本文選題：土壤 + 灰塵��； 參考：《浙江大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口膨脹及城市擴(kuò)張極大地改變了我們賴以生存的自然環(huán)境,增加了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。其中,重金屬污染因其具有潛伏性、持久性、不可逆性和難修復(fù)性等特點(diǎn),受到人們廣泛關(guān)注。人為因素已被認(rèn)為是土壤和灰塵中重金屬污染的主要來(lái)源,但人類活動(dòng)對(duì)土壤和灰塵等環(huán)境要素的重金屬污染的具體影響機(jī)制仍有待研究。為深入了解人類活動(dòng)影響土壤和灰塵重金屬積累的內(nèi)在機(jī)制,本論文以杭州市城區(qū)、杭州市城郊和杭州灣海積平原農(nóng)區(qū)為例,分別研究了城市、城郊和農(nóng)村人口密集區(qū)的土壤重金屬污染特征;探討了人類土地利用進(jìn)程中土壤重金屬含量的時(shí)間變化特征,剖析了城市環(huán)境中灰塵重金屬的污染特性及其與區(qū)域土壤重金屬污染的關(guān)系。同時(shí),以磷肥施用為例,分析了農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)土壤重金屬環(huán)境污染行為的影響機(jī)制;并通過(guò)對(duì)三個(gè)區(qū)域的污染源、污染特點(diǎn)、污染強(qiáng)度等對(duì)比分析,探討了不同強(qiáng)度人類活動(dòng)對(duì)土壤和灰塵重金屬污染的影響差異。論文對(duì)人類活動(dòng)影響土壤和灰塵重金屬積累的機(jī)制進(jìn)行了較深入的分析,對(duì)指導(dǎo)區(qū)域環(huán)境污染控制具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。研究獲得的主要結(jié)論如下:1.城市、城郊和農(nóng)村人口密集區(qū)土壤重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)科學(xué)布點(diǎn),在杭州市城區(qū)、杭州市城郊和杭州灣海積平原農(nóng)區(qū)分別采集50個(gè)、87個(gè)、66個(gè)土壤樣品,進(jìn)行土壤基本理化性質(zhì)和重金屬(Pb、Cd、Cu、Zn、Cr)全量分析;運(yùn)用地積累指數(shù)法、污染負(fù)荷指數(shù)法、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方法進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);采用相關(guān)分析、正交矩陣因子分析等方法進(jìn)行土壤重金屬源解析。研究表明,城市、城郊和農(nóng)村人口密集區(qū)土壤Pb、Cd、Cu、Zn均存在不同程度的富集和人為擾動(dòng),但Cr的富集和人為擾動(dòng)不明顯。因土地利用的差異,土壤重金屬對(duì)環(huán)境安全和人體健康的風(fēng)險(xiǎn)水平與其污染程度并不完全一致。研究區(qū)城市土壤重金屬含量雖然高,但其對(duì)人體尚未產(chǎn)生致癌風(fēng)險(xiǎn)(CR=8.59E-07)。土壤Cd、Cu、Zn對(duì)人體均不產(chǎn)生非致癌風(fēng)險(xiǎn),部分地區(qū)土壤Pb和Cr對(duì)人體存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。土壤重金屬對(duì)人體致癌和非致癌風(fēng)險(xiǎn)都以"經(jīng)口攝入"為主要暴露途徑,兒童是高風(fēng)險(xiǎn)人群。城郊和農(nóng)村人口密集區(qū)農(nóng)地土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較小,基本能滿足無(wú)公害作物生長(zhǎng)環(huán)境要求,但需要特別重視工業(yè)基地附近的Pb、Cd污染和經(jīng)濟(jì)作物種植基地的Cu、Zn污染。2.不同強(qiáng)度人類活動(dòng)對(duì)土壤重金屬污染的影響差異采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)、地統(tǒng)計(jì)學(xué)和地理信息系統(tǒng)等方法對(duì)城市-城郊-農(nóng)村人口密集區(qū)土壤重金屬積累特性進(jìn)行分析和對(duì)比。結(jié)果表明,從城市、城郊到農(nóng)村人口密集區(qū),土壤重金屬含量和變異程度總體上隨著人類影響強(qiáng)度而梯度遞減。其中,土壤Pb、Cd含量受人類強(qiáng)度影響比較明顯;Cu和Zn含量受到一定程度的人類強(qiáng)度影響,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對(duì)其影響更為突出;Cr含量基本不受人類強(qiáng)度影響,但與工業(yè)生產(chǎn)有一定關(guān)系。不同區(qū)域環(huán)境下人類活動(dòng)影響土壤重金屬積累的機(jī)制有所不同。城市土壤重金屬含量主要受到土地利用類型、行政區(qū)劃等因素影響,工業(yè)排放和交通運(yùn)輸是其主要來(lái)源;城郊農(nóng)業(yè)土壤重金屬含量受到距離市區(qū)遠(yuǎn)近、距離污染源位置、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式等因素影響,大氣沉降、污灌、自然來(lái)源、農(nóng)用物資等是其主要來(lái)源;農(nóng)村人口密集區(qū)農(nóng)地土壤重金屬含量則主要與土壤利用時(shí)間、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等有關(guān)。3.耕地利用進(jìn)程中土壤重金屬含量的時(shí)間變化特征針對(duì)杭州灣農(nóng)村人口密集區(qū),采用空間代替時(shí)間的方法,探索了近1000年來(lái)土壤重金屬累積的時(shí)間變化規(guī)律,并分析了這一區(qū)域土壤污染的主要原因。結(jié)果表明,研究區(qū)耕地土壤重金屬含量基本隨土地利用時(shí)間的增加而增加。土壤重金屬含量的增加一方面源于農(nóng)業(yè)土壤自然演變,另一方面源于人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展引起的污染源和污染程度的改變。土壤重金屬年累積速率隨著區(qū)域城鎮(zhèn)化和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快而逐漸加快,1952年和1995年都是比較明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。土壤5種重金屬含量在最近50年里的增加值都超過(guò)或約等于其在1952年之前1000年里的增加值之和。1995年后土壤重金屬的年累積速率已達(dá)到歷史最高水平。4.過(guò)量施用磷肥對(duì)土壤重金屬環(huán)境污染行為的影響機(jī)制為了解過(guò)量施用磷肥對(duì)土壤重金屬環(huán)境污染行為的影響機(jī)制,在實(shí)驗(yàn)條件下評(píng)估過(guò)量施用磷肥對(duì)土壤重金屬遷移性的影響,并通過(guò)觀測(cè)淋洗液酸堿性(pH)、電導(dǎo)率(EC)、溶解性有機(jī)碳(DOC)等參數(shù)的變化來(lái)探索施用磷肥影響土壤重金屬遷移的反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明,過(guò)量添加磷能夠增加土壤中Cu、Cd、Zn等重金屬元素的垂直遷移,并證實(shí)了土壤DOC在Cu、Cd和Zn遷移中的關(guān)鍵作用。與之相反,淋洗液中Pb濃度與DOC濃度呈負(fù)相關(guān),并隨著磷水平的提高而減少。高水平磷處理下,土壤淋洗液中Cu、Cd和Zn濃度的增加,與金屬-DOM配合體的形成緊密相關(guān)。而土壤淋洗液中Pb濃度的降低,可能由不可溶鉛-磷結(jié)合體的形成所致。5.城市環(huán)境中灰塵重金屬的污染特性在杭州市工業(yè)區(qū)、商服區(qū)、住宅區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)及城郊農(nóng)居點(diǎn)各設(shè)5個(gè)采樣點(diǎn)作為室外灰塵樣,并在每個(gè)采樣點(diǎn)附近的居民房屋內(nèi)采集一個(gè)室內(nèi)灰塵樣。結(jié)果表明,室內(nèi)外灰塵中Pb、Cd、Cu、Zn均有較明顯的富集和人為擾動(dòng),而Cr富集和擾動(dòng)不明顯。室內(nèi)外灰塵中重金屬積累的相關(guān)性和相似性源于二者之間的相互傳播。室內(nèi)灰塵重金屬污染程度總體高于室外,其對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)也總體高于室外。室內(nèi)灰塵Cd、Pb對(duì)人體尤其是兒童產(chǎn)生的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)需引起特別重視。易流失性試驗(yàn)中,Pb、Cu、Cd、Zn在沉積物相中的比例平均分別為99.07%、95.65%、98.26%、98.89%,溶解態(tài)的比例平均在0.5%以下。說(shuō)明室外地表灰塵中的重金屬隨降雨形成徑流遷移,大多數(shù)經(jīng)短距離搬遷后積累在城市周圍的水體沉積物中,僅少部分以溶解態(tài)或懸浮態(tài)發(fā)生遠(yuǎn)距離遷移。但當(dāng)灰塵被人體吸入體內(nèi)后,有較高比例(12%)重金屬可在胃酸環(huán)境下溶解,從而危害人體健康。對(duì)城市灰塵和附近土壤重金屬污染特性進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),在同一區(qū)域環(huán)境和人類影響強(qiáng)度下,城市灰塵和城市土壤主要污染元素基本一致,均以Pb、Cd、Cu、Zn污染為主,Cr污染不明顯。土壤和灰塵Pb、Cd、Cu、Zn的分布規(guī)律總體上表現(xiàn)為:工業(yè)區(qū)、商服區(qū)風(fēng)景旅游區(qū)、住宅區(qū)城郊,Cr在工業(yè)區(qū)含量最高。城市灰塵重金屬含量總體高于土壤,其環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和人體健康風(fēng)險(xiǎn)也總體高于土壤。城市土壤和城市地表灰塵中重金屬富集系數(shù)和有效性總體上隨粒徑減小而逐漸增加。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of heavy metal pollution in soil and dust in urban , peri - urban and rural areas are analyzed by means of correlation analysis , pollution load index method and health risk evaluation . The contents of heavy metals in soils in urban and rural areas are mainly affected by the factors such as land use type and regional economic development . The content of heavy metals in soil is mainly influenced by the factors such as land use type and regional economic development . The concentration of Pb , Cd , Cd and Zn in soil leaching solution is higher than that of outdoor , and the concentration of Pb , Cd , Cd and Zn in soil leaching solution is higher than that of outdoor . Cr is the highest in industrial area . The content of heavy metals in urban dust is higher than that of soil . The environmental ecological risk and human health risk are also higher than that of soil . The concentration coefficient and effectiveness of heavy metals in urban soil and urban surface dust generally decrease with the particle size .

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X53;X513;X820.4
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本文編號(hào)：1788595