城市交通干道冬季大气干沉降颗粒物及重金属的时空分布特征研究——以海口市龙昆南主干道为例

作     者：戴文博 

作者单位：海南师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐少霞

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

主      题：龙昆南交通主干道 干沉降颗粒物 重金属 污染 健康风险 

摘      要：大气干沉降颗粒物是重金属等有毒有害污染物质的吸附载体,其来源复杂,易在外界条件如风力、车流动及人为作用下扩散到大气中,通过直接摄入、呼吸吸入和皮肤接触这三种暴露途径直接威胁人体健康;同时颗粒物也能通过降雨进入水生态环境,进而通过食物链进入人体富集。通过研究大气干沉降颗粒物中重金属的污染情况,对于城市环境治理和人体健康评价意义重大。本文以2019年12月至2020年1月的海口市龙昆南主干道的大气干沉降颗粒物为研究对象,采用马尔文MS3000激光粒径仪和ICP-MS等仪器对其粒径、分布规律、重金属总量及对人体的健康风险进行比较全面的分析研究。研究结果如下:(1)不同高度采集的大气干沉降颗粒物平均粒径呈现地面距地面50 cm距地面150 cm。即距地面越高,颗粒物的粒径越小。交通运输是造成研究区域大气干沉降颗粒物含量偏高的主要原因。从不同高度来看,随着高度的增加颗粒物含量呈降低的趋势,颗粒物含量随时间的变化特征为晚中早。就不同水平距离而言,颗粒物含量随距主干道路基距离的增加呈逐步降低的趋势,且在距路基0 m和2 m处含量最高。对于交通干道来说,车站边的颗粒物含量最高,人行道边次之,公路边含量最低。在人为活动的影响下,150 cm高度颗粒物日变化呈夜间高白天低的变化趋势。从水平距离来看,颗粒物含量距路边远近呈现明显的变化特征。其中路牙面的颗粒物含量变化特征为路牙面=距路边2 m距路边4 m距路边6 m,交通源是颗粒物的主要来源。(2)从大气干沉降颗粒物中重金属的时间分布特征来看,随着高度的增加,上午和下午这两个时段的重金属含量均比较高,整体重金属含量随时间变化大致呈上午下午中午的趋势。上午和下午的大气干沉降颗粒物中,重金属含量在不同的高度的分布特征整体呈先上升后降低的趋势,该时间段人类活动频繁,说明重金属的含量分布特征主要受机动车排放影响。(3)从大气干沉降颗粒物中重金属含量的空间分布特征来看,距交通干道不同远近近地面颗粒物重金属的整体含量均比较高,其中Cr、Cu、Zn、As和Cd均明显高于海南省土壤环境背景值。就公路边而言,Cr、Cu、Zn和Cd存在累积现象。人行道边和车站边的Cr、Cu、Cd这三种元素均超过当地环境背景值。而距交通干道远近150 cm高度颗粒物重金属含量表现趋势为:距路牙边600 cm距路牙边300 cm距路牙边150 cm,说明颗粒物中重金属含量受交通排放的影响,进而影响对区域的空气质量。(4)不同高度大气干沉降颗粒物中Ni、Zn、As和Pb的含量受外界干扰较小,Cr、Cd和Cu的含量会受到不同程度的外界影响。不同水平距离的Cr、Cd和Cu的含量在不同距离表现为轻微—中度富集。(5)健康风险评价的结果显示:大气干沉降颗粒物中的Cr和Pb含量为研究区域重金属对人体非致癌风险的主要贡献元素;同时交通干道、不同水平距离、不同高度大气干沉降颗粒物中重金属的HI值远高于1,表明对当地成年人存在一定程度的潜在非致癌风险;交通干道、不同水平距离、不同高度颗粒物中Cr的致癌风险值均超过1×10,对成人有较高的致癌风险;颗粒物中重金属对人体的致癌风险排序为:CrCdAs。