邯郸市冬季大气PM2.5 中金属元素空间污染特征及生态风险评价

武振晓,闫珊珊,薛凡利,刘召策,吴 馨,杨 旗,胡 伟,岳 亮,樊景森,牛红亚

1.河北工程大学,河北省资源勘测研究重点实验室,河北 邯郸 056038

2.天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院,天津 300072

3.河北省邯郸市环境监测中心,河北 邯郸 056001

细颗粒物(PM2.5)是大气组成成分之一,含有大量有毒有害物质,具有潜在的生态环境破坏和人体健康损害风险。 近年来,大气颗粒物及其组成成分研究成为全球大气环境研究领域的热点[1]。 研究表明,PM2.5携带的金属元素可在环境中不断迁移、转化,对土壤和水体造成污染,被植物吸收利用后,可通过食物链进入人体,因其极难降解且具有生物毒性,可在体内不断累积,导致人体机能永久性损伤甚至死亡[2-5]。 如直接暴露在高浓度的大气颗粒物中,其所含金属元素会对人体免疫系统和呼吸系统造成损害[6-7]。 目前,国内关于大气颗粒物及其所含金属元素污染特征的研究主要针对北京、天津、西安等地区[8-13],对于中小型城市的研究相对较少。 在大气污染普遍存在于各个地区的背景下,工业城市因污染源复杂且人类活动对大气环境的影响更大,会造成更为严重的生态和健康危害。 因此,对于中小型重工业城市大气污染问题,应当给予更多的关注。

邯郸市是河北省省辖市,是京津冀大气污染传输通道“2+26”城市之一。 此外,邯郸是华北地区重要的交通枢纽,而且工业发达,是重要的产煤炼钢城市。 复杂的自然地理条件和较强的人为活动影响使得该地区成为全国大气污染严重城市之一[14]。 针对邯郸市PM2.5及其所含金属元素的研究,不仅对本地空气质量改善有重大意义,而且关系到京津冀地区大气环境治理问题。 邯郸市冬季大气污染最为严重,且不同功能区的污染程度存在一定差别。 因此,本文通过采集2017 年冬季邯郸市各功能区大气PM2.5样品,对样品中金属元素的含量、空间污染特征、污染来源及潜在生态风险进行研究,以期进一步完善区域大气颗粒物基础数据,并为该地区大气中金属元素污染的预防和治理提供有效的参考信息。

1 材料与方法

1.1 样品采集

本次实验根据研究目的选择了不同的功能区(工业区、工业生活区、教学区和交通区),依据功能区特点和大小确定采样点,且采样点均设置在周围没有建筑物遮挡的空旷地带[14],能较好地代表邯郸市各个功能区的污染状况。 利用大气PM2.5采样器(青岛金仕达,KB-120F;青岛众瑞,ZR-3930D;武汉天虹,TH-1000)采集大气PM2.5样品至石英滤膜。 采样前,将所有仪器集中清洗、调试及对比,有效降低由仪器所造成的系统误差。样品采集时间为2017 年1 月2 日—1 月11 日,采样期内出现了不同污染状况的天气(清洁天,PM2.5≤75 μg/m3;轻/中 度 污 染 天,75 ＜PM2.5≤150 μg/m3;重污染天,PM2.5＞150 μg/m3),采样数据能较好地代表邯郸市该季节的大气污染状况。每日18:00—次日17:30 采集工业区、工业生活区和交通区PM2.5样品,每日08:00—19:30、20:00—次日07:30 采集教学区PM2.5样品。 同时,为消除滤膜在运输过程中及暴露在空气中可能受到的污染,1 月12 日在4 个功能区均加采一个空白样品进行对照实验[15-16]。 工业区、工业生活区和交通区各采集11 个样品,教学区共采集20 个样品。 采样前,将滤膜放置于马弗炉中焙烧5.5 h 以去除杂质(如有机物等),然后放置在25 ℃恒温箱(湿度为30%)中储存,直至采样前将其取出;采样后,将滤膜放置在-18 ℃冰箱中密封保存[17],直至进行样品分析前将其取出。 采样前后的滤膜均需使用电子天平称重,每张滤膜至少称重两次,且保证两次称重误差不超过0.04 mg,然后利用差值法计算得出滤膜上采集到的PM2.5的质量。

1.2 样品分析

分析前,使用陶瓷剪刀将滤膜剪碎倒入消解罐,然后加入6 mL 浓硝酸、2 mL 双氧水、2 mL 氢氟酸,置于烘箱150 ℃消解10 h。 待消解罐温度冷却至45 ℃时,开盖加入0.5 mL 高氯酸,再将消解罐移至电热板,温度设定为180 ～200 ℃,进行赶酸。 等到消解罐中的溶液只有黄豆粒大小时,取出消解罐,自然冷却,然后向消解罐中加入0.5 mL 浓硝酸,用移液枪把消解罐中的溶液移到容量瓶中,加入去离子水定容至10 mL[1]。 使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定PM2.5中11 种金属元素(V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Cd、Ba、Bi)的含量。 为确保实验结果的准确性,采用空白膜进行对照。 实验结果显示,空白滤膜中的元素本底值低于仪器检出限,对实验结果几乎不存在影响。

1.3 评价方法

1.3.1 富集因子法

富集因子法是常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污染程度的方法。 富集系数越大,说明污染程度越高;富集系数越小,说明污染程度越低。 计算公式如下:

式中:EF 表示富集系数;Ci为金属元素i 的含量,mg/kg;Cn为参比元素n 的含量,mg/kg。 元素富集程度与污染分级如表1 所示[18]。

表1 元素富集程度与污染分级表Table 1 Elements enrichment and pollution classification

一般选择地壳或土壤中含量丰富、与其他元素相关性较强且化学性质稳定的元素作为参比元素,如Si、Al、Fe 和Mn 等[19]。 本文选取Mn 作为参比元素,其元素背景值参考《中国土壤元素背景值基本统计量及其特征》[20]。

1.3.2 金属元素多元统计分析

为识别PM2.5中金属元素的来源,利用SPSS 22. 0 软件对PM2.5中金属元素的含量数据进行主成分分析(PCA)和聚类分析(CA),两种统计方法在各项研究中均已得到广泛应用[1,10,21]。 主成分分析的原理是在损失较少数据信息的基础上,利用数据之间的相关性,把多个变量合并划分为少数几个新的综合指标,通过降维处理技术大幅提高数据的分析效率。 本研究使用最大方差旋转和Kaiser 标准化对样品中的金属元素进行主成分分析。 聚类分析是根据所得样品中金属元素的含量数据及金属元素性质上的差别,对其进行分组归类,进一步验证主成分分析的结果[10]。 本研究采用离差平方和法和Euclidean 距离法对研究数据进行聚类分析。

在进行主成分分析和聚类分析的基础上,采用绝对主成分得分-多元线性回归模型(APCSMLR)定量模拟各个污染源对邯郸市大气中不同金属元素的贡献率。 其主要过程是将大气中实测得到的每种金属元素分别作为因变量,将所有非标准化的主成分因子得分作为自变量,进行多元线性回归,然后通过回归系数得出每种金属元素污染来源的贡献值[22-24]。

1.3.3 潜在生态风险指数法

潜在生态风险指数通常被用来反映某一特定环境中单个污染物和多种污染物的综合影响。 本研究采用瑞典科学家HAKANSON 提出的潜在生态风险指数法,评价金属元素对生态系统的潜在风险[11]。 因部分金属元素毒性系数参考值缺失,本文仅对Cr、Ni、Cu、As 和Cd 5 种元素进行潜在生态风险评估。 计算公式为

式中:Ci为样品中金属i 的含量,mg/kg;Co为金属i 的背景值,本研究采用中国土壤元素背景值[20],mg/kg;Ei为单个金属元素的生态风险指数;Ti为金属i 的毒性系数,Cr、Ni、Cu、As、Cd 的毒性系数分别为2、5、5、10、30;RI 为各金属元素Ei之和。 潜在生态风险等级划分如表2 所示[18,25]。

表2 潜在生态风险评价指标分级Table 2 Grading of potential ecological risk assessment indicators

2 结果与讨论

2.1 PM2.5 质量浓度分析

采样期间,邯郸市各采样点PM2.5含量特征如图1 所示。 工业区、工业生活区、教学区、交通区PM2.5日平均浓度分别为(170±60)、(176±64)、(149±74)、(184±92) μg/m3,是我国《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值(日均值75 μg/m3)的1.90 ～2.50 倍[21]。 其中,交通区污染天数(轻/中度污染天和重污染天)占比高达80%,其他功能区污染天数占比均为70%。 该数据表明,邯郸市2017 年冬季采样期整个区域的空气质量状况较差。 与我国典型城市冬季PM2.5浓度水平相比,邯郸市PM2.5质量浓度略低于西安市,但明显高于吉林市[26]、南昌市[27]、北京市[28]、南京市[29]、淄博市[1]、上海市[30]等地区,说明邯郸市冬季采样期PM2.5污染较为严重。 邯郸市冬季采样期PM2.5浓度超标的原因主要有两个:一是气象条件的影响。 邯郸市冬季主要受冬季风的影响,静稳天气较多,且风速小、风频低,不利于污染物的扩散。 二是采暖季的影响。 煤炭等化石燃料使用量的增大导致PM2.5的排放量增加,使得空气污染较为严重[14-15,31-32]。尽管邯郸市已采取多种措施,如机动车限行、依法关停部分污染企业、加强道路绿化等,但是冬季空气污染依然较为严重。 相关部门应当根据该地区污染状况,制定更为积极有效的环境管理政策,从而进一步改善邯郸市大气污染现状。 金属元素是PM2.5的重要组成部分,因此,对PM2.5中金属元素的含量和来源开展分析研究,是控制PM2.5中金属元素的排放,改良邯郸市大气中金属元素污染现状的有效途径[18]。

图1 采样期间各功能区PM2.5 质量浓度Fig.1 Mass concentration of PM2.5 in different functional areas during sampling period

2.2 各功能区金属元素污染特征差异性评价

2.2.1 金属元素在不同功能区含量的变化特征

采样期间,邯郸市PM2.5中的金属元素在4个功能区的分布特征如图2 所示。 从图2 可以得知,不同金属元素的质量浓度在各个采样点存在一定差别。

图2 采样期间各功能区PM2.5 中金属元素的质量浓度Fig.2 Mass concentration of metal elements in PM2.5 in different functional areas during sampling period

采样期间,工业区各金属元素质量浓度介于0.002 ～1.670 μg/m3,金属元素质量浓度排序为Fe＞Mn＞As＞Ba＞Cr＞Cu＞Ni＞Cd＞Bi＞V＞Co,11 种金属元素总的质量浓度为2.34 μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.38%;工业生活区各金属元素质量浓度范围为0.002 ～2.100 μg/m3,各金属元素含量排序为Fe＞Mn＞As＞Cr＞Ba＞Cu＞Ni＞Cd＞Bi＞V＞Co,11 种金属元素质量浓度之和为2.75 μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.56%;教学区各金属元素质量浓度介于0.001 ～0.680 μg/m3,排序为Fe＞As＞Mn＞Ba＞Cr＞Cu＞Ni＞V＞Bi＞Cd＞Co,11 种金属元素总的质量浓度为1.30 μg/m3,占PM2.5质量浓度的0.87%;交通区各金属元素质量浓度范围为0.002 ～1.280 μg/m3,排序为Fe＞Cr＞As＞Mn＞Ba＞Cu＞Ni＞Cd＞Bi＞V＞Co,11 种金属元素总的质量浓度为1.89 μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.03%。此结果表明,工业区、工业生活区和交通区大气PM2.5中金属元素的含量高于教学区。

在计算金属元素质量浓度的基础上,对11 种金属元素在不同功能区的变异系数进行了分析。变异系数可以反映金属元素在不同环境中的异质性,元素的变异值越大,说明其在不同采样点的分布越离散,即可能存在高污染功能区[10,33]。 邯郸市大气PM2.5中金属元素的变异值由大到小依次为Fe(0.37)、As(0.33)、Cr(0.27)、Cd(0.25)、Mn(0.24)、Cu(0.23)、Co(0.18)、V(0.16)、Ni(0.15)、Ba(0.14)、Bi(0.13)。 Co、V、Ni、Ba 和Bi的变异系数均小于0.20,属于低变异元素;Cr、Cd、Mn 和Cu 的变异值介于0.20 ～0.30,为中等变异度;Fe 和As 的变异系数均大于0.30,属于高度变异元素。

邯郸市大气PM2.5金属元素变异系数计算结果表明,Bi、Ba、Ni、V 和Co 在各功能区的含量差异较小,剩余6 种元素表现为中高等变异度。 其中,Cu 和Fe 在教学区的质量浓度显著低于其他功能区;Mn 和Cd 在教学区的含量较低,在工业区和工业生活区的含量较高;Cr 在教学区的含量低,在交通区的含量高;As 在教学区的质量浓度远高于其他功能区。 该结果表明,教学区为Fe、Cr、Cd、Mn 和Cu 元素的低值区,同时还是As 元素的突出高值污染区。 不同功能区金属元素含量的差别可能与人类活动的影响程度有关。 与教学区相比,其他3 个功能区的交通流量大、工业活动密集程度高,使得局地空气中某些金属元素的含量较高。 As 元素的主要来源是煤炭的燃烧。 教学区As 元素质量浓度明显高于其他功能区,可能是由于教学区附近存在大量小型饭店和街头烧烤摊点,其使用的煤炭大多未经加工处理,且没有任何废气净化处理设施。 燃煤产生的废气及其携带的As 元素大量排放到空气中[34],造成教学区As元素含量较高。

2.2.2 不同功能区金属元素富集程度的变化特征

PM2.5中的金属元素在邯郸市各功能区的富集系数如表3 所示。 金属元素的富集系数可反映其在空气中的富集程度,富集系数越高,说明富集程度越高。 污染级别用数值0 ～5 表示,数值越高,表示该金属元素的污染级别越高[18]。

表3 显示,V 和Co 在各个功能区的富集系数均小于1,即4 个功能区的V、Co 元素不存在富集,污染级别为0;Ba 在教学区的富集系数为1.23,存在轻度富集,在其他功能区均小于1,说明邯郸市大气中Ba 元素造成的空气污染级别较低;Ni 在不同功能区的富集系数均介于2 ～5,存在中度富集,污染级别为2;Cr 和Cu 在4 个功能区的富集系数均介于5 ～20,为重度富集,污染级别为3;As 在工业区和工业生活区的富集系数介于20 ～40,为严重富集,在教学区和交通区的富集系数远大于40,为极重富集,说明邯郸市As 元素污染严重,尤其是教学区的富集系数高达129.23,污染程度极高;Fe、Cd、Bi 在4 个功能区的富集系数均大于40,富集程度为极重,污染级别为5,但与其他3 个功能区相比,教学区Fe 和Cd 元素的富集系数相对较低,即在整个区域Fe 和Cd 污染极重的背景下,教学区的污染程度相对较轻。

表3 各功能区不同金属元素的富集系数Table 3 Enrichment factor of the metal elements in different functional areas

2.3 金属元素来源的识别及贡献率计算

2.3.1 金属元素的来源解析

为探究邯郸市2017 年冬季采样期PM2.5中金属元素的主要来源,本研究结合相关参考文献,对PM2.5中金属元素的来源展开分析[35-37],并通过主成分分析法和聚类分析法对V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、As、Cd、Ba 和Bi 共11 种元素的来源进行判别。 邯郸市大气PM2.5中金属元素的主成分分析结果见表4。 由表4 可知,经过最大方差旋转后,提取3 个特征值大于1 的主因子,即主因子1(4.43)、主因子2(2.91)和主因子3(1.20),3 个因子的累计方差贡献率为77.67%。 主因子1中,Cr、Mn、Fe、Cu、Cd 和Ba 的载荷值较大,方差贡献率为40.26%;主因子2 中,V、Co 和Bi 的载荷值较大,方差贡献率为26.48%;主因子3 主要由Ni 和As 两种元素构成,Ba 的载荷值在主因子3 中也较大,该因子的方差贡献率为10.93%。图3 为邯郸市PM2.5中金属元素的聚类分析结果。 由图3 可知,邯郸市PM2.5中的金属元素可被 分 为 V-Co-Bi、 Mn-Fe-Cu-Cr-Cd-Ba 和 Ni-As 3 类,与主成分分析结果一致。

表4 三大主成分对邯郸市PM2.5 中金属元素的解释总方差Table 4 Total variance explained of three principal components of metal elements in PM2.5 in Handan City

第一组元素Cr、Mn、Fe、Cu、Cd 和Ba 在主成分分析中被归为同一主成分,在聚类分析中也被归为同一类,说明邯郸市PM2.5中的Cr、Mn、Fe、Cu、Cd 和Ba 元素具有相同或者相似的来源。 相关研究表明,Fe 是钢铁制造中的主要材料,其冶炼过程会向空气中释放大量的Fe 元素[37];Cr 和Mn 可作为工业活动(冶炼、采矿等)排放的指示元素[13];Cu、Ba 通常被用于轴承、轮胎及刹车片等的制造,极易通过磨损作用进入空气[33];Cd 与矿区煤炭开采活动密切相关,且煤矸石堆的风化过程也会释放一定量的Cd[33]。 因此,主因子1的来源为工业源。

第二组元素V、Co 和Bi 属于同一主成分,结合聚类分析结果可知,邯郸市大气中V、Co 和Bi的来源具有一致性。 V、Co 受人类活动的影响较小,其主要来源可能是自然源(土壤尘等)[10]。 关于Bi 元素的研究相对较少。 本研究中,Bi 与Co之间的相关系数高达0.95,且主成分分析与聚类分析均将两者分为同一组,说明这两种元素的来源具有高度一致性。 因此,可以推断主因子2 主要代表自然源。

第三组元素Ni 和As 在主成分分析中为同一因子所含元素,且在聚类分析中被划分为同一类,Ba 元素在因子3 中也具有一定的载荷值,说明邯郸市大气中的Ni 和As 两种元素同源,且该来源可能是空气中Ba 元素的来源之一。 As 是煤炭燃烧的标识性元素[34];Ba 是燃油和汽车尾气排放的元素之一,此外,汽车制动过程中刹车片、轮胎和轴承的磨损均可造成Ni 和Ba 元素的释放[10,33]。 因此,主因子3 代表的是化石燃料的燃烧和交通运输活动混合来源。

图3 PM2.5 中金属元素聚类分析结果Fig.3 Cluster analysis of metal elements in PM2.5

2.3.2 不同污染源贡献率的计算

基于主成分分析结果,运用APCS-MLR 解析3 种主要污染源对邯郸市PM2.5中不同金属元素的贡献率(表5)。 对比各金属元素质量浓度模拟均值与实测均值的比值可见,除Fe 元素外,其他元素均介于0.80 ～1.20,说明除Fe 元素外,其他金属元素的模拟值与实测值的拟合度较高。 此外,11 种金属元素的实测值与模拟值之间的相关系数(r)均大于0.85,进一步说明该模型的回归拟合准确度很高。 表5 中,主成分分析所得3 个主因子对V、Mn、Fe、Co、Cu、Cd、Ba 和Bi 8 种金属元素的贡献率之和均为100%,但对Cr、Ni 和As的贡献率之和均小于100%,表明还存在其他污染源对Cr、Ni 和As 在大气中的含量产生影响。

由表5 可知, 在邯郸市, 自然源贡献了95.81%的V 和93.92%的Co,化石燃料的燃烧和交通运输活动对V、Co 的贡献率分别为4.19%、6.08%;工业活动贡献了80%以上的Mn、Fe、Cu和Cd,自然源对Mn、Fe、Cu、Cd 的贡献率分别为1.29%、 15.32%、 1.37%、 12.92%, 此 外, 还 有10.00%的 Mn、3.45% 的 Fe、12.91% 的 Cu 和0.39%的Cd 元素来自化石燃料的燃烧及交通源;Ba 的主要来源是工业活动,工业源对Ba 的贡献为67.83%,化石燃料的燃烧及交通运输活动对其含量的影响也较大,贡献率为32.17%;自然源是Bi 的主要来源,贡献率为97.08%,工业活动、化石燃料的燃烧及交通运输活动对其含量的影响均较小,贡献率之和为2.92%;工业活动贡献了74.81%的Cr 和5.48%的As,化石燃料的燃烧及交通运输活动对Cr、As 的贡献率分别为16.35%、81.43%,此外,还有8.84%的Cr 和13.09%的As为未知来源;工业活动、自然源、化石燃料的燃烧和交通源对Ni 的贡献率分别为10.42%、3.25%、73.87%,此外,还有12.46%的Ni 来源未知。

通过对邯郸市大气中金属元素的来源进行分析可知,污染源的贡献率从大到小依次是工业源、自然源、化石燃料的燃烧及交通源。 金属元素的来源较为复杂,且不同来源对各金属元素的贡献率存在较大差别,Cr、Ni 和As 存在未知污染源。

表5 不同来源对各金属元素的贡献率、模拟均值与实测均值比值及相关系数Table 5 Source apportionments and ratios of estimated mean value to measured mean value of metal elements using APCS-MLR

2.4 潜在生态风险评估

邯郸市大气PM2.5中Cr、Ni、Cu、As 和Cd 的潜在生态风险指数及风险程度分级见表6。 Cr 和Ni 在4 个功能区的潜在生态风险指数均小于40,潜在生态风险程度为轻微;Cu 在工业区的潜在生态风险指数大于80,潜在生态风险程度为强,在其他3 个功能区均介于40 ～80,潜在生态风险程度为中等;As 和Cd 在4 个功能区的潜在生态风险指数均远大于320,潜在生态风险程度为极强,且As 在教学区的潜在生态风险指数远高于其他功能区。 此外,4 个功能区各金属元素潜在生态风险指数之和介于9 144 ～14 986,均远超过600,说明5 种元素在整个邯郸市的总生态风险很高。但与其他3 个功能区相比,教学区潜在生态风险指数的总和(9 144)较低,说明教学区PM2.5中金属元素的潜在生态风险程度相对较低。 将本研究结果与北京市城区[9]、天津市取暖期[8]PM2.5中金属元素生态风险评价结果进行对比(表6)。 结果显示,邯郸市Cu 的生态风险指数略低;邯郸市教学区Ni 的潜在生态风险指数略高于北京市城区;邯郸市Cr 和As 的潜在生态风险远高于北京市和天津市;邯郸市Cd 的生态风险远高于天津市,且除教学区外,邯郸市其他功能区Cd 的生态风险指数也高于北京市。 邯郸市4 个功能区总生态风险指数均高于北京市(8 235),表明应当高度重视邯郸市PM2.5中金属元素的潜在生态风险。

表6 PM2.5 中金属元素的潜在生态风险指数及风险程度Table 6 Potential ecological risk factors and risk degree of metal elements in PM2.5

图4 是各个功能区PM2.5中5 种金属元素对各个采样点总潜在生态风险的相对贡献率。 由图4 可知,Cd 和As 的相对贡献率较大。 Cd 在工业生活区的相对贡献率最大(94%),在教学区的相对贡献率最小(84%);As 在教学区的相对贡献率最大(15%),在工业生活区的相对贡献率最小(4%)。 Cd 和As 的相对贡献率高,一方面是由于这两种金属元素的毒性系数较高。 另一方面,金属元素的形态不同,所引起的生态风险程度也不同。 相关研究表明,Cd 在大气颗粒物中主要以酸提取态存在[38],因此,Cd 的生物可吸收利用性较强,在生态系统中易富集,对生态系统造成的潜在风险最高。 邯郸市Cd 和As 的潜在生态风险贡献率较高,该结果与赵珍丽等[18]关于东莞市大气颗粒物的研究结果一致。

图4 各功能区PM2.5 中金属元素对各个采样点位潜在生态风险的相对贡献率Fig.4 Relative contribution rate of metals to potential ecological risk of each sampling site in PM2.5 in different functional area

总之,邯郸市大气PM2.5中的金属元素存在较高的潜在生态风险,应当根据其来源从源头上控制金属元素的排放量,并积极采取科学有效的预防措施,以减少金属元素对生态系统的危害,确保大气系统的安全。

3 结论

1)2017 年冬季采样期间,邯郸市各功能区PM2.5日均浓度均远超过《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)二级标准限值(75 μg/m3),超标天数比例可达70%以上。

2)教学区各金属元素质量浓度的总和小于其他3 个功能区。 同时,教学区是Cr、Cd、Mn、Cu、Fe 元素的低值区,但也是As 元素的突出高值污染区。 Bi、Ba、Ni、V 和Co 元素的含量在各功能区无显著差异。

3)V、Co 和Ba 元素在邯郸市各功能区的富集系数较低,污染程度较轻;其余8 种元素均存在一定程度的富集,尤其是As、Fe、Cd 和Bi 在各个功能区的富集系数均大于20,造成的大气污染程度较为严重。

4)邯郸市大气PM2.5中金属元素的主要来源包括工业源、自然源、化石燃料的燃烧及交通运输源。 工业源是Cr、Mn、Fe、Cu、Cd 和Ba 的主要贡献源;自然源主要贡献了V、Co 和Bi 元素;化石燃料的燃烧及交通运输源是Ni 和As 元素的主要来源,同时也贡献了一定量的Ba 元素。

5)邯郸市PM2.5中金属元素的总生态风险很高。 As 和Cd 在4 个功能区的生态风险程度为极强,且对总生态风险的相对贡献率较高;Cu 的生态风险程度为中等到强;Cr 和Ni 在4 个功能区的生态风险相对较低。