环境空气沥青烟的测定国标环境空气中的沥青烟是一种常见的污染物，它对人类的健康和环境的稳定性都有着不良的影响。
因此，在环境保护领域，准确、可靠地测定环境空气中的沥青烟含量是非常重要的。
为此，国家制定了一系列的标准，以保障环境空气中沥青烟的测定工作的质量和准确性。
一、沥青烟的定义和危害沥青烟是指沥青燃烧后产生的烟雾，其中含有大量的化学物质，如苯、甲苯、二甲苯等有害物质。
这些有害物质会对人体的呼吸系统、神经系统、免疫系统等产生影响，引发多种疾病，如肺癌、呼吸系统疾病、免疫系统疾病等。
此外，沥青烟还会对环境产生不良影响，如大气污染、水土污染等。
二、沥青烟的测定方法沥青烟的测定方法主要有两种：吸附法和色谱法。
1.吸附法吸附法是指将环境空气中的沥青烟通过吸附管收集起来，再通过加热、洗脱等步骤，将吸附管中的沥青烟转移到气相色谱仪中进行分析。
吸附法的优点是操作简单、成本低，可以实现大规模测定；缺点是灵敏度较低，不能同时分析多种化合物。
2.色谱法色谱法是指通过气相色谱仪对环境空气中的沥青烟进行分析。
该方法具有高灵敏度、高分辨率、能够同时分析多种化合物等优点，但操作复杂、成本较高。
三、国家标准为了保障环境空气中沥青烟的测定质量，国家制定了一系列的标准。
1.《大气环境空气质量标准》（GB3095-2012）该标准规定了大气环境中沥青烟的日均值和年均值的限值，以保障公众的健康和环境的稳定性。
2.《环境空气中挥发性有机物的测定方法》（HJ/T 400-2007）该标准规定了环境空气中挥发性有机物的采样、分析、计算等具体步骤和方法。
3.《环境空气中挥发性有机物的吸附管》（HJ/T 400.1-2007）该标准规定了环境空气中挥发性有机物的吸附管的制备、使用、贮存等具体要求，以保证吸附管的质量和测定结果的准确性。
四、结语沥青烟是一种影响人类健康和环境稳定性的污染物，准确、可靠地测定其含量是环境保护工作的重要任务。
国家制定的各项标准，为沥青烟的测定工作提供了具体的指导和保障。
㊀第37卷㊀第1期2021年2月中㊀国㊀环㊀境㊀监㊀测Environmental Monitoring in ChinaVol.37㊀No.1Feb.2021㊀邯郸市冬季大气PM 2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价武振晓1,闫珊珊1,薛凡利1,刘召策1,吴㊀馨1,杨㊀旗1,胡㊀伟2,岳㊀亮3,樊景森1,牛红亚11.河北工程大学,河北省资源勘测研究重点实验室,河北邯郸0560382.天津大学地球系统科学学院表层地球系统科学研究院,天津3000723.河北省邯郸市环境监测中心,河北邯郸056001摘㊀要:为研究邯郸市大气细颗粒物(PM 2.5)中金属元素的污染特征,选取城区4个功能区(工业区㊁工业生活区㊁教学区和交通区)分别布设采样点位,采集2017年冬季PM 2.5样品㊂采用电感耦合等离子体质谱仪分析样品中11种金属元素(V ㊁Cr ㊁Mn ㊁Fe ㊁Ni ㊁Co ㊁Cu ㊁As ㊁Cd ㊁Ba 和Bi )的含量,对其空间污染特征进行比较,并运用主成分分析㊁聚类分析和绝对主成分得分-多元线性回归模型对金属元素的来源及其贡献率进行模拟计算,对Cr ㊁Ni ㊁Cu ㊁As 和Cd 的潜在生态风险进行评估㊂研究结果表明,邯郸市冬季PM 2.5污染较为严重,4个功能区的PM 2.5日均值远超‘环境空气质量标准“(GB 30952012)二级标准限值㊂对金属元素含量的分析表明,教学区大气PM 2.5中金属元素质量浓度的总和相对较低,尤其是Fe ㊁Cr ㊁Cd ㊁Mn 和Cu 的含量均低于其他3个功能区,但是As 的含量较高㊂富集因子计算结果显示,V ㊁Co 和Ba 在邯郸市的富集系数小㊁污染程度低,其余金属元素尤其是As ㊁Fe ㊁Cd 和Bi 的富集系数大㊁污染程度高㊂对研究区大气PM 2.5金属元素的来源进行解析发现,金属元素的主要来源包括工业生产㊁自然源㊁化石燃料的燃烧及交通运输活动㊂其中,Cr ㊁Mn ㊁Fe ㊁Cu ㊁Cd 和Ba 主要来自工业活动,V ㊁Co 和Bi 的主要来源是自然源,Ni 和As 主要来自化石燃料的燃烧及交通运输活动㊂潜在生态风险评估发现,邯郸市4个功能区金属元素的总生态风险指数均较高,尤其是As 和Cd 在各个功能区的潜在生态风险程度为极强,但Cr 和Ni 的潜在生态风险程度较低㊂关键词:PM 2.5;金属元素;污染特征;来源解析;生态风险中图分类号:X831㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:1002-6002(2021)01-0076-11DOI :10.19316/j.issn.1002-6002.2021.01.11收稿日期:2019-10-29;修订日期:2020-04-28基金项目:国家自然科学基金(41807305,41805118);河北省杰出青年科学基金(D2018402149);河北省高校百名优秀创新人才支持计划(SLRC2019021);河北省人力资源和社会保障厅 三三三人才 工程(A201803004,A201901051);环境模拟与污染控制国家重点联合实验室(清华大学)开放基金(18K02ESPCT);河北省重点研发计划项目(19273705D)第一作者简介:武振晓(1995-),女,河北邯郸人,在读硕士研究生㊂通讯作者:牛红亚Spatial Pollution Characteristics and Ecological Risk Assessment of Metal Elements in PM 2.5in Winter in Handan CityWU Zhenxiao 1,YAN Shanshan 1,XUE Fanli 1,LIU Zhaoce 1,WU Xin 1,YANG Qi 1,HU Wei 2,YUE Liang 3,FAN Jingsen 1,NIU Hongya 11.Key Laboratory of Resource Survey and Research of Hebei Province,Hebei University of Engineering,Handan 056038,China2.Institute of Surface-Earth System Science,School of Earth System Science,Tianjin University,Tianjin 300072,China3.Environmental Monitoring Center of Handan,Handan 056001,ChinaAbstract :In order to understand the pollution characteristics of metal elements in fine particles (PM 2.5)of Handan City,PM 2.5were sampled in four functional areas (industrial area,industrial living area,educational area and traffic area)in winter of 2017.The contents of 11metal elements (V,Cr,Mn,Fe,Ni,Co,Cu,As,Cd,Ba,and Bi)in PM 2.5sample were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry,and the spatial pollution characteristics were compared.The source apportionment andcontribution of metal elements were simulated by PCA,CA and APCS-MLR.The potential ecological risks of five metal elements (Cr,Ni,Cu,As and Cd)were evaluated.The results showed that the PM 2.5pollution in four locations of Handan was serious inwinter,which excessed the Ambient Air Quality Standard (GB 3095-2012)24h mass-based standard of 75μg /m 3.The totalconcentration of metal elements in the educational area was relatively low,especially for the concentrations of Fe,Cr,Cd,Mn and㊀武振晓等:邯郸市冬季大气PM2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价77㊀㊀Cu,which were far lower than the other three functional areas.The concentration of As was higher in the educational area.The result of EFs showed that the enrichment coefficients of V,Co and Ba were lower in Handan City,which indicated almost pollution-free.The enrichment coefficient of other metal elements,especially As,Fe,Cd and Bi were higher,which showed serious pollution.By sources analysis,the metal elements mainly came from industrial emissions,natural sources,and combustion of fossil fuels and transportation.Cr,Mn,Fe,Cu,Cd and Ba were due primarily to industrial activities,V,Co and Bi were mainly from natural sources,and Ni and As were mainly caused by combustion of fossil fuels and traffic activities.The total ecological risk index of metal elements in four functional areas was higher.The potential ecological risks of As and Cd in each functional area were very strong,and these were relatively low for Cr and Ni.Keywords:PM2.5;metal element;pollution characteristic;source apportionment;ecological risk㊀㊀细颗粒物(PM2.5)是大气组成成分之一,含有大量有毒有害物质,具有潜在的生态环境破坏和人体健康损害风险㊂近年来,大气颗粒物及其组成成分研究成为全球大气环境研究领域的热点[1]㊂研究表明,PM2.5携带的金属元素可在环境中不断迁移㊁转化,对土壤和水体造成污染,被植物吸收利用后,可通过食物链进入人体,因其极难降解且具有生物毒性,可在体内不断累积,导致人体机能永久性损伤甚至死亡[2-5]㊂如直接暴露在高浓度的大气颗粒物中,其所含金属元素会对人体免疫系统和呼吸系统造成损害[6-7]㊂目前,国内关于大气颗粒物及其所含金属元素污染特征的研究主要针对北京㊁天津㊁西安等地区[8-13],对于中小型城市的研究相对较少㊂在大气污染普遍存在于各个地区的背景下,工业城市因污染源复杂且人类活动对大气环境的影响更大,会造成更为严重的生态和健康危害㊂因此,对于中小型重工业城市大气污染问题,应当给予更多的关注㊂邯郸市是河北省省辖市,是京津冀大气污染传输通道 2+26 城市之一㊂此外,邯郸是华北地区重要的交通枢纽,而且工业发达,是重要的产煤炼钢城市㊂复杂的自然地理条件和较强的人为活动影响使得该地区成为全国大气污染严重城市之一[14]㊂针对邯郸市PM2.5及其所含金属元素的研究,不仅对本地空气质量改善有重大意义,而且关系到京津冀地区大气环境治理问题㊂邯郸市冬季大气污染最为严重,且不同功能区的污染程度存在一定差别㊂因此,本文通过采集2017年冬季邯郸市各功能区大气PM2.5样品,对样品中金属元素的含量㊁空间污染特征㊁污染来源及潜在生态风险进行研究,以期进一步完善区域大气颗粒物基础数据,并为该地区大气中金属元素污染的预防和治理提供有效的参考信息㊂1㊀材料与方法1.1㊀样品采集本次实验根据研究目的选择了不同的功能区(工业区㊁工业生活区㊁教学区和交通区),依据功能区特点和大小确定采样点,且采样点均设置在周围没有建筑物遮挡的空旷地带[14],能较好地代表邯郸市各个功能区的污染状况㊂利用大气PM2.5采样器(青岛金仕达,KB-120F;青岛众瑞, ZR-3930D;武汉天虹,TH-1000)采集大气PM2.5样品至石英滤膜㊂采样前,将所有仪器集中清洗㊁调试及对比,有效降低由仪器所造成的系统误差㊂样品采集时间为2017年1月2日 1月11日,采样期内出现了不同污染状况的天气(清洁天, PM2.5ɤ75μg/m3;轻/中度污染天,75<PM2.5ɤ150μg/m3;重污染天,PM2.5>150μg/m3),采样数据能较好地代表邯郸市该季节的大气污染状况㊂每日18:00 次日17:30采集工业区㊁工业生活区和交通区PM2.5样品,每日08:00 19:30㊁20:00 次日07:30采集教学区PM2.5样品㊂同时,为消除滤膜在运输过程中及暴露在空气中可能受到的污染,1月12日在4个功能区均加采一个空白样品进行对照实验[15-16]㊂工业区㊁工业生活区和交通区各采集11个样品,教学区共采集20个样品㊂采样前,将滤膜放置于马弗炉中焙烧5.5h以去除杂质(如有机物等),然后放置在25ħ恒温箱(湿度为30%)中储存,直至采样前将其取出;采样后,将滤膜放置在-18ħ冰箱中密封保存[17],直至进行样品分析前将其取出㊂采样前后的滤膜均需使用电子天平称重,每张滤膜至少称重两次,且保证两次称重误差不超过0.04mg,然后利用差值法计算得出滤膜上采集到的PM2.5的质量㊂㊀78㊀中㊀国㊀环㊀境㊀监㊀测第37卷㊀第1期㊀2021年2月㊀1.2㊀样品分析分析前,使用陶瓷剪刀将滤膜剪碎倒入消解罐,然后加入6mL浓硝酸㊁2mL双氧水㊁2mL氢氟酸,置于烘箱150ħ消解10h㊂待消解罐温度冷却至45ħ时,开盖加入0.5mL高氯酸,再将消解罐移至电热板,温度设定为180~200ħ,进行赶酸㊂等到消解罐中的溶液只有黄豆粒大小时,取出消解罐,自然冷却,然后向消解罐中加入0.5mL浓硝酸,用移液枪把消解罐中的溶液移到容量瓶中,加入去离子水定容至10mL[1]㊂使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定PM2.5中11种金属元素(V㊁Cr㊁Mn㊁Fe㊁Co㊁Ni㊁Cu㊁As㊁Cd㊁Ba㊁Bi)的含量㊂为确保实验结果的准确性,采用空白膜进行对照㊂实验结果显示,空白滤膜中的元素本底值低于仪器检出限,对实验结果几乎不存在影响㊂1.3㊀评价方法1.3.1㊀富集因子法富集因子法是常用以表示大气颗粒物中元素的富集程度,判断和评价颗粒物中元素污染程度的方法㊂富集系数越大,说明污染程度越高;富集系数越小,说明污染程度越低㊂计算公式如下:EF=C i Cn()样品/C iCn()背景(1)式中:EF表示富集系数;C i为金属元素i的含量, mg/kg;C n为参比元素n的含量,mg/kg㊂元素富集程度与污染分级如表1所示[18]㊂表1㊀元素富集程度与污染分级表Table1㊀Elements enrichment and pollution classification指标EF<11ɤEF<22ɤEF<55ɤEF<2020ɤEF<40EFȡ40污染级别012345富集程度无轻度中度重度严重极重㊀㊀一般选择地壳或土壤中含量丰富㊁与其他元素相关性较强且化学性质稳定的元素作为参比元素,如Si㊁Al㊁Fe和Mn等[19]㊂本文选取Mn作为参比元素,其元素背景值参考‘中国土壤元素背景值基本统计量及其特征“[20]㊂1.3.2㊀金属元素多元统计分析为识别PM2.5中金属元素的来源,利用SPSS22.0软件对PM2.5中金属元素的含量数据进行主成分分析(PCA)和聚类分析(CA),两种统计方法在各项研究中均已得到广泛应用[1,10,21]㊂主成分分析的原理是在损失较少数据信息的基础上,利用数据之间的相关性,把多个变量合并划分为少数几个新的综合指标,通过降维处理技术大幅提高数据的分析效率㊂本研究使用最大方差旋转和Kaiser标准化对样品中的金属元素进行主成分分析㊂聚类分析是根据所得样品中金属元素的含量数据及金属元素性质上的差别,对其进行分组归类,进一步验证主成分分析的结果[10]㊂本研究采用离差平方和法和Euclidean距离法对研究数据进行聚类分析㊂在进行主成分分析和聚类分析的基础上,采用绝对主成分得分-多元线性回归模型(APCS-MLR)定量模拟各个污染源对邯郸市大气中不同金属元素的贡献率㊂其主要过程是将大气中实测得到的每种金属元素分别作为因变量,将所有非标准化的主成分因子得分作为自变量,进行多元线性回归,然后通过回归系数得出每种金属元素污染来源的贡献值[22-24]㊂1.3.3㊀潜在生态风险指数法潜在生态风险指数通常被用来反映某一特定环境中单个污染物和多种污染物的综合影响㊂本研究采用瑞典科学家HAKANSON提出的潜在生态风险指数法,评价金属元素对生态系统的潜在风险[11]㊂因部分金属元素毒性系数参考值缺失,本文仅对Cr㊁Ni㊁Cu㊁As和Cd5种元素进行潜在生态风险评估㊂计算公式为RI=ðn i=1E i(2)Ei=Tiˑ(CiCo)(3)式中:C i为样品中金属i的含量,mg/kg;C o为金属i的背景值,本研究采用中国土壤元素背景值[20], mg/kg;E i为单个金属元素的生态风险指数;T i为金属i的毒性系数,Cr㊁Ni㊁Cu㊁As㊁Cd的毒性系数分别为2㊁5㊁5㊁10㊁30;RI为各金属元素E i之和㊂潜在生态风险等级划分如表2所示[18,25]㊂㊀武振晓等:邯郸市冬季大气PM2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价79㊀㊀表2㊀潜在生态风险评价指标分级Table2㊀Grading of potential ecologicalrisk assessment indicators指标指标分级危害等级E iE i<40轻微生态风险40ɤE i<80中等生态风险80ɤE i<160强生态风险160ɤE i<320很强生态风险E iȡ320极强生态风险RIRI<150轻微生态风险150ɤRI<300中等生态风险300ɤRI<600强生态风险RIȡ600很强生态风险2㊀结果与讨论2.1㊀PM2.5质量浓度分析采样期间,邯郸市各采样点PM2.5含量特征如图1所示㊂工业区㊁工业生活区㊁教学区㊁交通区PM2.5日平均浓度分别为(170ʃ60)㊁(176ʃ64)㊁(149ʃ74)㊁(184ʃ92)μg/m3,是我国‘环境空气质量标准“(GB3095 2012)二级标准限值(日均值75μg/m3)的1.90~2.50倍[21]㊂其中,交通区污染天数(轻/中度污染天和重污染天)占比高达80%,其他功能区污染天数占比均为70%㊂该数据表明,邯郸市2017年冬季采样期整个区域的空气质量状况较差㊂与我国典型城市冬季PM2.5浓度水平相比,邯郸市PM2.5质量浓度略低于西安市,但明显高于吉林市[26]㊁南昌市[27]㊁北京市[28]㊁南京市[29]㊁淄博市[1]㊁上海市[30]等地区,说明邯郸市冬季采样期PM2.5污染较为严重㊂邯郸市冬季采样期PM2.5浓度超标的原因主要有两个:一是气象条件的影响㊂邯郸市冬季主要受冬季风的影响,静稳天气较多,且风速小㊁风频低,不利于污染物的扩散㊂二是采暖季的影响㊂煤炭等化石燃料使用量的增大导致PM2.5的排放量增加,使得空气污染较为严重[14-15,31-32]㊂尽管邯郸市已采取多种措施,如机动车限行㊁依法关停部分污染企业㊁加强道路绿化等,但是冬季空气污染依然较为严重㊂相关部门应当根据该地区污染状况,制定更为积极有效的环境管理政策,从而进一步改善邯郸市大气污染现状㊂金属元素是PM2.5的重要组成部分,因此,对PM2.5中金属元素的含量和来源开展分析研究,是控制PM2.5中金属元素的排放,改良邯郸市大气中金属元素污染现状的有效途径[18]㊂图1㊀采样期间各功能区PM2.5质量浓度Fig.1㊀Mass concentration of PM2.5in different functional areas during sampling period2.2㊀各功能区金属元素污染特征差异性评价2.2.1㊀金属元素在不同功能区含量的变化特征采样期间,邯郸市PM2.5中的金属元素在4个功能区的分布特征如图2所示㊂从图2可以得知,不同金属元素的质量浓度在各个采样点存在一定差别㊂图2㊀采样期间各功能区PM2.5中金属元素的质量浓度Fig.2㊀Mass concentration of metal elements in PM2.5 in different functional areas during sampling period采样期间,工业区各金属元素质量浓度介于0.002~1.670μg/m3,金属元素质量浓度排序为Fe>Mn>As>Ba>Cr>Cu>Ni>Cd>Bi>V>Co,11种金属元素总的质量浓度为2.34μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.38%;工业生活区各金属元素质量浓度范围为0.002~2.100μg/m3,各金属元素含量排序为Fe>Mn>As>Cr>Ba>Cu>Ni>Cd>Bi>V>Co,㊀80㊀中㊀国㊀环㊀境㊀监㊀测第37卷㊀第1期㊀2021年2月㊀11种金属元素质量浓度之和为2.75μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.56%;教学区各金属元素质量浓度介于0.001~0.680μg/m3,排序为Fe>As> Mn>Ba>Cr>Cu>Ni>V>Bi>Cd>Co,11种金属元素总的质量浓度为1.30μg/m3,占PM2.5质量浓度的0.87%;交通区各金属元素质量浓度范围为0.002~1.280μg/m3,排序为Fe>Cr>As>Mn>Ba> Cu>Ni>Cd>Bi>V>Co,11种金属元素总的质量浓度为1.89μg/m3,占PM2.5质量浓度的1.03%㊂此结果表明,工业区㊁工业生活区和交通区大气PM2.5中金属元素的含量高于教学区㊂在计算金属元素质量浓度的基础上,对11种金属元素在不同功能区的变异系数进行了分析㊂变异系数可以反映金属元素在不同环境中的异质性,元素的变异值越大,说明其在不同采样点的分布越离散,即可能存在高污染功能区[10,33]㊂邯郸市大气PM2.5中金属元素的变异值由大到小依次为Fe(0.37)㊁As(0.33)㊁Cr(0.27)㊁Cd(0.25)㊁Mn(0.24)㊁Cu(0.23)㊁Co(0.18)㊁V(0.16)㊁Ni (0.15)㊁Ba(0.14)㊁Bi(0.13)㊂Co㊁V㊁Ni㊁Ba和Bi 的变异系数均小于0.20,属于低变异元素;Cr㊁Cd㊁Mn和Cu的变异值介于0.20~0.30,为中等变异度;Fe和As的变异系数均大于0.30,属于高度变异元素㊂邯郸市大气PM2.5金属元素变异系数计算结果表明,Bi㊁Ba㊁Ni㊁V和Co在各功能区的含量差异较小,剩余6种元素表现为中高等变异度㊂其中,Cu和Fe在教学区的质量浓度显著低于其他功能区;Mn和Cd在教学区的含量较低,在工业区和工业生活区的含量较高;Cr在教学区的含量低,在交通区的含量高;As在教学区的质量浓度远高于其他功能区㊂该结果表明,教学区为Fe㊁Cr㊁Cd㊁Mn和Cu元素的低值区,同时还是As元素的突出高值污染区㊂不同功能区金属元素含量的差别可能与人类活动的影响程度有关㊂与教学区相比,其他3个功能区的交通流量大㊁工业活动密集程度高,使得局地空气中某些金属元素的含量较高㊂As元素的主要来源是煤炭的燃烧㊂教学区As元素质量浓度明显高于其他功能区,可能是由于教学区附近存在大量小型饭店和街头烧烤摊点,其使用的煤炭大多未经加工处理,且没有任何废气净化处理设施㊂燃煤产生的废气及其携带的As元素大量排放到空气中[34],造成教学区As 元素含量较高㊂2.2.2㊀不同功能区金属元素富集程度的变化特征PM2.5中的金属元素在邯郸市各功能区的富集系数如表3所示㊂金属元素的富集系数可反映其在空气中的富集程度,富集系数越高,说明富集程度越高㊂污染级别用数值0~5表示,数值越高,表示该金属元素的污染级别越高[18]㊂表3显示,V和Co在各个功能区的富集系数均小于1,即4个功能区的V㊁Co元素不存在富集,污染级别为0;Ba在教学区的富集系数为1.23,存在轻度富集,在其他功能区均小于1,说明邯郸市大气中Ba元素造成的空气污染级别较低;Ni在不同功能区的富集系数均介于2~5,存在中度富集,污染级别为2;Cr和Cu在4个功能区的富集系数均介于5~20,为重度富集,污染级别为3;As在工业区和工业生活区的富集系数介于20~40,为严重富集,在教学区和交通区的富集系数远大于40,为极重富集,说明邯郸市As元素污染严重,尤其是教学区的富集系数高达129.23,污染程度极高;Fe㊁Cd㊁Bi在4个功能区的富集系数均大于40,富集程度为极重,污染级别为5,但与其他3个功能区相比,教学区Fe和Cd元素的富集系数相对较低,即在整个区域Fe和Cd污染极重的背景下,教学区的污染程度相对较轻㊂表3㊀各功能区不同金属元素的富集系数Table3㊀Enrichment factor of the metal elements in different functional areas功能区V Cr Mn Fe Co Ni Cu As Cd Ba Bi 工业区0.22 5.55 1.001706.920.57 2.468.4535.35260.900.6547.51工业生活区0.17 5.01 1.002170.140.58 2.157.1831.37245.230.5557.01教学区0.087.17 1.001251.020.68 4.957.81129.2379.92 1.2372.1交通区0.0812.28 1.001992.630.76 3.3811.0859.97237.470.8052.672.3㊀金属元素来源的识别及贡献率计算2.3.1㊀金属元素的来源解析为探究邯郸市2017年冬季采样期PM2.5中金属元素的主要来源,本研究结合相关参考文献,对PM2.5中金属元素的来源展开分析[35-37],并通过主成分分析法和聚类分析法对V㊁Cr㊁Mn㊁Fe㊁㊀武振晓等:邯郸市冬季大气PM2.5中金属元素空间污染特征及生态风险评价81㊀㊀Co㊁Ni㊁Cu㊁As㊁Cd㊁Ba和Bi共11种元素的来源进行判别㊂邯郸市大气PM2.5中金属元素的主成分分析结果见表4㊂由表4可知,经过最大方差旋转后,提取3个特征值大于1的主因子,即主因子1(4.43)㊁主因子2(2.91)和主因子3(1.20), 3个因子的累计方差贡献率为77.67%㊂主因子1中,Cr㊁Mn㊁Fe㊁Cu㊁Cd和Ba的载荷值较大,方差贡献率为40.26%;主因子2中,V㊁Co和Bi的载荷值较大,方差贡献率为26.48%;主因子3主要由Ni和As两种元素构成,Ba的载荷值在主因子3中也较大,该因子的方差贡献率为10.93%㊂图3为邯郸市PM2.5中金属元素的聚类分析结果㊂由图3可知,邯郸市PM2.5中的金属元素可被分为V-Co-Bi㊁Mn-Fe-Cu-Cr-Cd-Ba和Ni-As 3类,与主成分分析结果一致㊂表4㊀三大主成分对邯郸市PM2.5中金属元素的解释总方差Table4㊀Total variance explained of three principalcomponents of metal elements inPM2.5in Handan City元素主因子1主因子2主因子3V-0.090.990.08Cr0.72-0.040.25Mn0.950.030.07Fe0.890.090.07Co-0.090.990.08Ni0.330.020.76Cu0.860.010.23As0.22-0.090.80Cd0.770.150.01Ba0.59-0.080.37Bi0.030.990.05特征值 4.43 2.91 1.20方差贡献率/%40.2626.4810.93累计方差贡献率/%40.2666.7477.67㊀㊀第一组元素Cr㊁Mn㊁Fe㊁Cu㊁Cd和Ba在主成分分析中被归为同一主成分,在聚类分析中也被归为同一类,说明邯郸市PM2.5中的Cr㊁Mn㊁Fe㊁Cu㊁Cd和Ba元素具有相同或者相似的来源㊂相关研究表明,Fe是钢铁制造中的主要材料,其冶炼过程会向空气中释放大量的Fe元素[37];Cr和Mn可作为工业活动(冶炼㊁采矿等)排放的指示元素[13];Cu㊁Ba通常被用于轴承㊁轮胎及刹车片等的制造,极易通过磨损作用进入空气[33];Cd与矿区煤炭开采活动密切相关,且煤矸石堆的风化过程也会释放一定量的Cd[33]㊂因此,主因子1的来源为工业源㊂第二组元素V㊁Co和Bi属于同一主成分,结合聚类分析结果可知,邯郸市大气中V㊁Co和Bi的来源具有一致性㊂V㊁Co受人类活动的影响较小,其主要来源可能是自然源(土壤尘等)[10]㊂关于Bi元素的研究相对较少㊂本研究中,Bi与Co之间的相关系数高达0.95,且主成分分析与聚类分析均将两者分为同一组,说明这两种元素的来源具有高度一致性㊂因此,可以推断主因子2主要代表自然源㊂第三组元素Ni和As在主成分分析中为同一因子所含元素,且在聚类分析中被划分为同一类, Ba元素在因子3中也具有一定的载荷值,说明邯郸市大气中的Ni和As两种元素同源,且该来源可能是空气中Ba元素的来源之一㊂As是煤炭燃烧的标识性元素[34];Ba是燃油和汽车尾气排放的元素之一,此外,汽车制动过程中刹车片㊁轮胎和轴承的磨损均可造成Ni和Ba元素的释放[10,33]㊂因此,主因子3代表的是化石燃料的燃烧和交通运输活动混合来源㊂图3㊀PM2.5中金属元素聚类分析结果Fig.3㊀Cluster analysis of metalelements in PM2.52.3.2㊀不同污染源贡献率的计算基于主成分分析结果,运用APCS-MLR解析3种主要污染源对邯郸市PM2.5中不同金属元素的贡献率(表5)㊂对比各金属元素质量浓度模拟均值与实测均值的比值可见,除Fe元素外,其他元素均介于0.80~1.20,说明除Fe元素外,其他金属元素的模拟值与实测值的拟合度较高㊂此外,11种金属元素的实测值与模拟值之间的相关系数(r)均大于0.85,进一步说明该模型的回归拟合准确度很高㊂表5中,主成分分析所得3个㊀82㊀中㊀国㊀环㊀境㊀监㊀测第37卷㊀第1期㊀2021年2月㊀主因子对V㊁Mn㊁Fe㊁Co㊁Cu㊁Cd㊁Ba和Bi8种金属元素的贡献率之和均为100%,但对Cr㊁Ni和As 的贡献率之和均小于100%,表明还存在其他污染源对Cr㊁Ni和As在大气中的含量产生影响㊂由表5可知,在邯郸市,自然源贡献了95.81%的V和93.92%的Co,化石燃料的燃烧和交通运输活动对V㊁Co的贡献率分别为4.19%㊁6.08%;工业活动贡献了80%以上的Mn㊁Fe㊁Cu 和Cd,自然源对Mn㊁Fe㊁Cu㊁Cd的贡献率分别为1.29%㊁15.32%㊁1.37%㊁12.92%,此外,还有10.00%的Mn㊁3.45%的Fe㊁12.91%的Cu和0.39%的Cd元素来自化石燃料的燃烧及交通源; Ba的主要来源是工业活动,工业源对Ba的贡献为67.83%,化石燃料的燃烧及交通运输活动对其含量的影响也较大,贡献率为32.17%;自然源是Bi的主要来源,贡献率为97.08%,工业活动㊁化石燃料的燃烧及交通运输活动对其含量的影响均较小,贡献率之和为2.92%;工业活动贡献了74.81%的Cr和5.48%的As,化石燃料的燃烧及交通运输活动对Cr㊁As的贡献率分别为16.35%㊁81.43%,此外,还有8.84%的Cr和13.09%的As为未知来源;工业活动㊁自然源㊁化石燃料的燃烧和交通源对Ni的贡献率分别为10.42%㊁3.25%㊁73.87%,此外,还有12.46%的Ni来源未知㊂通过对邯郸市大气中金属元素的来源进行分析可知,污染源的贡献率从大到小依次是工业源㊁自然源㊁化石燃料的燃烧及交通源㊂金属元素的来源较为复杂,且不同来源对各金属元素的贡献率存在较大差别,Cr㊁Ni和As存在未知污染源㊂表5㊀不同来源对各金属元素的贡献率、模拟均值与实测均值比值及相关系数Table5㊀Source apportionments and ratios of estimated mean value to measured mean value of metal elements using APCS-MLR元素贡献率/%工业源自然源化石燃料的燃烧和交通源未知来源模拟均值E/(μg/m3)实测均值O/(μg/m3)E/O rV0.0095.81 4.190.00 5.93ˑ10-3 5.11ˑ10-3 1.160.96 Cr74.810.0016.358.849.60ˑ10-2 1.14ˑ10-10.840.97 Mn88.71 1.2910.000.00 1.22ˑ10-1 1.52ˑ10-10.800.97 Fe81.2315.32 3.450.00 1.05ˑ100 1.43ˑ1000.730.98 Co0.0093.92 6.080.00 2.23ˑ10-3 2.16ˑ10-3 1.030.97 Ni10.42 3.2573.8712.46 1.98ˑ10-2 2.32ˑ10-20.850.97 Cu85.72 1.3712.910.00 4.74ˑ10-2 5.12ˑ10-20.930.95 As 5.480.0081.4313.09 1.51ˑ10-1 1.68ˑ10-10.900.89 Cd86.6912.920.390.00 5.84ˑ10-3 6.14ˑ10-30.950.92 Ba67.830.0032.170.008.26ˑ10-29.89ˑ10-20.840.87 Bi0.0297.08 2.900.00 6.00ˑ10-3 4.98ˑ10-3 1.200.942.4㊀潜在生态风险评估邯郸市大气PM2.5中Cr㊁Ni㊁Cu㊁As和Cd的潜在生态风险指数及风险程度分级见表6㊂Cr和Ni在4个功能区的潜在生态风险指数均小于40,潜在生态风险程度为轻微;Cu在工业区的潜在生态风险指数大于80,潜在生态风险程度为强,在其他3个功能区均介于40~80,潜在生态风险程度为中等;As和Cd在4个功能区的潜在生态风险指数均远大于320,潜在生态风险程度为极强,且As在教学区的潜在生态风险指数远高于其他功能区㊂此外,4个功能区各金属元素潜在生态风险指数之和介于9144~14986,均远超过600,说明5种元素在整个邯郸市的总生态风险很高㊂但与其他3个功能区相比,教学区潜在生态风险指数的总和(9144)较低,说明教学区PM2.5中金属元素的潜在生态风险程度相对较低㊂将本研究结果与北京市城区[9]㊁天津市取暖期[8]PM2.5中金属元素生态风险评价结果进行对比(表6)㊂结果显示,邯郸市Cu的生态风险指数略低;邯郸市教学区Ni的潜在生态风险指数略高于北京市城区;邯郸市Cr和As的潜在生态风险远高于北京市和天津市;邯郸市Cd的生态风险远高于天津市,且除教学区外,邯郸市其他功能区Cd的生态风险指数也高于北京市㊂邯郸市4个功能区总生态风险指数均高于北京市(8235),表明应当高度重视邯郸市PM2.5中金属元素的潜在生态风险㊂。
不同高度大气飘尘中有机污染物组成和生物效应对比实验通过
鉴定
吴轲
【期刊名称】《环境研究与监测》
【年(卷),期】1990(000)001
【摘要】1989年8月19日,国家环保局科技司于兰州主持召开“不同高度大气飘尘中有机污染物组成和生物效应对比实验”科研项目鉴定会。
出席鉴定会的有省内外有关环境医学、大气化学、大气物理的专家、教授,以及国家环保局、省科委、省环保局等部门代表共10余人。
【总页数】2页(P48-49)
【作者】吴轲
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】X8
【相关文献】
1.大气飘尘中不同有机组分致突变性 [J], 朱惠刚;赵启宇
2.超临界流体萃取对大气飘尘中有机污染物的分析 [J], 游静;陈淑莲;王国俊
3.应用HP GC／MSD／DS系统定性分析厂区大气飘尘中的有机污染物 [J], 范元中
4.不同高度大气飘尘样品的采集与有机物分离 [J], 马万奎
5.兰州市不同高度大气飘尘中有机物污染的时空变化规律 [J], 田裘学;周伶芝;吴仁铭
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环境影响评价技术导则大气环境——综合测试试题共20个单选，5个不定项。
相对较简单。
1. 以下属于基本污染物的是（） [单选题] *A．SO2和NOxB．NOx和NO2C．PM2.5和PM10(正确答案)D．CO和CO2答案解析：记忆口诀:一二三、颗粒物。
一指CO，二指SO2和NO2，三指O3，颗粒物指PM2.5和PM10。
2.根据《环境影响评价技术导则大气环境》，AERMOD模式不适用于评价范围边长是（）km的一级评价项目。
(2012年考题) [单选题] *A.30B.40C.50D.60(正确答案)3.根据《环境影响评价技术导则大气环境》，一级评价项目大气污染源点源调查内容不包括（）。
(2013年考题) [单选题] *A.排气筒几何高度B.排气筒烟气抬升高度(正确答案)C.排气筒底部中心坐标D.排气筒底部海拔答案解析：抬升高度是个虚拟的高度，不是调查出来的，是根据烟气温度、排气速率、气象等模拟计算出来的。
4.某拟建项目大气环境影响评价工作等级为三级，项目所在区域环境空气质量较好。
根据《环境影响评价技术导则大气环境》，关于该项目大气污染源调查与分析对象的说法，正确的是（）。
(2016年考题) [单选题] *A.须调查分析该项目污染源(正确答案)B. 须调查分析评价范围内与该项目排放污染物有关的已建项目污染源C.须调查分析评价范围内与该项目排放污染物有关的在建项目污染源D.须调查分析评价范围内与该项目排放污染物有关的拟建项目污染源答案解析：根据《环境影响评价技术导则大气环境》，三级评价项目只需调查本项目新增污染源和拟被替代的污染源。
5.根据《环境影响评价技术导则大气环境》，项目排放的下列污染物中可不作为大气环境影响预测评价因子的是（）。
(2017年考题) [单选题] *A.常规污染物B.有国家环境质量标准的特征污染物C.有地方环境质量标准的特征污染物D.无环境质量标准的特征污染物(正确答案)答案解析：预测因子根据评价因子而定，选取有环境质量标准的评价因子作为预测因子。
