闽三角城市道路灰尘重金属污染研究

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道路灰尘是城市环境系统重要的组成部分,其污染状况与城市水、土壤、大气等生态环境质量以及人体健康具有重要的联系。厦门市、漳州市和泉州市是福建省重要的经济发展区域,称为“闽三角”。本研究分别采集了厦门市、漳州市和泉州市道路的地表灰尘,共获得有效样品257个。通过以厦门岛道路灰尘作为闽三角城区代表,以厦门岛外、漳州市和泉州市的采样区域作为闽三角的城郊代表,分析道路地表灰尘的重金属含量特征、磁学特征,评价厦门市、漳州市、泉州市重金属污染程度、生态风险和人体健康风险,确定城市道路灰尘的重金属污染来源,探讨城市发展程度与环境污染存在的潜在联系,为厦门市、漳州市和泉州市生态环境污染的综合防治提供科学依据,保障闽三角城市社会经济的健康持续发展。本研究获得的主要结论如下:(1)闽三角城市道路灰尘中重金属V、Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb的平均含量分别为 41.06±1.13 mg/kg、109.09±7.7 mg/kg、31.51±2.69 mg/kg、107.79±8.03 mg/kg、378.02±33.05 mg/kg、6.58±0.27 mg/kg、0.66±0.06 mg/kg、75.46±4.33 mg/kg,其中Cu、Zn、Cd的平均含量超过国家土壤筛分限值(GB 15618-2018)。厦门岛道路灰尘八种重金属含量高于厦门岛外、漳州市和泉州市,表现为城区道路灰尘中重金属含量高于城郊,说明城市发展程度、发展模式和人口密度,成为影响城市环境中的重金属含量的重要原因。厦门岛不同功能区域重金属含量依次为商业区>居住区>风景区≈科教园区,其中商业区的V、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb含量最高,居住区和风景区次之。商业区中Cr(346.15±230.23 mg/kg)、Cu(309.84±205.54 mg/kg)和 Ni(137.56±104.75 mg/kg)均显著高于国家土壤筛选限值(GB 15618-2018)。(2)根据道路灰尘的磁学参数,包括磁化率、非磁滞剩磁、等温剩磁以及典型样品的磁化率随温度变化特征和磁滞参数等,闽三角道路灰尘携铁磁性矿物主要为伪单畴-多畴磁铁矿。闽三角道路粉尘的磁化率远高于自然界中的岩石,其中高磁化率样品中具有高的磁铁矿2.5+/磁铁矿3+。同时在球形颗粒和不规则形状颗粒的道路灰尘样品中发现微量金属,如Cr、Co、V和Cd,并且发现这些物质主要来源于交通运输活动,人类长期暴露于含尘金属的磁性矿物的环境中对人类健康产生危害。(3)通过对城区(厦门岛)和城郊(厦门岛外、漳州市、泉州市)道路灰尘中重金属进行地积累指数评价,发现城区和城郊道路灰尘中重金属Zn、Cd污染较为严重。根据潜在生态危害指数评价结果,闽三角城区道路灰尘潜在生态风险显著高于城郊道路灰尘,其中厦门岛道路灰尘中重金属的综合潜在生态危害指数值为621.68,处于极强生态危害。根据健康风险评估的结果,针对厦门岛道路灰尘中八种重金属,儿童和成人通过摄入的暴露剂量最高,其次是皮肤接触和吸入。其中,儿童和成人的非致癌暴露风险值低于安全阈值(1),并且儿童非致癌总风险值(0.80)显著高于成人(0.09)。厦门岛道路灰尘中的致癌重金属Cr、Ni、Cd、Pb、As的致癌风险值在安全水平10-6~10-4之内。(4)通过分析海沧大桥枢纽及五通立交枢纽绿色植物叶片中八种重金属含量,发现草本植物叶片中Cu、Zn含量较高;灌木植物叶片中Zn、Pb、V、Cr、Ni、Cd含量较高;乔木植物叶片中Zn、Cr、Pb含量较高;两地草本、灌木、乔木植物叶片均对Zn具有极强吸收积累能力。植物吸收积累重金属能力依次为灌木>乔木>草本。灌木凭借位置优势及多次吸附具有很强的重金属富集能力,乔木凭借茂盛的林冠层、较大的叶片表面积及改变空气流动等原因具有较强的重金属富集能力。厦门市常见植物中假连翘具有较强的Cu、Zn、Cd富集能力,榄仁树具有较好的Cd富集能力,榕树、棕榈、糖胶树富集重金属能力普遍较弱。
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