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长春市城市重金属污染的生态地球化学特征及其来源解析

杨忠平  
【摘要】: 人类活动将大量重金属污染质带入到城市环境中,造成这些污染质在环境中累积,并通过大气、水体、土壤或食物链直接或间接地威胁人类健康。 针对地处东北平原腹地的典型燃煤型重工业城市长春市存在的重金属污染生态地球化学问题,本文对主城区及其城乡结合部的大气干湿沉降、近地表灰尘(1.5m)和表层土壤(0―20cm)进行了同步的野外调查、样品采集和分析测试。借助于大量实测数据和综合分析方法的应用,查清了大气干湿沉降、城市近地表灰尘及表层土壤中重金属含量水平,并应用基于地统计学的空间变异理论对其空间变异特征进行了分析,揭示了其空间分布规律。分析了大气干湿沉降中重金属含量的季节变化规律,并定量计算了重金属大气干湿沉降通量,同时进一步分析了其对城市表层土壤中重金属累积的影响。应用单因子污染指数法、尼梅罗综合污染指数法及地质累积指数法从不同角度对城市近地表灰尘及表层土壤重金属污染程度进行了评价,并引入改进的BP人工神经网络模型和潜在生态危害指数法分别对其环境质量和潜在生态危害程度进行了评价,从而摸清了其污染程度和环境质量状况。开展了城市近地表灰尘的粒径分布特征及其矿物成分研究。采用连续提取法揭示了城市表层土壤中重金属的化学形态分布规律及其影响因素。采用重金属累积模型对城市表层土壤重金属污染趋势进行了预测预警。在以上工作的基础上,利用因子分析法和Pb同位素示踪技术对长春市城市近地表灰尘及表层土壤中重金属来源进行了解析。此外,本文还利用均值方差法确定了长春市城市近地表灰尘的环境背景值,并参照国家土壤环境质量标准和国内外文献,尝试性地制定了城市近地表灰尘环境质量等级,这一研究成果为城市环境质量评价提供了科学依据。


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