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城市地表灰尘是城市环境研究的对象之一。地表灰尘来源复杂,且受城市交通、工业生产和城市建设等人类活动的影响,包含了特定的环境信息,具有重要的污染指示作用。葫芦岛市是典型的有色冶金区,由于工业活动排出的污染物在地表灰尘中的不断累积,使周围环境受到了污染,对人体健康构成潜在的威胁。而砷对人体既有非致癌作用又有致癌作用,含有砷的灰尘颗粒对人体的潜在危害不容忽视。因此,开展葫芦岛市地表灰尘砷含量及其对人体的健康风险研究,具有较为深远的科学意义和现实意义。本文以葫芦岛市地表灰尘为研究对象,测定了地表灰尘粒径组成、pH、有机质含量、As的含量和居民头发中砷含量,研究了砷在地表灰尘中的含量与分布特征、污染现状及潜在危害,探讨了灰尘As含量与灰尘一些物理特性的关系,并对葫芦岛市居民地表灰尘砷暴露的健康风险进行评价。研究结果表明:
1.葫芦岛市街道、楼道、楼外人行道灰尘中As平均含量分别为:33.10mg kg-1、59.64mgkg-1、46.34mgkg-1,分别是辽宁省土壤环境背景值的4、7、5倍,受人为影响明显,且锌厂附近地表灰尘砷含量较高。楼道内灰尘中As含量与相应的楼外人行道灰尘中As含量在0.01概率水平上极显著正相关,这说明,楼道和楼外人行道灰尘中As具有相同的来源。
2.葫芦岛市街道灰尘pH范围为7.31-11.63,平均值为8.90,呈明显碱性;有机质含量范围为3.1%-7.2%,算数平均值为4.9%,街道灰尘不同粒径质量百分比分别为>180μm(41.0%),180-100μm(29.8%),100-80μm(2.0%),80-75μm(1.7%),75-63μm(21.3%),<63μm(4.2%)。街道灰尘中As含量随pH的增加而减少;总体上灰尘砷含量有随有机质含量的增大而增加的趋势;在所分析的所有样品中,灰尘中砷含量总体上随着粒径的减小呈增加的趋势,不同粒径容砷量均值分别为:40.2%(180-100μm),5.0%(100-75μm),41.3%(75-63μm),13.5%<63μm);其中180-100μm和73-61μm两个粒径对灰尘中总砷的贡献率最大。
3.葫芦岛市地表灰尘中As空间分布形成了以锌厂为中心向外围呈辐射状分布的格局,街道、楼外人行道灰尘中As主要向北偏东和南偏西的延伸方向,与葫芦岛市盛行季风方向一致;地表灰尘中As在锌厂附近浓度最高,随着距锌厂距离的增加而降低。不同功能区街道灰尘As含量排列顺序为:锌厂>工业区>学校>商业区>居民区(不包括锌厂区的居民区)。
4.地累积指数研究表明锌厂地区街道、楼外人行道灰尘As偏重污染,楼道灰尘As重度污染;街道、楼外人行道灰尘As潜在生态危害系数空间分布相似,均是锌厂周围为很强潜在生态危害,楼道灰尘As潜在生态危害各级别分布面积较楼外灰尘中As潜在生态危害大。
5.葫芦岛居民发砷含量平均值为0.68mgkg-1,不同年龄段发砷含量顺序如下:青少年>中老年>青年>中青年;男性居民发砷平均含量高于女性居民;不同职业居民发砷含量顺序为:锌厂工人>学生>农民>服务人员>船厂工人;不同分布区域居民发砷含量顺序为:稻池村>锌厂>新区>连山区>望海寺。
6.灰尘砷暴露健康风险研究表明:三种暴露途径灰尘砷日均暴露量均是手-口摄入量>皮肤接触量>吸入量,手-口摄入灰尘是人体摄入灰尘砷的主要途径。地表灰尘砷的非致癌风险均是手-口摄入>皮肤接触>吸入,不同功能区街道灰尘砷非致癌总风险、致癌风险由大到小顺序均为:锌厂区>工业区>学校>商业区>居民区(不包括锌厂区的居民区)。除锌厂外,HI、Risk均在阈值范围内,对人体危害较小。