抚顺市大气降尘中重金属污染评价与防治对策研究

李晓丹（抚顺市环境监测中心站 辽宁 抚顺 113006）

抚顺市大气降尘中重金属污染评价与防治对策研究

李晓丹（抚顺市环境监测中心站 辽宁 抚顺 113006）

通过对抚顺市区9个点位大气降尘中降尘量和重金属含量的分析，利用土壤环境质量标准，富集因子、单因子指数，内梅罗指数等一系列方法对降尘中重金属做出污染评价。根据污染评价结果找出污染原因，为抚顺市大气环境治理提供依据与对策。

大气降尘；重金属；污染评价；防治对策

抚顺矿产资源丰富，是以煤炭为主要能源的重工业城市，素有“煤都”之誉。随着煤炭、火电、石油行业的发展，大气降尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物排放量迅速增加，对环境以及人们的生产生活造成严重影响。

大气降尘不仅危害人类健康，还改变大气辐射平衡，影响土壤性质等。最终的污染对象是与人类生活息息相关的土壤、水体和沉积物，其中所含有的重金属以食物链的形式进入人体后大量富集导致慢性中毒，对人体健康造成危害。

1 研究方法与数据处理

1.1 样品采集

按城市走向均匀布点原则，2015年1月～12月在抚顺市区设置9个监测点位，分别为工农、望花、章党、新华、东洲、永安台、十一道街、南站和水库。降尘量根据国家标准方法（GB/T 19265-1994）进行测定。具体操作如下：集尘缸在放到采样点之前，加入乙二醇，以占满缸底为准。加水量为50ml（也可根据气象变化而定）。加好后，放在固定架上，开始收集样品。采样周期为30±2d，共采集12期。样品采集好后，罩上塑料袋送回实验室，以防止污染。

1.2 数据分析

将样品带回实验室内，降尘样品用微波消解仪进行消解处理后，用德国耶拿Zeenit700型原子吸收仪进行样品中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr和Ni的含量的测定。其中Cd用石墨炉原子吸收法测定，其余各元素均用火焰原子吸收法测定。实验全过程严格按照实验室质量控制要求：全程序空白、双平行样、国家标准质控样（GSS-7）及加标回收等。

通过对抚顺市主要城区9个站点108个样品降尘量的分析。大气降尘量详见表1和图1。

抚顺市区的大气降尘量呈如下特征：从总体上看，抚顺市的空气污染以尘为主，在时空分布上存在较为明显的季节性和地区性。因受燃煤量和气象条件的影响主要污染指标浓度采暖期高于非采暖期，春季自然降尘污染最重；在空间上西部望花区污染较重，东部的水库污染相对较轻。

表1 各点位自然降尘监测结果统计表

图1 2015年各月降尘量

2 大气降尘重金属含量特征及污染评价

2.1 重金属含量特征

由实验测得各点降尘的重金属元素含量，见表2。由表2可知：重金属元素含量依次为Zn＞Pb＞Cu＞Cr＞Ni＞Cd。

表2 抚顺市区大气降尘重金属含量统计结果

2.2 大气降尘重金属污染评价

目前重金属污染评价方法众多，如土壤环境质量标准法，富集因子法、单因子指数法，内梅罗指数法等，各种评价方法都有其使用范围，评价目的、优点及不足。

2.2.1 土壤环境质量标准法

目前，对大气降尘各种化学组成的最大允许浓度尚无统一的评价标准，但土壤是降尘最终污染对象之一，也可从侧面反映大气降尘中重金属元素含量水平。依据《土壤环境质量标准》（GB/T 15618-1995）中不同的功能进行数据分析。可知除Cr略低于抚顺市土壤背景值，其余大气降尘重金属含量均高于土壤背景值，Zn高于土壤背景值6.9倍，详见图2。

图2 抚顺市城区降尘重金属含量与区域土壤背景值比较

2.2.2 富集因子法

富集因子法是用以表示大气颗粒物中元素的富集程度，判断和评价颗粒物中元素来源（自然来源和人为来源）的方法。它选择满足一定条件的元素作为参考元素，样品中污染元素浓度与参考元素浓度的比值与背景区中二者浓度比值的比率即为富集因子，计算公式为：EF=（Ci/CR）/（Ci*/CR*）

式中：Ci为元素i的浓度，CR为被选定的参考元素的浓度。（Ci*/CR*）为地壳中相应元素的相对浓度。本文以Cr为参考元素，根据公式可计算出EFCu=3.88；EFZn=9.01；EFPb=4.08；EFCd=3.01；EFNi=0.92。根据表3可知：Zn为显著富集，Cu、Pb、Cd为中度富集，Ni为无富集。

表3 富集因子分级表

2.2.3 单因子指数法

单因子指数法是利用实测数据和标准对比分类，选取污染物最差的类别即为评价结果。其公式为：Pi=Ci/Si

式中：Pi为污染指数；Ci为污染物实测值；Si为污染物评价标准；i代表某种污染物。根据公式可得出抚顺市大气降尘中重金属含量单因子指数法评价结果。PCu=0.20；PZn=1.24；PPb=0.20；PCd=0.56；PNi=0.13；PCr=0.14。根据表3可知：Zn为轻度污染，其余元素污染等级为清洁。

2.2.4 内梅罗指数法

式中：P为采样点的综合污染指数；Pmax为采样点所有污染物单项污染指数中的最大值；Pave为采样点所有污染物单项污染指数的平均值。根据公式可得各元素的综合污染指数Cu为0.23；Zn为1.46；Pb为0.22；Cd为0.62；Ni为0.18；Cr为0.16。根据表4可知：Zn为轻度污染，其余元素污染等级在安全范围内。

表4 大气降尘污染等级划分标准

2.2.5 潜在生态危害指数法

潜在生态危害指数法将重点放在了重金属对环境的生态效应方面，考虑了不同重金属具有不同的生物毒性，从而对环境造成的生态危害不同。在不分析重金属元素形态的情况下，通过研究重金属的生物学特征、沉积学特征和病理学、毒理学特征就可以研究某一沉积物中重金属的污染程度，即潜在生态危害程度。本研究通过重新计算重金属的毒性系数为全面评价抚顺市区大气降尘中重金属污染程度提供重要依据，计算结果为：Zn=1，Cr=2，Cu=5，Ni，5，Pb=5，Cd=30；Zn ＜Cr＜Cu=Ni=Pb＜Cd。

3 原因分析与防治对策研究

（1）原因分析

抚顺属温带季风气候，市区位于浑河冲积平原上，三面环山，不利于大气降尘的扩散与稀释。大气降尘污染呈现如上特征主要有以下几个方面原因：一是燃煤装置排放污染物是影响我市空气质量的主要原因，其次是汽车尾气排放、裸露地面及道路扬尘、工业废气排放等。二是城市布局和产业发展的影响。抚顺市的工业布局区现已形成了河南工业区（石油化工、水泥为主）、河北工业区（机械、电子为主）、西部工业区（冶金、石油化工为主）、东部工业区（石油化工、电力为主）、南部工业区（煤炭为主）五个工业区。这种工业布局，形成了抚顺市区空气污染西重东轻的特点。三是气象因素的影响。在污染物排放量没有太大变化的情况下，气象条件对污染物的扩散、稀释和积累产生一定的影响，会影响空气质量的好坏。

（2）防治对策

根据抚顺市自身的特点，加强新能源的开发与利用，推广使用清洁高效能源，提高能源利用效率。另外，在污染物进入大气之前，使用除尘消烟技术、冷凝技术、液体吸收技术等消除废气中部分污染物。

厂址选择、烟囱设计、城区和工业区规划要合理，不要排放大户过度集中，不要造成重复迭加污染；进一步削减化工、燃煤电厂等企业，关停重污染企业。

扩大绿化面积，加强对道路两侧绿化带的建设与管理，进一步减少市区内的裸露地面。

加强对机动车排气污染的防治，减少汽车尾气对大气的污染；加强城市建筑施工的管理，控制建筑扬尘的排放。

提高市民的环境保护意识，建立社会监督机制，调动人民群众的积极性，确保环境保护工作的顺利开展。

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Study on Heavy Metal Pollution Assessment of Atmospheric Dust and Control Measures in FuShun City

LiXiaodan（Environment Monitoring Center Station of FuShun City FuShun LiaoNing 113006）

We analysed dust and heavy metal content in atmosphere of 9 monitoring points in FuShun city，evaluated pollution of heavy metals in Dustfall with soil environmental quality standards， enrichment factor，single factor index and Nemero index，found out pollution causes and provided basis and countermeasures for atmospheric environment protection in FuShun.

Atmospheric dustHeavy metals Pollution assessmentControl measure

X51

A

1674-263X（2017）01-0010-04

2017-03-10

李晓丹（1984-），女，本科，工程师，主要从事环境监测工作。