【摘要】：大氣細(xì)顆粒物中的重金屬因其較高的毒性、不可降解性及易吸入等特點(diǎn),可對(duì)大氣環(huán)境構(gòu)成極大的潛在威脅。作為四川乃至整個(gè)西部經(jīng)濟(jì)、文化和政治重鎮(zhèn)的新一線城市—成都,其大氣環(huán)境質(zhì)量不僅受到近幾年城市人口、工業(yè)和機(jī)動(dòng)車保有量快速增長(zhǎng)的影響,還受到不利于污染物稀釋和擴(kuò)散的特殊地理位置及氣候條件的限制,從而導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境空氣污染情況時(shí)有發(fā)生。成華區(qū)是位于成都市東北部的老工業(yè)區(qū),且毗鄰龍泉等工業(yè)區(qū),該區(qū)的大氣污染程度較成都市的大部分區(qū)域更加嚴(yán)重。本文于春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié),分別采集成華區(qū)大氣中PM10和PM2.5樣品,針對(duì)極少的稱樣量和耐鹽度較低的ICP-MS法,通過改進(jìn)優(yōu)化Fernandez法的提取條件,在最佳條件下提取并分析了樣品中Cu、Pb、Mn、Cd、Cr的4種化學(xué)形態(tài),評(píng)價(jià)了方法的準(zhǔn)確度、精密度和檢出限;分析了不同季節(jié)、不同粒徑五種重金屬化學(xué)形態(tài)分布特征;進(jìn)行了各金屬總量和形態(tài)、形態(tài)和形態(tài)的相關(guān)性分析;評(píng)價(jià)了其生物有效性,采用Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)法評(píng)價(jià)了PM10和PM2.5各金屬在不同季節(jié)中的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。完成的主要工作和結(jié)論如下。1.五種重金屬形態(tài)逐級(jí)提取的最佳條件是:以純凈水提取可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1)的最佳振蕩時(shí)間為3小時(shí),振蕩溫度為35℃;提取碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2)使用的提取劑鹽酸羥胺的最佳濃度為0.20 mol/L;提取有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)(F3)時(shí)加入的30%過氧化氫體積為10 m L且先加入5 m L再加入5 m L效果比直接加入10 m L效果好,使用的提取劑氯化銨的最佳濃度為0.5 mol/L。優(yōu)化后的鹽酸羥胺濃度比Fernandez法給出的值低20%,獲得了相同的提取效果;乙酸銨濃度比Fernandez法給出的值低80%,反而獲得了更好的提取效果。ICP-MS耐鹽度較差,鹽類濃度的減少,不僅對(duì)降低空白和檢出限十分有利,也有效降低了樣品需要稀釋的倍數(shù),從而對(duì)超痕量待測(cè)元素的準(zhǔn)確測(cè)定非常有利。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)中采用的三種土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)各元素總含量及各形態(tài)含量之和均與推薦值吻合;實(shí)驗(yàn)測(cè)得樣品中銅鉛錳鎘鉻各形態(tài)之和的回收率均大于82%;各元素形態(tài)的RSD介于0.33─6.22%之間;每種元素濃度及各形態(tài)測(cè)定液濃度均在其相應(yīng)檢出限3倍以上,說明所擬定的方法具有較高的準(zhǔn)確度、精密度和較低的檢出限,測(cè)定數(shù)據(jù)真實(shí)有效。3.PM2.5和PM10中,Cu、Pb、Cd、Cr的元素總量和可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1)的最高值均出現(xiàn)在12月,說明冬季這四種重金屬的污染最嚴(yán)重,其活躍程度最高。Mn的總量及前三個(gè)形態(tài)一年四季變化均不大,而殘?jiān)鼞B(tài)(F4)最高值出現(xiàn)在秋季,這可能是由于成都秋季多風(fēng),Mn主要受到了土壤揚(yáng)塵的影響。4.采用優(yōu)化的Fernandez法提取并分析樣品中的Cu、Pb、Mn、Cd、Cr五種重金屬元素的四種化學(xué)形態(tài),結(jié)果顯示:相同粒徑大氣顆粒中的不同重金屬形態(tài)分布以及不同粒徑大氣顆粒中同種重金屬的形態(tài)分布均存在差異;大氣顆粒中重金屬形態(tài)分布與土壤中重金屬形態(tài)分布也存在差異。PM2.5中Cu主要分布在可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1),有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)(F3);Pb、Mn、Cd主要分布在可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1),碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2);Cr主要分布在碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2)。PM10中Cu、Mn主要分布在可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1),有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)(F3);Pb主要分布在可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2);Cd主要分布在可溶態(tài)與可交換態(tài)(F1),碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2),有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)(F3);Cr主要分布在碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可還原態(tài)與可氧化態(tài)(F2),有機(jī)質(zhì)、氧化物與硫化物結(jié)合態(tài)(F3)。與大氣顆粒物相比,土壤中這五種重金屬元素主要集中在殘?jiān)鼞B(tài)(F4)。5.五種重金屬元素在兩種粒徑的大氣顆粒物中的含量呈現(xiàn)不同的特征。Cu、Pb、Cd在PM2.5中的平均含量更高,分別為189.4μg/g、281.7μg/g和21.53μg/g,而在PM10中分別為176.6μg/g、228.1μg/g和18.06μg/g;Mn、Cr在PM10中的平均含量更高,在PM2.5中依次為498.0μg/g、114.6μg/g,PM10中依次為559.0μg/g、129.8μg/g;說明并不是所有重金屬元素都更容易富集在小顆粒固體顆粒上。6.相關(guān)性分析表明,PM2.5中,Cu-Ⅰ與Cu-T、Cu-Ⅱ與Cu-T、Cu-Ⅰ與Cu-Ⅱ、Pb-Ⅰ與Pb-T、Pb-Ⅱ與Pb-T、Pb-Ⅲ與Pb-T、Pb-Ⅰ與Pb-Ⅱ、Mn-I與Mn-T、Mn-Ⅱ與Mn-T、Cd-Ⅰ與Cd-T、Cd-Ⅱ與Cd-T、Cd-Ⅳ與Cd-T、Cd-Ⅰ與Cd-Ⅲ、Cr-Ⅲ與Cr-T、Cr-Ⅳ與Cr-T、Cr-Ⅰ與Cr-Ⅲ均存在一定的顯著正相關(guān)性;PM10中,Cu-Ⅱ與Cu-T、Cu-Ⅲ與Cu-T、Cu-Ⅳ與Cu-T、Cu-Ⅲ與Cu-Ⅳ、Pb-Ⅰ與Pb-T、Pb-Ⅱ與Pb-T、Pb-Ⅲ與Pb-T、Pb-Ⅳ與Pb-Ⅱ、Mn-Ⅰ與Mn-T、Mn-Ⅱ與Mn-T、Mn-Ⅲ與Mn-T、Mn-Ⅱ與Mn-Ⅲ、Cd-Ⅰ與Cd-T、Cd-Ⅱ與Cd-T、Cd-Ⅲ與Cd-T、Cr-Ⅰ與Cr-T、Cr-Ⅱ與Cr-T、Cr-Ⅲ與Cr-T、Cr-Ⅰ與Cr-Ⅱ也存在一定的顯著正相關(guān)性。7.生物有效性分析表明,PM2.5中,五種重金屬元素生物有效性由強(qiáng)到弱順序?yàn)镃dCrPbMnCu,其中Cd的K值為0.814,容易被生物吸收利用;Cr、Pb、Mn、Cu的K值分別為0.755、0.749、0.712、0.522,不容易被生物吸收利用,Cu的生物可利用性最低。PM10中,生物有效性由強(qiáng)到弱順序?yàn)镻bCdMnCrCu,五種元素的K值分別為0.778、0.741、0.611、0.575、0.541,不容易被生物吸收利用。8.無(wú)論在成都市成華東北部PM2.5還是PM10中,Cu、Pb、Mn、Cr四種重金屬元素的危害程度均較低,但Cd危害程度極強(qiáng)。成都市成華東北部總體的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為極強(qiáng)。PM2.5中各金屬元素的生態(tài)危害排序?yàn)镃dPbCuCrMn,PM10與PM2.5中重金屬的危害程度相仿。危害程度大的元素更容易富集在小顆粒固體顆粒中,所以PM10的危害程度小于PM2.5。
【圖文】：

成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文所有實(shí)驗(yàn)用水均為怡寶純凈水。2.2 樣品采集2.2.1 采樣點(diǎn)的選擇為反應(yīng)成都成華東北部大氣 PM10 和 PM2.5 的情況，，本實(shí)驗(yàn)選在地處成都成華東北部的成都理工大學(xué)理化樓樓頂（N30°40 39.48 ，E104°0840.97 ）進(jìn)行采樣，周圍沒有明顯的污染源，采樣高度距地面 15 米左右，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位如圖 2-1。（紅色五角星所在位置）
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X513;X820.4

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