保定市大气颗粒物与道路尘化学组成及其健康风险评价

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大气颗粒物作为最常见的大气污染物,具有比表面积大、分布广泛等特点,可以吸附空气中有毒有害的重金属和有机污染物,道路尘是大气颗粒物的重要来源,对于环境中污染物同样具有富集效果。通过研究不同环境介质化学组成,评估其来源及造成人群健康风险,可以将生态环境污染治理与人群健康管理相结合,有针对性地开展生态环境污染防治工作,提高环境决策质量,实现精准风险防控具有重要的现实意义。本研究选取保定市为研究区域,采集了2018年~2019年该市PM2.5和道路尘样品,通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定其中16种多环芳烃(PAHs)和7种重金属元素质量浓度,分析其污染特征;在此基础上,对PAHs和重金属进行来源解析;最后利用健康风险评价模型和潜在生态风险评估模型,对不同人群暴露于PAHs和重金属的健康风险和潜在生态风险进行评估,得到了一些有意义的结果。(1)保定市PM2.5污染较为严重,不同时期PAHs和重金属污染差异显著,采暖期明显高于非采暖期。保定市PM2.5质量浓度在采暖期和非采暖期分别为148.0±73.3μg/m~3和61.9±29.3μg/m~3;PM2.5中PAHs质量浓度在采暖期和非采暖期分别为180.71±70.76 ng/m~3和81.75±16.34 ng/m~3,其中Ba P超标较为严重;保定市PM2.5中重金属质量浓度在0.002μg/m~3~0.193μg/m~3之间。(2)保定市不同时期道路积尘中PAHs和重金属污染特征不尽相同。保定市道路灰尘中PAHs质量浓度在采暖期和非采暖期,分别为4139.2±551.5μg/kg和1933.0±477.4μg/kg;道路灰尘中重金属浓度在0.9 mg/kg~239.3 mg/kg之间。(3)采暖期PM2.5和道路灰尘中PAHs的主要排放源相同,而非采暖期主要排放源存在差异。重金属元素的来源在不同时期差异比较显著。源解析结果显示,采暖期保定市PM2.5和道路灰尘中PAHs的主要排放源均是天然气燃烧,其他来源还包括交通源、石油源、化石燃料燃烧源等;在非采暖期,基于PCA的方法显示PM2.5中PAHs的主要排放源为天然气燃烧,道路灰尘中PAHs的主要排放源为交通源,基于PMF的方法显示PM2.5中PAHs的主要排放源为交通源,道路灰尘中PAHs的主要排放源为天然气燃烧。保定市采暖期PM2.5中重金属的来源主要为燃煤源;非采暖期,交通源和工业源为主要贡献源。道路尘中重金属在采暖期主要来自于燃煤和交通排放;非采暖期,燃煤和工业源为主要来源。(4)保定市PM2.5中PAHs健康风险处于可接受水平,道路尘中PAHs对大部分人群存在致癌风险。重金属对人群的健康风险处于可接受水平。保定市采暖期道路尘中PAHs致癌风险超过10-4,对所有人群的致癌风险均超过可接受水平,且儿童的健康风险>成年女性>成年男性,在非采暖期对6~14岁儿童致癌风险超过可接受水平,且风险主要来自于手-口暴露途径。(5)保定市不同时期道路尘中重金属的综合生态风险差异较大,且存在综合生态风险。保定市采暖期道路尘中重金属的综合生态风险处于高风险水平(RI=338),非采暖期为轻微水平(RI=145)。综上,保定市PM2.5及其PAHs、Cd和As污染较为严重,存在超标现象;PM2.5及道路尘中PAHs和重金属污染均呈现采暖期较非采暖期高;PAHs的主要来源为天然气燃烧源和交通源,重金属的主要来源为燃煤源、交通源和工业源,且存在季节性差异。保定市PM2.5中PAHs和重金属对人群健康的致癌和非致癌风险均处于可接受水平;道路灰尘中PAHs对人群产生不可接受的致癌风险,重金属污染对人群不构成健康风险;保定市道路尘中重金属存在综合生态风险。
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