室内颗粒物的环境化学特征、来源识别及风险评价 ——以合肥市为例

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大气污染一直是中国严重的环境问题,影响着空气质量、气候变化和人类健康。人类一生大部分时间都在室内度过,又由于室内污染源的存在以及室内相对较低的空气交换水平,室内颗粒物的来源往往较室外更为广泛,浓度水平更高,成分和毒性更复杂,对人体健康的危害更大,需要更多的关注和研究。因此本研究以室内颗粒物为主要研究对象,系统研究室内颗粒物的理化性质及风险特征,解析室内颗粒物来源,为制定有效的防治措施提供理论依据。本研究以合肥市为例,在不同功能区、不同楼层共采集室内颗粒物样品65个、室外颗粒物样品36个、建筑物外颗粒物样品7个。基于多种实验分析方法(逐级提取实验、激光粒度分析仪、扫描电镜-能谱仪、X射线衍射仪、电感耦合等离子体质谱仪、元素分析仪-稳定同位素质谱仪等)以及数据分析方法(主成分分析、同位素示踪法、风险评价等),研究了室内颗粒物的形态特征、物质组成与化学结构、重金属分布和富集特征、来源解析和风险评价。本研究工作的主要研究成果如下:(1)对比研究了室内外颗粒物的形态特征和物质组成的差异性。结果表明与室外相比,室内颗粒物粒径集中,形态各异,主要分布在10~100 μm之间;室外颗粒物成分主要为O、Si、Al和Ca,而室内颗粒物中含有较多的C、N和部分重金属元素;除石英、方解石等普遍存在于室外颗粒物中的矿物外,室内颗粒物中还存在白云石、石膏和一些含铁、铅的矿物。(2)揭示了不同功能区室内颗粒物中重金属的分布、富集和赋存特征,发现瑶海工业园(YI)、滨湖新区(BH)、政务区(GD)和高铁站(RS)附近的室内颗粒物中重金属的浓度普遍较高,而董铺水库(DR)附近室内颗粒物中重金属的浓度相对较低;BH、经开区(ED)和RS附近室内颗粒物中重金属富集程度较高;室内颗粒物中的重金属主要以非残渣态的形态存在。(3)研究了室内颗粒物的同位素组成特征,提出了研究区室内颗粒物C/S同位素示踪法,得出不同功能区室内颗粒物来源以室内源为主,发现在室内污染源中,油烟和室内活动是室内颗粒物的重要来源。(4)通过对室内颗粒物、大气颗粒物和道路灰尘的风险等级评估分析,得出不同功能区的室内颗粒物都具有极大的潜在生态风险,室内颗粒物潜在生态风险>道路灰尘>PM2.5>PM10;不同功能区中元素对儿童和成人的致癌风险的顺序都为Ni>(As>)Cr>Pb>Cd,Ni、As和Cr的致癌风险不容忽视,室内颗粒物致癌风险>PM2.5>PM10>道路灰尘。
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