生活和工业 牛产所产生的污水、固体废弃物等各方面的9 0 的污染物被城市土壤接纳i9 1 ， 所以城市土壤呵以作为一个能有效反映城市环境污染状况的重要指标【1 0 1 。与此 相比较下，除城市土壤外，城市灰尘作为城i f i 环境中重会属的主要赋存介质。赋 存伍城市扶尘中的重金属污染物，通过大气沉降等方式进入到地表环境中，并对 其的生物地球化学循环造成负【“i 影响j 。经过对相关文献的总结发现，就是幽内 有火城市灰伞重会属的研究主要集中特大或者省会城市如上海、北京、成都，西 安等，相反埘地级市和矿产城市的研究就相当少。本文研究的城市是浙汀省中部 地| 又：的会华市，会华市处于金衢衙地东段，矿产资源比较= # 富，其中石灰石资源 尤为r 十富，城市产业结构中水泥建材业发达，工业的能源以煤为t ，且城市居民 生活的主要燃料也是煤，加上丘陵盆地大环境，所以金华市以t s p 污染为主。 金华城市大气环境中的污染物在所在的自然地理条件等因素共同作用下，表现为 在冬季逆温出现频率较高的情况下，污染物排入大气后不易稀释扩散，最终造成 近地面累积。因此对金华城市灰尘重金属空i 日j 分布规律的研究是十分具有价值 的。 1 绪论 1 2 国内外研究现状 1 2 1 城市灰尘概念的提出与发展 在上世纪7 0 年代，在自然杂志上出现了对城市灰尘的论文“城市街道 灰尘中的铅”，这是关于城市灰尘最早的研究，城市灰尘被表述为“u r b a ns t r e e t d u s t ”。在城市化快速发展的进程中，城市环境污染的程度不断加剧，这样使得 人们丌始关注城市狄令的污染，随之城巾灰尘研究丌始重视起来。在罔外，不同 国家、4 i 州城巾丌展了不同程度的城i h 灰尘环境污染勘佥，其研究对缘主要集中 于街道灰尘( s t r e e td u s t ) 、道路灰尘( r o a dd u s t ) 、土壤狄7 - ( s o i ld u s t ) 等，并以研究 城市不同区域灰伞巾的颗粒物和晕金属为主要内容，沦述了不同功能区城市灰尘 的作用及危害。 2 0l f l ：多49 0 年代，我阳也j i ：始了城市灰? 兮研究，由r 困内环境影向和学术领 域对城f ，灰尘环境污染认识程度f i 够，关于城i l ，灰尘研究方面的成果较少。在研 究中埘城市灰尘的秆! ；【念和研究对缘没有统一认谚 ，在术语表达和研究内容存在巨 人差异，不r 4 的学肯对“城h 灰令”概念有黄不h 的表达，例如“城市尘十”、 “街道狄尘”、“街道沉杉：物”、“道路狄尘”等，定义f i 统一。直到近些年来， 两安、北京、上海、沈刚、成都、重庆陆续，下展了对城巾灰尘研究调查，对城市 灰尘研究对象才有了一个大致统的研究范围。 2 0 0 3 年，朱礼学对城市狄尘的定义进行了补充，认为城市尘土足指附着于 城市地面附着物或建筑物的裸露面等上的，未被同化粘结易于被阿水、地表径流 及大气带动、运移和飘浮的粒径小于2 0 目的固体颗粒物【1 2 】。2 0 0 4 年，杜佩轩等 人全面系统地提出了城市灰尘的概念和研究内容，并指出城市灰尘是指粒径小 于2 0 目，分散于城市不同区域( 位置、功能区) 表面同体颗粒物【13 1 。随着，城市 灰尘研究的深入发展，不同学者如刚晖f 1 4 】，常静1 等人从多角度在前辈研究的基 础上对城市灰尘的定义和研究内容进行完善。 1 绪论 1 2 2 城市灰尘物化性质 1 2 2 1 粒径划分及组成 城市灰尘的粒径不同，其物理性质、化学性质、环境学性质就有本质的差别， 对人体和环境造成危害的程度就不同。因此，城市灰尘的粒径研究是一个重要 的课题。杜佩轩等人以西安市为例，将城市灰尘分为不同的粒径，其质量分数分 别为：大于2 0 目基本为零；2 0 3 0 月占1 3 5 4 ：3 0 5 0 目占2 3 0 0 ；5 0 8 0 目占 1 4 0 4 ；8 0 1 0 0 目占1 0 4 0 ；1 0 0 1 2 0 目占5 5 2 ；1 2 0 1 4 0 目占3 0 2 ；1 4 0 1 6 0 目占7 9 0 ；1 6 0 1 8 0 目占1 7 4 ；1 8 0 2 0 0 目占7 5 2 ；小于2 0 0 日占11 9 8 ， 狄尘粒径基本都小于l m m ，很容易在外力作用下扬起、沉降、扬起、沉降往复 交脊循环，形成大气颗粒污染物，对人体和环境造成严重危害l ”j 。目自仃研究基 本集中于分析小于某一粒径值，一般都分四个类，分别是：研究分析重会属含量 颗粒物，用2 4 0 目( 6 3g m ) 筛选；研究分析重金属的总量和赋存形念，用1 2 0 目( 1 2 51 t m ) 筛选；研究分析有机质，用6 5 目( 文教区 居民区 交通区 园区1 2 7 】。 国内外学者在对气候变化和人为因素共同影响的情况下，研究发现城市灰尘 中重金属的浓度值或积累量会随着时i u j 发生变化。上海城市灰尘中重金属的含量 总体上呈现出冬春季较高，夏秋季较低的分布特征【2 引，环境载体中铅含量的季 节性变化导致儿章血铅含量出现季节性变化【2 9 1 。c h o n 掣3 0 1 对首尔卫星城镇研究 6 1绪论 表明，雨季过后灰尘重金属含量有减小的趋势，尤其污染较重的地区下降更为 显。 1 2 4 有机物 1 2 4 1 多环芳烃( p a h s ) 最近几年，人们丌始关注和研究难降解的有机污染物对环境影响。通过大 研究，有机物多环芳烃( p a h s ) 在城市地区的士壤和灰尘中浓度是不断增加的尤 是中心城区，并具有明显的季节变化和功能区差异。国内，程书波对上海市中 城区地表灰尘样品中p a h s 的分析表明，上海市中心城区地表灰尘中b a h s 累 水平具自明显的季节变化，无论是总量还足单个e a h s 组分均农现出冬季含量 于夏季的特征【3 1 1 。工业区、商业区和交通要道灰尘中r a h s 含晕远远高于其 功能区。幽外，法国巴黎市区农兀1 土壤巾p a h s 含量是灰尘的1 2 3 倍，变化 势足【ljq j 心城区向郊区逐渐递减1 3 2 】。 1 2 4 2c 元素 碳是大气颗卡证物中几种 要寓含兀素之一，它以自机碳o c 、元素碳e c 碳酸盐( 1 c 等形式存在。c c 人多存在于大粒了中，这些大粒子 i 要来源f 自 源和各种灿i 肉的排放【3 3 1 ，对城市灰伞中c 元素的研究有助于分析城市狄尘的 源及影响i 因素。目d 仃，全球碳循环的研究主要集中在湖泊、海洋、陆地生态系 的研究，不过对城市灰尘中c 元素的研究也取得了一些成果。王玮等人通过对 气气溶胶中无机碳和有机碳研究中指出，城市灰尘中的c 元素基本来自于化石燃 料的不完全燃烧，再加上燃煤和燃油使用方式的不同，最终将f i 可避免地向周围 环境排放数量不等的碳1 3 4 1 。陈超对西安市春季大气碳气溶胶变化特征及其影响 因素的相关分析中表明，城市灰尘中t c 与j p 6 含量呈明显正相关，与d ( o 5 ) 呈明 显负相关，与其它指标的有着不明显的相关性，2 0 0 4 年、2 0 0 5 年t c 浓度与p m i o 浓度都呈现出较好的j 下相关性，2 0 0 4 年相关系数为o 7 2 8 ，2 0 0 5 年相关系数为 o 7 5 7 ，反映出西安市春季大气中碳颗粒污染物与p m l 0 污染物有着较为相似的排 放源【3 5 】。 7 1 绪论 1 2 5 城市灰尘的污染效应 从各角度的研究成果中发现，城市狄尘对城市环境的破坏是隐蔽的、潜在的、 长期的，而城市灰尘中的颗粒物对人体的危害则是直接的，有时甚至是致命的。 城市灰尘的污染效应有两个方面：第一就是城市灰尘自身，第二就是灰尘随携带 的有毒有害重金属，这样双重作用下增强了城市灰尘的危害性。城市灰尘污染不 仅具有点线而的污染特征，而且污染物质组成复杂，再加上灰尘颗粒的迁移转化 性，又增强了城市灰尘的循环污染效应。 1 2 6 城市灰尘的迁移转化机理 城市狄尘迁移演化机理是指城市狄尘迁移演化模式的探索研究，城市灰尘以 不同的来源介入城市环境中，又以不同形式在城市环境中迁移循环、演变消失。 弄清城市狄! 企迁移演化机理，有助于寻求在最好的时空范r 习内，进行城市狄尘污 染的灾害预警和防治。 在城市灰? 垒的动态研究中主要是通过定性的描述来研究城市地表灰尘迁移 转化。杜佩轩研究发现：城市灰尘颗粒物的主要搬运介质为大气；城i l f 灰? 兮颗粒 物发生搬运的丰要地质营力为风，其中核一t l , 搬运是机械搬运【3 6 1 。而使灰尘发生 沉积的地质营力则主要是重力和m 水。风的搬运及沉积的方式可分为三种：滚动、 跳跃和悬浮方式。 污染物在城市大气一灰尘一水体植物体系内的迁移转化研究足当日，j 研究 的重点问题之一。e s p i n o s a 等1 3 7 1 分析了植物叶片和大气灰尘中重金属的含量，结 果发现，叶片和大气颗粒物中f e 和c u 元素含量具有显著相关性。o l i v a 和 e s p i n o s a 3 8 1 的研究结果也比较一致，植物中c u 含量与表土和大气中的含量具有 直接相关性。 1 2 7 城市灰尘重金属污染的来源分析 目前对城市灰尘重金属来源分析，根据重金属所处功能分区，采用定性分析 揭示其来源。庞博等以南京不同区块为例，分别对叶面尘和地表尘中贵金属的来 源进行分析，他们认为c r 、p b 、z n 、c u 的来源最为相似，即主要来自交通、工 业等外源输入【2 4 】。周丌胜，潘尤虎等对城市街道环境中的镉来源进行分析，他 们认为废弃物的焚烧、建筑涂层脱落和墙面维修、电镀金属腐蚀以及公园土壤中 8 i绪沦 长期使用含镉肥料都会引起表土镉的堆积，镉含量高值多出现在机动车流量大、 居住人口相对密集的区域【1 9 】。王丽丽，刘敏等以上海中心城区为研究区域，将 中心城区划分为不同功能区块，在不同功能区块中以地表灰尘重金属z n 、c r 、 p b 为研究对象，总结出各功能区重会属含量差异明显。其中，商业区和工业区 z n 、c r 含量最高，而居民区p b 含量最蒯”j 。刘永伟等对深圳市工业污染源重 金属排放进行特征分析，结果表明近1 0 年深圳市工业污染源重会属等标污染负 荷大小排序为c r 6 + c d p b h g a s l 4 引。黄丽等对西安城市公园狄尘重金属污染 及其风险进行评价，对西安市市区、阴郊不同区域公园灰尘中的重金属进行测试 分析。测试分析结果显示，灰尘中重盒属元素的含量主要与区域的工业分析j 有关， 同时也受到其他污染源的影响1 4 1 i 。史必民，下建辉对成阳市街道狄尘。重会属污 染进行研究，结果表明街道灰尘重金属已素污染在窄i h j j ：存在较大的差异性， c u 的污染浓度最高。分析主要原因足附近有电线厂等企业，可能对c u 的含量贡 献较大；c d 和p b 的污染程度较轻，其中c d 和p b 浓度较多的地方，原冈可能 是处在工业区并且有较多的货车通过1 4 2 1 。张菊肘卜海城市街道灰尘重金属钳污 染现状进行分析，她认为城区主要地段铅含毽超标的主要水源足汽车尾气，集中 在汽年客运总站和车流量密集区域1 4 3 1 。l e e 等研究表明，在韩国首尔地表灰尘中 2 0 6 p b 与2 0 7 p b 的比值范围为1 1 4 1 9 1 1 6 8 1 ，平均值为1 1 5 7 6 0 0 0 6 8 ，说明首尔 地表狄尘中的p b 主要米源于工业污染源，而不是含铅汽油1 4 4 1 。在定量分析方面， 同化素分析技术近年来被逐渐应用于灰尘蕈金属判源分析1 4 引。由以上研究得出 p b 、z n 、c u 、c r 、m n 、c d 的污染来源( 见表1 1 ) 。 表1 1 不同污染源排放的主要重金属 t a b l e1 1m a i nm e t a l sd i s c h a r g e db yd i f f e r e n tp o l l u t i o ns o u r c e s 9 1 绪论 1 2 8 研究展望 在城市化和城乡一体化的背景下，城市灰尘重金属研究将一直会成为城市环 境研究的重要内容。目前，国内外对城市灰尘重金属的来源，重金属空间分布等 方面取得了许多成果，在今后的研究中，尤其是在新的科技水平的作用下，城市 灰尘重金属的研究更注重一下几个方面： ( 1 ) 注重新技术和新算法的应用。 ( 2 ) 城市狄尘重金属不同时空领域分布的研究。城市灰尘重金属研究不仅 各区域的局部研究，还包括城f 仃与城市之间，城乡之问，甚至是更大窄问尺度的 研究，城市灰尘重金属还带有时问序列的变化特征。研究城巾灰尘重金属的时空 变化特征和演变规律，有利于在最佳的时i 日j 最佳的地点制定最佳的研究方案和研 究计划，对城市环境研究具有重要意义。 ( 3 ) 有关城市灰尘重会属来源研究中，多采用定性分析，而定量分析i 艮少。 在以后的研究中应多采用定量分析。 1 3 技术路线和研究方法 本文技术路线：绘制野外调查图，野外实地渊查，确认采样点，精密取样， 实验室处理，数据分析研究。研究方法：定性分析与定量汁算相结合的方法。( 见 图1 1 ) 。 1 0 1绪论 图1 1 技术路线图 f i g 1 1 t e c h n o l o g yr o a d m a p 2 1 研究区概况 2 1 1自然地理概况 2 样品采集和分析方法 金华市地处浙汀的中部腹地，界于东经1 1 9 0 1 4 1 2 ( ) 0 4 6 ，北纬2 8 0 3 2 2 9 0 4 l7 。 东邻台州，南毗丽水，西连衢州，北接绍兴、杭州。 2 1 1 1 地形地貌 金华地处余衢衙地东段，为浙中丘陵偷地地区，地势南北高、中部低。“三 m f 环山央- - ) w i ，衙地错落涵三江”是金华地貌的基本特i 1 f 。境内千米以上的上峰 有2 0 8 座。位于武义j 遂吕交界处的乍头i i i 一卜峰，海拔1 5 6 0 2 m ，为全j i ，最高峰。 境内山地以5 0 0 1 0 0 0 m 低为主，分布在南北两侧，【i j 地9 , j 侧散布起伏相对和 缓的丘陵，以江山一绍兴断裂带为界又分为北部丘陵和巾部丘陵。 2 1 1 2 气候 金华气候属亚热带季风气候，四季分明，年温适中，热量丰富，雨量较多， 有明显干、湿两季。春早秋短，夏季长而炎热，冬季光温瓦补。俞地小气候多样， 有一定垂直差异。灾害性天气频繁。年主导风向为东北偏东风。2 0 0 8 年平均气 温1 8 5 ，全年降水量普遍偏少，总降水量在1 3 7 3 9 m m ，年r 照时数1 7 9 0 8h 。 2 1 1 3 各种资源 市域内江河分属钱塘江、瓯江、曹娥江、椒江3 大水系，流域面积分别为 9 3 3 2 7 3 k m 2 、9 4 9 7 1 k m 2 、3 4 1 6 k m 2 和2 9 3 9 6 k m 2 ，分别占全市江河总面积的 8 5 4 9 、8 6 9 、3 1 3 和2 6 9 。集雨面积在1 0 0k m 2 以上的江溪有4 0 多条。 境内发现的矿产5 0 余种，可供丌发利用的有3 2 种。矿产以非金属居多，其中以 萤石储量最为丰富，是国内主要产地之一，总储量在3 0 0 0 万吨。其次为石灰岩， 2 样品采集和分析方法 储量约为2 亿吨。金华九龙山1 2 1 岩矿储量0 8 亿吨。金华市优势矿产有萤石、 水泥用灰岩、饰面用花岗岩、建筑石料、钾长石、矿泉水、地热水等。 2 1 2 社会经济概况 金华是浙中商业、会融、文化的中心和重要物资集散地，机械、电子、医药、 精细化工、小商品产业发达，商贸繁荣，以金华i ，区为内核的城市群已形成“半 小时交通圈”。 2 1 2 1 综合概述 会华市2 0 0 8 年实现生产总值( g d p ) 1 6 8 1 8 5 亿元，按呵比价