重庆市主城区降水中重金属含量及其沉降量

【摘要】重金属具有高毒性和持久毒性,可经过食物链传递进入人体,并在人体内长期积累,对人体健康造成极大的危害。重金属广泛分布于环境中,大气中重金属主要以颗粒态形式存在,一方面可以通过呼吸系统进入人体,损害人体健康,另一方面也可以通过干湿沉降的方式,大量地、持续地沉降到地表环境中,对生态系统造成持久性的负面影响。研究指出,大气中具有生物毒性的重金属是通过湿沉降净化机制消除的,所以对大气重金属湿沉降研究意义重大。国外很早就开展了大气重金属湿沉降的研究,并已形成相当完善的监测体系,如AMAP、EMEP、HelsinkiCommission和OSPARCommission等都已对大气重金属进行了长期大量的监测工作。国内对降水重金属研究也有报道,但仍未建立起长期的、系统的监测体系。重庆市是西南地区重要的工业城市,成为直辖市以来,经济高速发展,能源消耗逐渐增加。另外,重庆地形以山地和丘陵为主,常年无风或者微风,大气稳定度高,重金属污染物难以扩散,易造成局部大气重金属污染。因此,系统长期监测降水重金属,对探索重庆降水重金属的污染特征和来源以及对城市生态系统的影响具有十分重要的意义。本文以重庆主城区为研究对象,根据重庆市主城区地理分布特点以及受人为活动影响的程度,选取3个代表性监测采样点,即位于主城区中心的南岸(NA)、位于主城区远郊的北碚(BB)和位于主城区边缘的缙云山(JY),利用自动采样器收集降水样品,持续一年,系统地监测降水中汞及其他13种重金属的含量,并估算重金属的沉降量,结果如下：(1)研究期间(2011年12月-2012年11月),重庆市主城区降雨量平均值为797.4mm,pH值变化范围在2.95-7.70间,酸雨频率高;电导率的变化范围为6.9-509μS,降雨量是电导率变化的重要影响因素；JY和BB采样点的阴阳离子组成结构非常相似,Cl-在主要离子中比例最高,其次是SO42-离子,而NA采样点的阴阳离子中SO42-占的比例最大,为27.66%。(2)重庆市主城区降水重金属浓度较高,其中汞(THg)和甲基汞(MeHg)的加权体积平均(VMW)浓度分别为38.25ng·L-1和0.58ng·L-1,Pb的VMW浓度为37.94μg·L-1,Cd的VMW浓度为0.55μg·L-1,均明显高于北美等地的测定数据以及我国环境背景值。重庆市主城区降水重金属浓度有明显的季节变化,大部分重金属在冬季秋季出现较大浓度,在春季夏季出现较小浓度,重金属浓度空间差异不明显。从相关性分析可知,各重金属浓度都与降雨量呈负相关关系。(3)重庆市主城区降水中重金属的沉降量差异较大。其中,Zn和Fe年沉降量较大,分别为76.26mg·(m2·a)-1和73.03mg·(m2·a)-1,而Hg的年沉降量最小,为30.50μg·(m2·a)-1,与国内外其他地区的研究结果相比,重庆市主城区降水中重金属的沉降量较大。重金属沉降量有明显的季节变化,大部分重金属在春季夏季出现较大沉降量,在冬季秋季出现较小沉降量,与降水重金属浓度的季节变化相反,另外,重金属沉降量空间差异不明显。(4)通过引入富集因子计算分析,Fe、Mn、V和Co的富集因子都小于10,其余都是富集因子大于10的重金属,且占本研究的大部分,Cu、Pb、Zn、Cd、Ag、As、Se和Hg的富集因子都大于100,其中,Cd和Se的富集因子都超过1000,分别为1740和4133,受人为活动影响非常明显。(5)主成分分析表明重庆市主城区降水重金属沉降量可能与本地区煤炭燃烧、汽车尾气排放以及垃圾填埋和焚烧有关,另外,通过后向轨迹模型(HYSPLIT4)显示,到达重庆市的气流大多都来自大型城市以及污染地区,所以来自这些地区的大气气流团也可能是重庆市主城区降水重金属的重要来源。此外,本研究以后工作重点应放在大气重金属干沉降量上,通过选择合适的大气干沉降计算模型,来估测重庆市重金属的干沉降通量,从而为完善全球重金属的生物地球化学循环机制做出贡献。
【作者】彭玉龙；
【导师】王定勇；
【作者基本信息】西南大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】降水；重金属；富集因子；主成分分析；轨迹分析；

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