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乌鲁木齐与昌吉城市多介质重金属监测与预测

申亚星  
【摘要】:近年来,随着西部大开发战略的快速实施,乌鲁木齐、昌吉地区城镇化、工业化也不断跟进,各种污染源的输入,人为因素的干扰,城市环境中重金属的污染也日益严重。但是乌昌地区对城市环境中重金属的监测还较为薄弱,缺乏有效的监测数据,专门针对城市不同环境介质中重金属的监测活动更是少见。现有重金属的监测及实验测试方法还较为费工费时,不方便快捷。然而利用模型模拟并预测污染物在各环境介质中的浓度分布,已经成为最有效的技术手段,且可以大大减轻工作量。基于此,本文以乌鲁木齐市、昌吉市为研究区域,监测乌鲁木齐功能区各环境介质中重金属的污染情况,并在昌吉市设置常规采样点,监测昌吉市环境颗粒物PM2.5、PM1中重金属的污染情况,分析PM2.5中重金属的季节变化、日变化规律,并对PM1中重金属进行健康风险评价。本论文最后建立多介质等量浓度模型对环境中重金属的迁移分布进行模拟分析,并预测不同环境介质重金属的质量浓度水平,以期希望能够为城市环境重金属监测提供方法与技术支持。主要结论如下:(1)通过对乌鲁木齐不同功能区多介质重金属进行监测,实验分析。各环境介质中Cu、Zn、Cd和Pb都有不同程度的污染。Zn、Cd和Pb主要累积与大气和不透水层颗粒相中,而Cu主要累积与大气和土壤中。从不同功能区上看,4种重金属在交通区、工业区和商业区污染较为严重,居民区和文教区污染较轻,源排放区域性差异是其主要原因。(2)通过对昌吉市大气颗粒物进行为期一年的监测,研究结果表明,PM2.5的浓度总体表现为冬季春季秋季夏季。另外PM2.5中重金属平均浓度同样也表现出明显的季节性变化规律,整体为冬季浓度最高,春季次之,再次为秋季,夏季最低。4个季节Cd的日变化规律和Pb极为相似,趋于一致,说明有共同的排放源,而Cu的日变化规律比较特殊。(3)昌吉市PM1中大部分重金属都受一定的人为干扰。健康风险评价结果表明:非致癌重金属元素的健康风险均在可接受范围内;致癌重金属As、Cr和Co存在较大的致癌风险,而Cd和Ni致癌风险较小。重金属的健康风险均表现为儿童高于成人、成年男性高于成年女性,PM1中As、Cr和Co会对人体造成一定的预期寿命损失,3种重金属累计对成年男性、成年女性及儿童造成的预期寿命损失分别达到30.95 d、26.62 d、48.46 d。(4)通过比较不同介质中重金属的实测值与模拟值,结果表明Cu、Zn吻合性较好,Cd、Pb的模拟值是相对是效的,具有参考性,部分模拟过程还有待进一步改进。因此用等量浓度模型模拟重金属在城市多界面迁移分布并预测城市环境各介质重金属浓度具有可行性。


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