【摘要】：城市地表灰塵是一種多組分、來源復(fù)雜的粒子混合物。地表灰塵易富集多種重金屬,是城市環(huán)境污染的源與匯,并且容易在一定的外動力條件下發(fā)生“揚起-沉降-再揚起”多次循環(huán)往復(fù)的過程,危害城市環(huán)境和居民健康,灰塵中重金屬研究已經(jīng)成為城市地表灰塵研究的重要內(nèi)容之一。校園是兒童最主要學(xué)習(xí)和活動場所,兒童呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)未發(fā)育完全,受重金屬脅迫較強,對灰塵等污染物的敏感度強。同時,兒童具有多動性,在校園里玩耍時,皮膚、手足等會直接接觸大量細(xì)顆粒灰塵,灰塵中重金屬對兒童的健康風(fēng)險比成人更高。因此,研究校園灰塵重金屬污染特征、生物可給性及評估其對兒童的健康風(fēng)險具有較大意義。當(dāng)前眾多學(xué)者基于重金屬總量評價其對人體健康的危害,但重金屬不可能被人體完全吸收,在一定程度上會高估重金屬對人體的健康風(fēng)險。因此利用重金屬生物可給量取代總量,評價其對人體所產(chǎn)生的健康風(fēng)險,更具有合理性和科學(xué)性。本文選取安徽省典型的煤炭資源型城市——淮南市為研究對象,在不同行政區(qū)劃(田家庵區(qū)(TJA)、謝家集區(qū)(XJJ)、潘集區(qū)(PJ)、大通區(qū)(DT)、八公山區(qū)(BGS))根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人口分布、工業(yè)布局等選取40所小學(xué)校園,一方面,分析校園不同活動場所—校門口灰塵(School Gate Dust,SG)、操場灰塵(Playground Dust,PG)和樓道走廊灰塵(Corridor Dust,CD)下全粒徑灰塵和細(xì)粒徑灰塵中重金屬(Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)的空間差異,拓展了城市灰塵重金屬在校園環(huán)境中的研究范圍,加強對校園灰塵重金屬污染機(jī)理、分布規(guī)律研究,提高對校園兒童身體健康的關(guān)注度。另一方面,采用體外胃腸模擬實驗—生物原理提取法(PBET:Physiologically Based Extraction Test)對不同活動場所和不同區(qū)域校園全粒徑和細(xì)粒徑灰塵重金屬生物可給量和生物可給性進(jìn)行空間差異分析,并采用統(tǒng)計學(xué)分析手段(主成分分析、相關(guān)分析)探討校園灰塵重金屬的影響因素,能夠更加準(zhǔn)確客觀的評估校園微尺度上地表灰塵中重金屬對兒童產(chǎn)生的危害,為兒童的健康風(fēng)險防范提供科學(xué)指導(dǎo)。主要進(jìn)展與認(rèn)識如下:(1)淮南市不同區(qū)域小學(xué)校園全粒徑灰塵重金屬含量分布差異較大,同一區(qū)域不同重金屬變化也較為明顯,呈現(xiàn)明顯的空間異質(zhì)性。Cd在五個區(qū)校園富集量較大,均超過淮南市土壤背景值,超標(biāo)率100%,其中PJ和XJJ區(qū)尤為嚴(yán)重(超過土壤環(huán)境背景值25.55倍和24.88倍),主要與淮南市PJ和XJJ區(qū)的主體功能有關(guān),PJ和XJJ為淮南市主要的煤炭開采區(qū),周邊聚集謝一礦、謝二礦、潘集一礦和平圩電廠等大型污染企業(yè),Cd是典型的燃煤源,煤炭燃燒尤其是不完全燃燒,飛灰中含有大量Cd元素,隨著大氣沉降飄落在周邊小學(xué)。Co、Ni和V含量在五個區(qū)域空間差異不明顯,低于或與土壤背景值相近,說明淮南市小學(xué)校園地表灰塵Co、Ni和V主要與自然源有關(guān)。Pb和Zn含量在TJA和XJJ區(qū)均呈現(xiàn)較高的富集比例,分別超過土壤背景值的3.91、3.78倍和3.60、3.98倍。差異性檢驗表明Cd、Cr、Cu、Pb、Zn的p值均小于0.05,呈現(xiàn)出顯著性差異。(2)淮南市小學(xué)校園不同活動場所全粒徑灰塵重金屬Cd、Cu、Pb、Zn含量超過淮南市土壤環(huán)境背景值的15.91、2.55、2.37、2.03倍。表明,淮南市小學(xué)校園地表灰塵重金屬呈現(xiàn)不同程度的富集,尤其Cd富集量最大,富集程度最重。對比不同活動場所重金屬空間分布,Cd、Co、Cr、Pb、Zn呈現(xiàn)規(guī)律為:CDPGSG。Cu元素呈現(xiàn):CDSGPG。Ni和V在操場、校門口和樓道灰塵中表現(xiàn)不明顯,不具有統(tǒng)計學(xué)意義上的差異性。差異性檢驗表明,Cd、Co、Cr、Cu、Pb、Zn均呈現(xiàn)顯著性差異(P0.05)。說明,不同活動場所灰塵重金屬Cd、Zn、Pb、Cu、Cr雖然累積量大,但污染來源不同,來源較為多樣,具有多源性和空間異質(zhì)性。與校園灰塵重金屬含量比較發(fā)現(xiàn),淮南市小學(xué)校園表土中重金屬Cr、Cu、Pb、Zn含量遠(yuǎn)低于灰塵含量,相比CD灰塵中Zn平均含量,土壤中Zn明顯降低,下降2.68倍,其次為Pb,下降了2.58倍,Cr下降1.73倍,Cu下降程度最低為1.68倍。(3)淮南市小學(xué)校園細(xì)粒徑灰塵重金屬區(qū)域分布差異較大。Cd元素在五個區(qū)校園灰塵中含量均較大,均超過淮南市土壤背景值,超標(biāo)率100%,其中PJ累積最大,超背景值34.30倍,其次為XJJ區(qū),超背景值32.64倍,這兩個區(qū)域Cd含量最大,與主題功能有關(guān),是典型的燃煤因素引起Cd濃度超高。Co元素除XJJ外,其他四區(qū)變異系數(shù)均較低。與全粒徑Co含量在五個區(qū)域的分布比較,含量相近,變化平緩,說明Co在粒徑上分布均勻,不存在向細(xì)顆�；覊m富集的現(xiàn)象。Cu在謝家集區(qū)、田家庵區(qū)和潘集區(qū)最高,主要與每個行政區(qū)的功能定位不同,與產(chǎn)業(yè)職能有關(guān)。差異性分析表明,五個區(qū)域細(xì)粒級灰塵重金屬在空間上具有顯著差異。對比不同區(qū)域全粒徑灰塵重金屬含量變化可知,細(xì)粒徑灰塵變化幅度較大,空間變異較強,存在明顯的空間異質(zhì)性。(4)不同重金屬在胃腸階段可給量差異較大,三種活動場所下重金屬Cd、Pb、V和Zn在胃階段平均可給量均高于腸階段,其中,在樓道灰塵中Cd、Pb、V和Zn在胃階段可給量分別是腸階段可給量的2.54、3.74、6.34倍。非參數(shù)檢驗分析可知,胃階段8種重金屬在不同活動場所均呈現(xiàn)顯著差異(P0.05),小腸階段Cd、Co、Cu、Cr、Ni、Pb、V在不同活動場所具有顯著性差異(P0.05)。重金屬在不同活動場所生物可給性差異較大,除Pb和Zn外,其他六種重金屬均表現(xiàn)為樓道灰塵操場灰塵校門口灰塵。(5)對比三種不同活動場所細(xì)粒徑灰塵重金屬(Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)生物可給量得出,在胃階段,8種重金屬均呈現(xiàn):CDPGSG。不同活動場所細(xì)粒徑灰塵重金屬的生物可給性差異較大,除Cr和Zn外,其他六種重金屬均呈現(xiàn)為:CDPGSG。這與全粒徑灰塵重金屬生物可給性分布相一致,主要與細(xì)粒徑重金屬的總量大小、以及胃腸階段的生物可給量有關(guān)。除Zn外,校門口灰塵生物可給性最低,同時三種場所中Cr的生物可給性均最低,這與全粒徑Cr的生物可給性分布規(guī)律相同。(6)不同區(qū)域小學(xué)校園細(xì)粒徑灰塵中重金屬生物可給量存在較大差異,在胃階段,不同重金屬在同一區(qū)域細(xì)粒徑灰塵中重金屬生物可給量變化并不一致,Zn在不同區(qū)域中生物可給量最大,Co和Cd的生物可給量最低,這主要與不同區(qū)域校園細(xì)粒徑灰塵重金屬總量高低有關(guān)。在腸階段,淮南市不同區(qū)域校園細(xì)粒徑灰塵重金屬生物可給量與胃階段差異較大,Cu在大通區(qū)、田家庵區(qū)、謝家集區(qū)、潘集區(qū)平均生物可給量最高。不同區(qū)域小學(xué)校園細(xì)粒徑灰塵中重金屬生物可給性的分布差異也較大,總體而言,田家庵區(qū)、潘集區(qū)、謝家集區(qū)的小學(xué)校園細(xì)粒徑灰塵中重金屬生物可給性明顯高于八公山區(qū)和大通區(qū),與全粒徑灰塵重金屬生物可給性分布基本一致。對比全粒徑灰塵重金屬生物可給性分布發(fā)現(xiàn),Cd、Co、Cu、Pb和Zn的增幅較高,明顯高于全粒徑,進(jìn)一步說明,細(xì)粒徑灰塵重金屬的生物有效性較強,對人體的潛在風(fēng)險更高。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X513

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2409127