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华北某市大气PM2.5中金属污染来源解析及生态风险评价

常会云 唐大镜 赵川 孙成瑶 陈凤格 关茗洋 张莹

常会云, 唐大镜, 赵川, 孙成瑶, 陈凤格, 关茗洋, 张莹. 华北某市大气PM2.5中金属污染来源解析及生态风险评价[J]. 中华疾病控制杂志, 2021, 25(11): 1251-1256,1263. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2021.11.003
引用本文: 常会云, 唐大镜, 赵川, 孙成瑶, 陈凤格, 关茗洋, 张莹. 华北某市大气PM2.5中金属污染来源解析及生态风险评价[J]. 中华疾病控制杂志, 2021, 25(11): 1251-1256,1263. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2021.11.003
CHANG Hui-yun, TANG Da-jing, ZHAO Chuan, SUN Cheng-yao, CHEN Feng-ge, GUAN Ming-yang, ZHANG Ying. Metals source analysis and ecological risk evaluation of atmospheric PM2.5 in a city of North China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2021, 25(11): 1251-1256,1263. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2021.11.003
Citation: CHANG Hui-yun, TANG Da-jing, ZHAO Chuan, SUN Cheng-yao, CHEN Feng-ge, GUAN Ming-yang, ZHANG Ying. Metals source analysis and ecological risk evaluation of atmospheric PM2.5 in a city of North China[J]. CHINESE JOURNAL OF DISEASE CONTROL & PREVENTION, 2021, 25(11): 1251-1256,1263. doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2021.11.003

华北某市大气PM2.5中金属污染来源解析及生态风险评价

doi: 10.16462/j.cnki.zhjbkz.2021.11.003
基金项目: 

河北省自然科学基金 B2020106002

石家庄市科技计划 171462073

详细信息
    通讯作者:

    张莹,E-mail: zhangying_cdc@yahoo.com

  • 中图分类号: R122;R181.3+4

Metals source analysis and ecological risk evaluation of atmospheric PM2.5 in a city of North China

Funds: 

Natural Science Foundation of Hebei Province B2020106002

Shijiazhuang Science and Technology Plan 171462073

More Information
  • 摘要:   目的  了解华北某市主城区大气细颗粒物(fine particulate matter, PM2.5)中金属的来源及其浓度的季节性差异,并评价金属的污染程度和生态危害程度。  方法  采集2017年3月―2018年2月的大气PM2.5样品,使用电感耦合等离子体质谱仪对大气PM2.5中金属元素进行测定,采用富集因子法和主成分分析法解析元素来源,采用地累积指数法和潜在生态风险指数法评估元素污染状况。  结果  该市大气PM2.5中金属元素浓度具有季节性差异,表现出冬季高于春夏秋季的特征。富集因子法分析结果表明,四季中锑、硒、镉属于极强富集金属,主要受人为活动影响;铬、镍、铍属于无富集金属,来源自然源。主成分分析结果显示,大气PM2.5中金属污染源主要有交通和工业生产复合污染源、燃烧活动源、燃烧和自然复合污染源。污染程度评价显示,四季中铬、镍、铍可认为无污染;砷、锑、硒、镉、铊、汞、铅的污染程度在中度及以上,但季节变化特征不一致。生态危害评价结果表明,砷、铬、镍、铊、汞、铅属于轻微危害,镉元素属于极强危害;综合危害程度属于很强危害。  结论  该市主城区大气PM2.5中金属污染主要来源交通、工业生产、燃烧等人为活动;部分元素的污染程度以冬季最为严重,且具有潜在生态危害。因此,冬季应加强对PM2.5的治理及防护。
  • 图  1  华北某市四季大气PM2.5中金属元素的EF值

    Figure  1.  EF value of metal elements in PM2.5 in the four seasons in a city of North China

    图  2  华北某市四季大气PM2.5中金属元素的Igeo

    Figure  2.  Geo-accumulation index (Igeo) values of metal on PM2.5 in the four seasons in a city of North China

    表  1  Hakanson潜在生态风险指数分级

    Table  1.   Hakanson potential ecological risk index classification

    风险级别(级) Ei RI 生态危害程度
    A 0~40 0~150 轻微
    B >40~80 >150~300 中等
    C >80~160 >300~600
    D >160~320 >600~1 200 很强
    E >320 >1 200 极强
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    表  2  华北某市四季大气PM2.5中金属元素质量浓度[M(P25, P75)]

    Table  2.   Concentration of metal elements on PM2.5 in the four seasons in a city of North China [M(P25, P75)]

    元素 春季(ng/m3) 夏季(ng/m3) 秋季(ng/m3) 冬季(ng/m3) H P
    As 4.42(2.50, 6.74) 5.04(2.99, 8.76) 4.28(1.13, 7.57) 7.70(4.26, 13.90) 7.89 0.048
    Sb 3.28(1.89, 4.37) 2.90(1.93, 3.52) 2.95(1.92, 5.07) 5.95(3.65, 9.38) 19.92 < 0.001
    Se 4.36(1.84, 5.26) 5.96(3.37, 8.19) 5.89(4.01, 8.58) 5.18(3.33, 10.30) 6.75 0.080
    Cd 0.86(0.62, 1.77) 1.47(0.91, 2.23) 1.66(0.58, 2.89) 2.84(2.08, 3.49) 22.78 < 0.001
    Cr 2.86(0.60, 9.51) 2.01(0.60, 2.80) 2.81(1.11, 3.24) 4.88(2.73, 8.93) 16.89 0.001
    Ni 0.60(0.60, 0.91) 0.60(0.60, 1.75) 0.60(0.60, 1.34) 1.68(0.60, 3.33) 17.57 0.001
    Tl 0.30(0.30, 0.91) 0.30(0.30, 0.82) 0.30(0.30, 0.67) 0.46(0.30, 0.92) 3.79 0.285
    Be < 0.06 < 0.06 < 0.06 < 0.06 - -
    Hg < 0.05 < 0.05 < 0.05 0.16(0.09, 0.37) - -
    Pb 33.20(23.10, 51.85) 38.40(28.25, 49.95) 38.20(24.55, 52.55) 54.90(42.00, 96.73) 18.24 < 0.001
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    表  3  华北某市大气PM2.5中金属元素在主成分中的载荷值

    Table  3.   Load values of metal in the principal components of PM2.5 in a city of North China

    元素 主因子1 主因子2 主因子3
    As 0.11 0.63 0.55
    Sb 0.57 0.31 -0.08
    Se 0.88 -0.09 -0.14
    Cd 0.88 0.02 -0.12
    Cr 0.52 0.21 0.51
    Ni 0.45 -0.17 0.21
    Tl 0.83 -0.90 -0.11
    Be 0.17 -0.68 0.26
    Hg 0.10 0.35 -0.66
    Pb 0.93 -0.08 -0.04
    特征值 3.93 1.17 1.15
    方差贡献率(%) 39.29 11.74 11.53
    累计方差贡献率(%) 39.29 51.03 62.56
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    表  4  华北某市大气PM2.5中金属元素的潜在生态风险指数

    Table  4.   Potential ecological risk index of metals on PM2.5 in a city of North China

    元素 毒性影响系数 Ei RI
    As 10 3.73(2.20~6.60) 715.05
    Cd 30 650.00(281.67~918.33)
    Cr 2 0.08(0.04~0.14)
    Ni 5 0.10(0.10~0.28)
    Tl 40 26.67(26.67~68.44)
    Hg 40 25.00(25.00~90.00)
    Pb 5 9.47(6.63~12.62)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-17
  • 修回日期:  2020-12-04
  • 网络出版日期:  2021-12-04
  • 刊出日期:  2021-11-10

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