城市灰尘地球化学研究进展
环境磁学在城市大气降尘污染监测中的应用
环境磁学 第8 组
2、揭示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化 2.1.2 线型空间——街道、公路等
(Adrian R .2003)
环境磁学 第8 组
3、辨别城市大气污染降尘中磁性矿物的来源 原理：表降尘矿物含量的磁学参数与空气污染物浓度的时间变 化对比。
兰州市、乌鲁木齐有供暖期，污染物的磁性矿物主要为人为 源的烟煤燃烧灰尘携带。
征来识别主要磁性矿物。
环境磁学 第8 组
2、揭示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化 2.1 时间变化 2.1.1 年际变化
环境磁学 第8 组
2、揭示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化
2.1 时间变化 2.1.1 年内变化
（吕安琪，2015） （许淑婧，2014）
（张鹏，2009）
环境磁学 第8 组
2、揭示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化 2.1.2 面型空间——功能区为主
（乔庆庆，2示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化
化工厂，1,2,4号 钢铁厂、火力发电厂，6-11号 居民区（桃浦村），3，5号
环境磁学 第8 组
2、揭示城市大气污染降尘中磁性矿物的时空变化 2.1.2 面型空间
χARM ：通过给样品施加一个交变场(e.g.,AF =~100 mT) 再叠加一 个小的直流场(e.g.,DC =~50T)，可以获得样品的非磁滞剩磁 （ARM）。ARM 的大小与直流偏转场成比例，因此经常以ARM的磁 化率形式(ARM=ARM/DC bias field)出现。
HIRM：硬磁,=[(SIRM+IRM-300mT)/2]/mass(mass代表质量),可用来 检测高矫顽力磁性矿物（如赤铁矿和针铁矿）的浓度。
我国环境地质研究进展
１ 目前存 在 的主要环 境地质 问题
随着 城 市地 下 工程 的 发展 ， 由此 而产 生 一系 列环 境 地质 问题 ，主要 有 ：地 面变 形 、洞室 围岩 失稳 、地
下水 环境 变 异和 地质 生 态环 境 恶化 等环 境 工 程地 质 问题 。与 世界 上经 济 发达 的 国家 相 比，我 国较 严重 的环
资源 化 ，并进 行 人 工 回灌 ，这 是用 于 防止 地 面沉 降 ，增 加 地下 水 开采量 的最 积极 措施 。
在 国 内一些 以矿业 开采 为 主 的城 市 ，由于 采矿 引起 的环 境地 质 问题 也 日趋 严重 ，常 见 的环境 地质 问题 有 ：三废 污 染 ，洞井 塌 方 ， 冒顶 ，片帮 ，鼓底 ，岩爆 ，高温 ，突 水 ，滑坡 ，泥 石流 ，沙 漠化 ，盐 碱化 ，水 土流 失 ，地 方病 ，煤 层 自燃 等 。针对 矿 山开采 愈 趋严 重 的环 境地 质 问题 ，主 要 的防 治措 施 为 ：矿 山建 设前 的地 质 勘探 工 作质 量好 坏 是决 定矿 山地质 灾 害 发 生 的一个 前提 条 件 ，采 空 区 和岩 溶塌 陷区要及 时 回填 ，应 用高 新 科学 技 术 ，加 强矿 山生态 环 境与 地 质 灾害 动态 监 测 是避 免人 员伤 亡 和减 少 经济 损 失 的重要 环节 。矿 区环 境 保护 必 须和 提 高矿 山经 济技 术 效 益 结合 起 来 ，才 能 取得 更好 的 效果 ，矿 井水 的综 合利 用 和矿 区地 下 水 的排 供 结合 ，统 筹规 划 ，既 能有 效 的保 护 水资 源又 减 少 了矿井 的排水 费 用 ，只要 在水 质保 护 或处 理上 投 入适 当工 作 ，矿坑 水 的利 用则 在经 济 上 是合 理 的 ，矿 井 水 资源化 工 作 已引起广 泛 重视 ，进 行煤 矿 的综合 开
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展一、本文概述在过去的十年中，我国非传统稳定同位素地球化学研究取得了显著的进展，不仅在理论探索上取得了重大突破，还在实际应用中发挥了重要作用。
非传统稳定同位素，如硼、锌、镁等同位素，在地球化学领域的应用逐渐受到重视，为研究地球物质循环、生态环境变化、气候变化等科学问题提供了新的视角和工具。
本文将对近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的进展进行全面的概述和梳理。
我们将介绍非传统稳定同位素地球化学的基本概念和研究意义，阐述其在地球科学研究中的重要性。
我们将从研究方法和技术手段的角度，介绍我国在这一领域取得的创新性成果和突破。
我们还将探讨非传统稳定同位素在地球化学各个分支领域中的应用，如地壳演化、地幔动力学、海洋化学、生物地球化学等，展示其在解决实际问题中的潜力和价值。
我们将总结近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的成果和经验，展望未来的研究方向和前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，非传统稳定同位素地球化学将在地球科学研究中发挥越来越重要的作用，为我国地球科学事业的发展做出更大的贡献。
二、非传统稳定同位素地球化学的理论基础与技术方法非传统稳定同位素地球化学作为地球科学的一个分支，主要研究非传统稳定同位素（如锂、镁、硅、铁等元素的同位素）在地球系统中的分布、行为及其变化，从而揭示地球的形成、演化及环境变迁等科学问题。
其理论基础主要建立在大质量分馏理论、同位素地球化学平衡及同位素分馏动力学之上。
大质量分馏理论是指同位素之间由于质量差异导致的物理和化学行为的差异，这是非传统稳定同位素研究的基础。
同位素地球化学平衡则是指在一定条件下，同位素之间达到动态平衡，其比值反映了地球化学过程的信息。
同位素分馏动力学则关注同位素分馏过程中速率的变化，为理解地球化学过程的机制提供了重要线索。
在技术方法上，非传统稳定同位素地球化学主要依赖于高精度的同位素分析技术，如多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）等。
城市环境近地表大气尘研究的意义及进展
城 市环 境 近 地 表 大气 尘研 究 的意 义 及 进 展
施 泽 明 倪 师 军 张成 江
（ 都理 工 大学地球 化 学 系 ，四川 成都 ６ ０ ５ ） 成 １ ０ ９
摘 要 ：近 地 表 大 气 尘 采 集 于 人 的平 均 呼 吸高 度 ，是 较 长 时 间 累积 的 大 气 颗 粒 物 和 地 表 扬 尘 的 混 合 物 ，通 过 化 学 成 分 、矿 物 组 成 、粒 度 分 析 ，可 直 接 获 取 对 人 体 健 康 的 影 响 因素 ，是 小 区 域 及 城 市 环 境 元 素 迁 移 转 化 研 究 的 重 要 介 质 ，它 补 充 了 大气 污 染 ０ ５ｍ 高 度 梯 度 上 的 研 究 ，对 城 市 环 ～
境 的 治 理 、城 市 建 设 的 规 划 和 元 素 在 城 市 生 态 环 境 中迁 移 转 化 机 理 的 研 究 有 着 十 分 重 要 的 意 义 。 关 键 词 ：近 地 表 大 气 尘 ；城 市 环 境 ；大 气 颗 粒 物 ；环 境 健康 效 应
中图 分 类 号 ：Ｘ ５ ３ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
侧 重于 Ｐ ２ ５ Ｍ ． ，亚 微米 （ ０ １ 。ｍ） ，甚至超 细 的颗 粒 （ ｍ） ］ ｎ ［ 。研究 内容 主要 集 中在 颗 粒 物 的物 ９
维普资讯
广 东微 量 元 素 科 学 Ｇ ＵＡＮ Ｄ Ｇ ＷＥ ＬＡＮ Ｙ ＮＳ Ｋ Ｘ Ｅ Ｇ ０Ｎ ＩＩ Ｇ ＵＡ Ｕ Ｅ Ｕ
第 １卷第 ２ ４ 期
１ ２ ２ 样 品的处理 ．． 烯 塑料袋 送样 分析 。
将采 集 的样 品在 室 内用 尼龙 筛 过 ２ ０目，用 四分法 取 出约 １ ，装入 聚 乙 ０ ０ｇ
目前 对 城市 大气 环境 的研 究 主要 集 中在 大气 颗 粒 物 （ Ｓ Ｔ Ｐ、Ｐ １ 、Ｐ ２５ 、大气 降尘 及 Ｍ ０ Ｍ ．） 街 道尘 等 ，研究 的主要 内容 有颗 粒物 的化 学 组 成 、物 理 化 学 特 性 、存 在状 态 及其 在 大 气 中 的变 化 、时空分 布规 律 、来 源识 别 等 。而大气 颗粒 物 采 样高 度 通 常为 １ 以上 ，大气 降 尘 的采 ０ｍ ３ ］ 样 高度通 常 为 ５ｍ 以上 ］ ，街道尘 为 地表 采集 ，从地 表到 ５ｍ 的高 度 梯度 上研 究 甚少 。１ ５ｍ ． 是 人 的平 均 呼吸 高度 ，与人 体健 康直 接 相 关 的 １ ５ｍ 高 左 右 的近 地 表 大气 尘 目前很 少 有 人 做 过 ．
大气降尘研究进展及展望
第24卷第2期干旱区资源与环境Vo.l24N o.2 2010年2月Journal ofA rid Land Resources and Environment Feb.2010文章编号:1003-7578(2010)02-102-08大气降尘研究进展及展望*李晋昌1,董治宝2(1.山西大学黄土高原研究所,太原030006;2.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,兰州730000)提要:地表起尘和大气降尘在大气圈、陆地表面和海洋间的物理和生物化学交换过程中起着重要作用,该交换过程从地质历史时期以来一直延续至今。
对大气降尘的研究具有重要的理论和实践意义。
在阐述了大气粉尘的形成、传输、沉降机制及理化特征的基础上,着重论述了大气粉尘的源区、降尘的时空分布、环境效应及与黄土堆积的关系等,并提出了目前大气降尘研究存在的问题及研究展望。
关键词:大气降尘;沉降机制;理化特征;时空分布;环境效应中图分类号:P445+.4文献标识码:A地壳表层物质在不同风力条件下以不同的运动方式搬运,其中长期悬浮的细颗粒物构成大气气溶胶的组分,而依靠重力自然沉降于地面的粉尘则称为大气降尘,其粒径多在350L m以下。
从地球系统角度出发,地表起尘和大气降尘在大气圈、陆地表面和海洋间的物理和生物化学交换过程中起着重要作用,该交换过程从地质历史时期以来一直延续至今[1]。
通过对现代大气降尘的监测研究,可以正确认识降尘的强度、性质、组成、沉降速率等表象,进而推断其源地、运移路径和方式[2],明确地气系统物质交换的机制、数量及其在全球变化中的作用,另外,对降尘过程以及降落物研究无论对正确认识黄土的堆积和演化,或者人类活动对干旱区沙漠化的影响均有重要的理论和实践意义[3]。
沙尘天气日数更多反映的是风沙活动持续时间[4],与其相比,降尘量可以更准确地反映风沙活动强度。
降尘过程具有突发性,如强沙尘暴事件,但更主要的表现为长期性和渐缓性。
依据降落时能见度的大小,大气降尘可以分为沙尘天气降尘和非沙尘天气降尘,前者包括沙尘暴、扬沙和浮尘天气降尘;依据降落时风力的大小,可以分为大风降尘和无风降尘;依据降落时的降水状况,可以分为干降尘和湿降尘。
矿山地球化学和环境地球化学效应研究进展
矿山地球化学和环境地球化学效应研究进展[摘要]本文主要介绍采矿活动对矿区周围水体及水系沉积物中重金属含量的影响、矿区周围土壤重金属污染的地球化学特征以及表生条件下重金属元素迁移转化途径和规律的相关国内外研究现状。
[关键字]矿山地球化学环境矿业在我国经济中占有很大的比重，为我国的经济发展作出了巨大的贡献”在矿山开采和选矿过程中产生的大量废石和尾矿不仅占用耕地，还产生含有害重金属的酸性或碱性排水，带来了严重的环境污染。
据1998年不完全统计，我国金属矿山在地面积存的尾矿已达40多亿吨，并以每年约2×108吨的速度在增长（蔡嗣经，杨鹏，2000）。
近十几年国内外地球化学在矿山环境方面的研究主要集中在矿区、城市周围及道路两侧由于自然的和人为的因素造成土壤环境、水体、生态环境污染和破坏等方面，尤其采矿活动引起的土壤重金属的污染（王亚平等，1998，2000）。
1 采矿活动对矿区周围水体和水系沉积物中重金属含量的影响研究R.P.Borba等（2002）对巴西Iron Quadrangle矿区周围三条河的水、沉积物和风化金矿化岩石中砷的地球化学分布进行了研究，发现水和沉积物中As的最高浓度出现在矿区附近，在表层水中最高可达300ug/kg，水系沉积物中As的含量在20～4000mg/kg之间，通过就地对黄铁矿和毒砂的风化过程取样研究，与矿石堆积风化相关的As的迁移可以追踪到一些已关闭的金矿。
As主要吸附在针铁矿上，最终释放进地表水和地下水，这个过程相当于产生大量As污染的矿井废水。
河流沉积物和尾矿堆样品的淋滤过程显示，样品中最大释放量为初始As总量的1～4%。
Claudia Herr和N.F.Gray（1997）研究了爱尔兰Avoca矿区废弃硫磺和铜矿石产生的酸性排水（AMD）对Avoca河的污染，发现在沉积物中Zn的吸附和解吸附过程中pH扮演了重要角色，当AMD排入时，Zn主要以溶解态存在于河水之中，河流沉积物中的Zn浓度低于背景值，其它重金属元素含量也不高，但当在距矿区下游7公里的一个肥料厂的排水导致河水pH升高时，河水中金属元素产生沉淀，混合区沉积物中Cu和Fe的含量明显增加，Cu的分离主要是共沉积作用。
城市灰尘重金属污染特征及生态危害评价
城市灰尘重金属污染特征及生态危害评价李凤全,潘虹梅,叶玮,朱丽东,王志刚 (浙江师范大学旅游与资源管理学院地理过程实验室,浙江金华321000)摘要 以金华市城市灰尘为对象,研究了灰尘中重金属污染的特征,并采用富集系数法和潜在生态危害法对灰尘中重金属的生态危害进行了评价。
结果表明,金华市城市灰尘中Pb 、Cu 、Cr 、Z n 的积累最为强烈;重金属在不同功能区的含量差别较大,Pb 、Cu 、Mn 、Z n 、Ni 、V 6种重金属在厂区的含量平均值明显高于其他功能区;窗台灰尘和地表灰尘中的重金属浓度具有明显的差别;富集系数法评价结果显示,样品中以Pb 、Z n 的富集最为强烈,有些样品达到了极强富集;生态危害系数评价表明,各功能区都受到重金属不同程度的污染,重金属生态危害程度依次是厂区>商业区>文教区>居民区>交通区>园区。
关键词 重金属;城市灰尘;污染评价;生态危害中图分类号 X131 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)06-02495-04Specificity of the H eavy M etal Pollution and the E cological H azard in U rb an DustLI F eng 2qu an et al (G eographical Process Lab oratory ,Z hejiang N orm al University ,Jinhua ,Z hejiang 321000)Abstract T he specificity of the heavy m etal pollution in urban dust of Jinhua C ity was studied for the ecological hazards based on the m eth ods of enrich 2m ent factor and potential ecological hazard.T he results sh owed that :the accumulation of Pb ,Cu ,Cr and Z n was the m ost serious ;the concentration of heavy m etals in different d om ains was quiet different and the concentration of Pb ,Cu ,Mn ,Z n ,Ni and V was much higher than other d om ains ;there were obvious differences in the concentration of heavy m etals between dust on surface and w ind ow;according to enrichm ent factor assessm ent ,Pb and Z n were intensively accumulated ;and the potential ecological hazard assessm ent results sh owed that every d om ains were polluted by heavy m etals in s om e degree.T he ecological hazard for the different d om ains was the order of industrial area >business area >sch ool area >residential area >traffic area >garden plot.K ey w ords H eavy m etal contam ination ;Urban dust ;E cological hazard基金项目 浙江省教育厅项目(20060478)。
地球化学技术在环境保护中的应用
地球化学技术在环境保护中的应用在当今社会，环境保护已经成为全球共同关注的重要议题。
随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益严峻，对人类的生存和发展构成了巨大威胁。
为了有效地解决环境问题，各种先进的技术手段不断涌现，其中地球化学技术在环境保护中发挥着越来越重要的作用。
地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
它通过对地球物质的化学成分和化学过程的研究，为我们理解地球的内部结构、地质过程以及环境变化提供了重要的理论基础。
而地球化学技术则是将地球化学的理论和方法应用于实际问题的解决，特别是在环境保护领域，有着广泛的应用。
在土壤污染治理方面，地球化学技术可以帮助我们准确地评估土壤中污染物的种类、含量和分布情况。
通过对土壤样品的化学分析，我们能够了解到重金属、有机物等污染物的存在形态和迁移转化规律，从而为制定有效的治理方案提供依据。
例如，对于重金属污染的土壤，可以利用地球化学技术确定重金属的赋存形态，如可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态等。
不同的赋存形态具有不同的生物有效性和环境风险，根据这些信息，可以选择合适的修复技术，如化学淋洗、固化/稳定化、植物修复等。
在水污染监测和治理中，地球化学技术也发挥着关键作用。
水中的污染物种类繁多，包括重金属离子、有机污染物、营养盐等。
地球化学技术可以通过对水样的分析，确定污染物的来源和迁移路径。
例如，利用同位素示踪技术，可以追踪水中污染物的来源，判断是来自工业废水排放、农业面源污染还是生活污水。
同时，地球化学技术还可以用于评估水体的自净能力，为水污染的治理和水资源的保护提供科学依据。
在大气污染研究中，地球化学技术同样不可或缺。
大气中的污染物如颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等，其来源和形成机制都与地球化学过程密切相关。
通过对大气颗粒物的化学组成分析，可以了解其来源，如工业排放、交通尾气、扬尘等。
此外，地球化学技术还可以用于研究大气污染物在大气中的化学反应和迁移转化过程，为大气污染的控制和治理提供理论支持。
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2. 1 城市灰尘物化特征 2. 1. 1 粒径划分及特征
目前国内外的研究对于城市灰尘粒径的划分没
有统一的标准 ,不利于各研究结果进行对比 ,并最终 影响对灰尘中污染物作出恰当的评价 。目前的研究 大多分析小于某一粒径的城市灰尘 :颗粒物过 35目 ( < 500 μm )用于研究 pH 和粒度 ; 过 65 目 ( < 250 μm )用于分析有机质 ;过 120目 ( < 125μm )用于分 析重金属的总量和赋存形态 ;过 240 目 ( < 63 μm ) 用于分析重金属含量 [ 3 - 6 ] 。
摘 要 : 城市灰尘是城市环境学研究的对象之一 。对国内外有关城市灰尘的物化特征 、时空分布 、物质来源 、迁移转 化 、生物效应及环境质量评价等方面的研究成果进行总结 ,提出在今后的研究中应进一步完善城市灰尘来源的判 别 、城市灰尘不同空间尺度的研究 、迁移转化机理的研究以及环境综合评价研究 。 关键词 :城市环境学 ;城市灰尘 ;环境地球化学 中图分类号 : P632 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 - 8918 (2009) 03 - 0313 - 06
学性质 ,定性识别对受体有贡献的污染源并定量计 算各污染源的分担率 。与扩散模型相比 ,受体模型 不依赖于污染源排放条件 、气象 、地形等因素 ,不用 追踪颗粒物的迁移过程 ,避开了应用扩散模型所遇 到的困难 ,因而获得广泛的发展 。经过多年的研究 开发 ,现在已有多种受体模型分析方法 :化学质量平 衡 (CMB ) 、主成分分析 ( PCA ) 、因子分析 ( FA ) 、目 标转换因子分析 ( TTFA ) 、多元线性回归 (MLR ) 、投 影寻踪回归 ( PPR ) 等 [ 30 - 31 ] 。但其中只有 CMB 和 PCA 模型受到美国环保局的认可和推荐 ;中国国家 环保局 1993年下发的《城市环境综合整治规划编制 技术大纲 》中 ,明确规定使用受体模型进行城市颗 粒物源解析工作 ,所用受体模型主要指 CMB。 2. 4 城市灰尘中污染物的迁移转化
灰尘颗粒物的搬运介质主要是大气 。使灰尘发
生搬运和沉积的地质营力主要是风 ,不同来源的颗 粒物在风 、雨水及重力的作用下 ,在城市中沉降 ,形 成城市灰尘 。在人工和自然作用下 ,城市灰尘又被 搬运出城市 ,构成城市灰尘循环体系 [ 7 ] 。
对城市灰尘物质组成的研究 ,沿用许多自然科 学使用的基本方法 ,通过物质组成发现规律 、揭示原 理 、寻求质的变化 [ 11 ] 。灰尘的矿物组成是与其物质 来源密切相关的 ,研究城市灰尘的矿物组成一方面 为研究灰尘的物质来源提供了方向 ,另一方面也为 了解元素的赋存状态提供了一定的物质基础 。矿物
Ca、M g
Mn、N i、Fe、Co、 C r、Cu
燃煤
海盐 垃圾 燃油
民用煤烟尘 、工厂用煤 、矿石类 燃料燃烧
海浪飞沫 垃圾焚烧 汽油 、柴油
S、Zn 、Mn、A s、 N i、Cu
N a、C l Zn、Cd、Sb、Cu V、N i、Co、Cu
解析的主要方法可分为 2 类 :受体模型和扩散 模型 。受体模型通过测量污染源和大气环境物理化
粒度是表征颗粒物行为最主要的参数 。颗粒物 的全部性质都与粒径有关 [ 2 ] ,细颗粒表面积大 、吸 附力强 ,从而导致街道灰尘中重金属含量随粒径的 减小而增加 。街道灰尘的粒径分布一般服从对数正 态分布 ,但也有研究 [ 7 - 9 ]发现街道灰尘的粒径分布 具有非正态性和多峰性 ,且主要以砂粒为主 。研究 表明 [ 5, 10 ] :粒径大于 125μm 的灰尘对人体的危害较 小 ,粒径小于 125μm 的颗粒容易吸附在皮肤上 ,并 更易被胃酸溶解 , 从而被人体吸收 ; 粒径小于 100 μm 的颗粒容易在一定的外动力条件下 (如风 、车辆 行驶 )以悬浮方式进入大气并长期滞留 ; 粒径小于 66μm 的街道灰尘在微风的作用下很容易扬起 ,是 城市大气颗粒污染物的主要来源 ,一般在雨水冲刷 或静风条件下才会降落到地表 。 2. 1. 2 矿物组成
随着城市化在全球范围内的飞速发展 ,以及城 市人口的不断增长 ,客观上需要增加对城市生态环 境的了解 ,并研究城市生态环境与人类健康之间的 相互关系 。城市灰尘污染和城市大气污染 、水污染 、 噪声污染 、城市热岛 、光化学烟雾等构成了不同类型 的城市环境灾害 ,城市灰尘对生态系统的破坏是隐 蔽的 、潜在的 、长期的 [ 1 ] 。除城市灰尘颗粒物本身 外 ,其携带的有毒有害元素和化合物等更增强了城 市灰尘本身的危害性 。因此研究城市灰尘地球化学 是评价城市环境质量的一种积极有效的手段 。
收稿日期 : 2007 - 10 - 17 基金项目 :浙江省教育厅项目 (20060478)资助
·314·
物 探 与 化 探
33卷
X衍射分析显示 ,灰尘主要由石英 、微斜长石 、钠铁 长石 、方解石 、白云石 、菱铁矿 、赤铁矿 、伊利石 、绿泥 石 、高岭石 、钠铁闪石及一些非晶质矿物组成 ,其中 石英的含量最多 ,并且石英的含量与粒度之间有明 显的相关性 ,与非晶质矿物的含量呈负相关 。这与 土壤不同粒径矿物变化相同 ,从侧面说明城市灰尘 颗粒物来源于风化土壤 [ 12 ] 。 2. 1. 3 pH值
3期
李凤全等 :城市灰尘地球化学研究进展
·315·
表 1 不同污染源排放的主要元素
代表排放源
同类排放源
土壤 道路尘 、地面扬尘
交通
汽车尾气排放 、摩托车 、机动车尾 气排放 、机动车轮胎 、零部件磨损
建筑 建筑源
工业 钢铁尘 、重金属冶炼行业
特征元素
A l、Si、Fe、Ti
Pb、Zn、C l、Fe、 Cu、C r、M n、Cd
城市灰尘污染物空间分布的研究 ,主要基于城 市景观功能分区的原则把城市分为不同的功能区 。 通过对各功能区灰尘重金属含量的调查 ,并进行功 能区对比 ,从而得出重金属的空间分布规律 。A l2 Rajhi等 [ 22 ]研究了沙特阿拉伯 R iyadh市不同功能区 (主要分为市区 、郊区 、乡村 、老工业区 、新工业区和 交通要道等 6种类型 )室内灰尘和室外灰尘中重金 属 Cr、Cu、L i、Zn、N i、Pb和 Cd的含量 ,发现老工业区 灰尘中各重金属的含量较高 ,交通要道灰尘中 Pb含 量明显较高 ,灰尘中重金属主要来源于汽车尾气排 放 。蒋海燕 [ 23 ] 的研究结果表明 , 城市地表灰尘中 铜 、铬 、锰 、锌含量在工业区的最高 ;铜 、铬 、铅 、铁 、锌 含量在商业区和绿化带都很低 ;锰含量在商业区较 低 ,在绿化带较高 ;铅含量在工业区较高 。 2. 3 地表灰尘物质来源 2. 3. 1 物质来源
城市灰尘物质来源可分为自然来源和人为来 源 ,按灰尘的迁移距离来看 ,又可分为远程来源和近 程来源 。远源灰尘是大气层中由空气流动 、降水等 带来的异地的固体颗粒或宇宙尘埃 ,此外还有如城 市供水 、供电 、供热及化工生产 、燃煤锅炉烟道排放 的灰尘等 。有资料显示 [ 24 ] ,在大气中的小于 2 μm 的细颗粒物与 SOx 、NOx 以及 O3 具有相似的历程 , 比粗颗粒物在大气中的滞留时间更长 、传输距离更 远 ,因而其影响范围与持续时间更长 ,近源灰尘主要 是由人工铺地附近及城市边缘 、近郊道路的地表土 , 随人及各种交通工具带入城市形成的 。 2. 3. 2 尘源判别和解析
pH是反映城市灰尘基本化学性质的指标之一 。 前人研究发现 , pH 值对重金属吸附与解吸 、重金属 赋存形态等都具有重大影响 [ 13 - 15 ] 。街道灰尘的物 质组成具有多源性的特点 ,含有碱性物质的大气颗 粒物的沉降 、老化的路面和城市建筑材料 (如石灰 粉 )进入到街道灰尘中会导致街道灰尘 pH 值的升 高 ,因此街道灰尘 pH 值一般高于同一区域土壤的 pH值 [ 5 ] 。张菊的研究也证实了这一点 ,市区街道 灰尘的 pH 值均明显高于郊区各城镇中心街道灰尘 的 pH值 。受降雨量影响 , pH 的季节变化表现为春 季大于夏季 [ 3 ] 。 2. 1. 4 元素组成及重金属赋存状态
污染源的判别方法大致可分为物理方法和化学 方法 。物理方法主要是根据污染物的颗粒大小 、形 状和粒度参数来判别 。化学方法主要是根据污染物 中所含元素的种类 、质量 、元素质量的比率 、元素的 化学形态 、同位素比率及有机化合物来判别 。一些 污染源有特征元素 (表 1[ 25 - 29 ] ) ,利用这些特征元素 可以大致分析污染来源 。
1 城市灰尘概念
城市灰尘主要是指附着 、沉淀于城市人工铺地 (道路 、桥面 、街面 、广场 )及地面附着物 、建筑物的 裸露面上 ,未被固化黏结易于被地表径流 、雨水及大 气带动 、运移和飘浮的固体颗粒物 [ 1 ] 。城市灰尘与 大气颗粒物污染有密切的成因演化关系 ,大量的城 市灰尘在风和大气流体的作用下 ,扬起 、沉降 、扬起 、 沉降往复交替循环 。城市灰尘中的有害物质通过扩 散或在适当条件下 ,可以发生各种转换形成更具危 害的二次和三次污染物 [ 2 ] 。国内外在灰尘物化特 征 、时空分布 、物质来源 、迁移转化 、生物活性以及环 境质量评价等方面积累了较多的研究成果 。
国内外对地表灰尘化学污染物质的研究多集中 在重金属上 ,对持久性有机污染物的研究主要偏重 于城市大气灰尘中的多环芳烃 ( PAH s) 。重金属对 环境的危害首先取决于其化学活性 ,其次才取决于 其含量 [ 16 ] 。目前应用最广泛的是 Tessier关于金属 存在形态的分类 , Tessier提取法将重金属的化学形 态分为可交换态 、碳酸盐结合态 、铁锰氧化物结合 态 、有机 2硫化物结合态和残渣态 [ 17 ] 。L i X iangdong 等 [ 18 ]对香港城市街道灰尘重金属的污染特征进行 了研究 ,分析显示在城市主干要道具有很高的 Zn浓 度 ,并对其进行了形态分析 , Pb、Zn主要以碳酸盐和 铁锰氧化物结合态形式存在 , Cu 主要以有机 2硫化 物结合态形式存在 。田晖 [ 19 ] 通过研究西安市街道 灰尘中 C r、Cd、Pb赋存状态 ,得出 Cr、Pb 以残渣态 为主 , Cd 以有机质结合态为主的结论 。虽然 Cr、 Cd、Pb存在形式稍有差异 ,但其在街道灰尘中主要 以矿物质的形态存在 ,说明其比较稳定 ,不易迁移转 化 ,对环境的危害比较持久 。 2. 2 城市灰尘时空分布特征 2. 2. 1 城市灰尘中污染物分布的时间变化