云南六城市土壤扬尘PM2.5排放量及其重金属污染特征

bbba

云南六城市土壤扬尘PM2.5排放量及其重金属污染特征庞晓晨昆明理工大学
云南地处中国西南云贵高原,是我国石漠化及高地球化学背景值的主要分布区域,而随城市快速发展的步伐,人为活动对城市周边土壤扰动的频率不断增多,易促使土壤扬尘的形成并释放重金属等污染物,降低城市周边环境空气质量并形成潜在的环境与健康风险,然而目前有关云南地区土壤扬尘PM2.5排放量及其重金属污染特征的信息较少。因此,本研究通过采集云南保山、昆明、文山、红河、玉溪和昭通城市周边的土壤扬尘PM2.5样品,分析了其中V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb等10种重金属的含量与来源特征,以及环境与健康风险,并基于2018年分析了六城市土壤扬尘PM2.5排放量的时空分布特征。得出主要结论如下1)红河和玉溪土壤扬尘PM2.5中的重金属分别以Zn和Pb的含量最高,其余四个城市则以Mn的含量最高。10种重金属中,仅红河的Mn和Ni、昭通的V以及玉溪的V、Co、Ni和As未超过云南省土壤背景值。PMF模型的分析结果显示,研究区域整体上土壤扬尘PM2.5中的重金属受钢铁制造加工源(30.22%)、燃煤和交通的混合源(34.80%)、自然源(17.68%)和有色金属冶炼源(17.30%)的影响。各城市重金属的富集因子和相关性分析结果表明,除自然源外,昆明和玉溪重金属还受钢铁制造加工活动的显著影响,红河重金属还受有色金属冶炼和交通活动的显著影响,而昭通重金属还受燃煤活动的显著影响。(2)2018年六城市土壤扬尘PM2.5的排放量表现为昆明(3335.00 t)>红河(2783.24 t)>玉溪(726.42 t)>昭通(552.63 t)>保山(183.51 t)>文山(124.68t),六城市土壤扬尘PM2.5中的重金属排放总量也以昆明和红河的最高,分别为8872.39 kg和18287.10 kg。六城市的高土壤扬尘PM2.5排放系数有出现在主城区周边,低排放系数则主要分布在距主城区较远的周边区县。六城市的土壤扬尘PM2.5排放量整体上表现为春季>冬季>秋季>夏季。同时,昆明2018年4月的后向轨迹与聚类分析结果显示,昆明东方向的土壤扬尘易随气流传输至市中心。(3)地累计指数结果表明,研究区域土壤扬尘PM2.5中Cd的污染程度最高,V和Mn的污染程度最轻,表现出强污染或极强污染的重金属有昆明的Cr、Ni和Cd、玉溪的Cd和Pb、红河Zn、As、Cd和Pb以及昭通Cd。潜在生态风险指数结果显示,六城市土壤扬尘PM2.5中重金属总的潜在生态风险程度表现为红河>昭通>玉溪>昆明>保山>文山,潜在生态风险程度均在中等及以上。(4)土壤扬尘PM2.5中重金属的健康风险评价结果表明,六城市均在儿童非致癌风险,其中六城市的As、昆明与昭通的Cr以及玉溪和红河的Pb也存在儿童非致癌风险;保山、昆明、红河和昭通存在成人非致癌风险,其中保山和红河的As也存在成人非致癌风险。此外,昆明和昭通的Cr致癌风险值和致癌总风险值高于1.00E-06,存在一定的致癌风险。