长株潭地区大气沉降中重金属污染特征及来源分析
有色金属冶炼、火电厂等行业排放废气是大气中重金属的主要来源，大气重金属通过湍流、重力和降水过程沉降到地面，成为土壤中重金属的重要外源因子之一，对生态系统和人体健康构成潜在威胁。长株潭已成为中国中部新崛起的城市群，是由国务院批准的“两型社会”（资源节约型和环境友好型社会）综合配套改革试验区，也是中国老工业基地之一。之前由于存在众多有色冶炼小企业，造成本地区环境中重金属污染严重，针对土壤和水体重金属的研究早在“六五”、“七五”就已有研究，但大气重金属研究较少。本文通过对湖南省长沙株洲湘潭地区2011年11月-2012年10月大气沉降的现场采样，分析了大气沉降及其所含Cr, As，Cd，Pb，Zn五种重金属的沉降量和沉降通量、大气重金属污染特征和等级，研究了大气重金属的来源、潜在生态风险及对土壤的影响。主要的研究结论有: (1)计算了长株潭地区、长株潭主城区大气沉降及其中所含重金属的沉降量和沉降通量、在大气沉降中的含量。各重金属的年沉降通量在100-103mg/(m2·yr)之间，Zn最高、Cd最低，As、Cr和Pb量级差别不大;干沉降中的重金属含量远远高于湿沉降;株洲市12点降尘年沉降通量的分布基本上呈现出随着离清水塘工业区距离的增加而逐渐减小的趋势，从西北向东南方向递减;各重金属在干沉降中的含量基本上是秋冬较高，春季次之，夏季较低。 (2)与其他地区比较，长株潭地区的大气降尘沉降通量较低。除Cr外，其他四种重金属的沉降通量及含量均是株洲市远大干长株潭主城区远大于长株潭地区，株洲市大气重金属沉降通量及含量偏高，长株潭地区大气重金属沉降通量及含量和国内其他主要城市的研究结果差别不大。 (3)用富集因子法、单因子污染指数、内梅罗综合污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法等多种方法分析了重金属对土壤的污染程度。长株潭地区的主要污染元素为Zn，其次为Cd，而长株潭主城区的主要污染元素为Cd，其次为Pb和Zn，Cr和As的污染较轻，只有浏阳采样点As的污染较严重;长株潭主城区除了沙坪采样点污染较轻以外，其他8个采样点都存在较严重的污染，特别是株冶医院和天台山庄采样点。 (4)用主因子分析法、相关性分析法、聚类分析法、后向轨迹法等分析方法分析了重金属的可能来源。长株潭地区元素Cd、Pb相关性最强，可能受工业、汽车尾气的影响;长株潭主城区元素Zn、As、Cd、Pb可能受工业、燃煤等人为因素影响较大;而Cr来源与其他四种重金属元素有明显不同，可能主要来源于地壳等自然源;冬季大气沉降中的重金属可能受北方污染源的影响，而夏季受东南方向海洋气团的影响较多，重金属含量较低;Cd的潜在生态风险因子最高，特别是株冶医院和天台山庄采样点，处于极强的生态危害。 (5)分析了大气降尘对土壤中重金属元素的影响。降尘中Cr的质量浓度与土壤中差别不大，Cd、Pb、Zn都大于土壤中的含量;除了Cr外土壤中大多数重金属元素的含量都会因大气沉降而增加，长株潭地区及主城区土壤中Cd的年变化率最大，Zn次之，As和Pb土壤中年变化率较低。
大气沉降;重金属污染;环境治理;生态保护
中国海洋大学
硕士
气象学
盛立芳;张凯
2015
中文
X51;X505
86
2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）