典型峽谷城市地表灰塵中水溶性離子組分空間分布特征與來源解析

宋衛(wèi)華，張永江*，黃曉容，鄧 茂，田 川

(1.重慶化工職業(yè)學院，重慶 401200；2.重慶市黔江區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測站，重慶 409000)

0 引言

目前關(guān)于城市道路灰塵研究的采樣點設(shè)置主要包括“線性”和“面源”2種[6]，線性分布是沿著一條或幾條交通干線進行布點，面源則是根據(jù)不同的功能區(qū)進行布點[7]。本研究采用“面源”進行布點，以黔江區(qū)不同功能區(qū)城市地表灰塵為研究對象，采用離子色譜測定水溶性離子組分的含量，并對組分來源解析研究，以期為當?shù)赜嘘P(guān)部門采取更加合理有效的污染防護措施提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 地表灰塵樣品采集與測定

2019年4—5月，在典型峽谷城市黔江城區(qū)分為工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、交通區(qū)、文教區(qū)、居民區(qū)和公共區(qū)，共布設(shè)78個采樣點。每次采樣均在連續(xù)天晴3 d以上后，晴朗無風時進行。交通區(qū)樣品在道兩旁路面邊緣采集，其余功能區(qū)樣品在各區(qū)域內(nèi)部中心位置硬化地面采集，每個采樣點均用細毛刷清掃不低于5 m2，樣品量較少的選多處采集，多點混合后，采集地表灰塵樣品100 g左右，將樣品密封于能自封的聚乙烯塑料袋中。樣品采集后當天送至實驗室，地表灰塵樣品經(jīng)過冷凍干燥后，灰塵樣品過100目尼龍篩后轉(zhuǎn)移到聚乙烯自封袋后冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 地表灰塵樣品中水溶性離子組分測定

實驗所需的試劑Na2CO3、NaHCO3和甲磺酸均為優(yōu)級純，標準溶液為(百靈威)，標準溶液配制均用實驗用超純水。9種離子組分標準曲線相關(guān)性系數(shù)均大于0.999，每批次20個樣品至少分別分析2個實驗室空白、全程序空白、平行樣測定和加標回收，實驗室空白和全程序空白需低于方法測定下限，平行樣相對偏差≤20%，回收率在80%～120%之間。

2 結(jié)果與討論

2.1 城市地表灰塵pH分布特征

研究區(qū)域城市地表灰塵pH的統(tǒng)計特征值列于表1。由表1可知，6個功能區(qū)灰塵pH的變化范圍為6.09～7.06，其中pH最小值出現(xiàn)在交通區(qū)，最大值出現(xiàn)在工業(yè)區(qū)。pH平均值最小的為文教區(qū)，最大的為交通區(qū)。

表1 城市地表灰塵中pH值

依據(jù)土壤酸堿度分級(結(jié)果見表2)可知，研究區(qū)域的灰塵基本為微酸性和中性，工業(yè)區(qū)pH均值為6.66，微酸性灰塵占25%，中性灰塵占75%。公共區(qū)pH均值為6.62，微酸性灰塵占20%，中性灰塵占80%。交通區(qū)pH均值為6.09，微酸性灰塵占20%，中性灰塵占80%。居民區(qū)pH均值為6.68，微酸性灰塵占28.57%，中性灰塵占71.43%。商業(yè)區(qū)pH均值為6.68，微酸性灰塵占21.43%，中性灰塵占78.57%。文教區(qū)pH均值為6.52，微酸性灰塵占33.33%，中性灰塵占66.67%。所采集的灰塵樣品中，微酸性灰塵占25.64%，中性灰塵占74.36%。變異系數(shù)作為反映統(tǒng)計數(shù)據(jù)波動特征的參數(shù)，一定程度上可以描述其受人類活動的干擾程度[8]。從灰塵pH的變化范圍和變異系數(shù)來看，工業(yè)區(qū)灰塵差異較大，受人為因素的影響較為明顯。

表2 灰塵酸堿度(pH)分級統(tǒng)計表

2.2 城市地表灰塵水溶性離子組分含量

2.3 灰塵中水溶性陰離子含量的空間分異

圖1 地表灰塵中水溶陰離子含量的空間圖

2.4 灰塵中陽離子含量的空間分異

圖2 地表灰塵中水溶陽離子含量的空間圖

2.5 主要離子相關(guān)性及存在形式

(1)

(2)

圖實測值和計算值比較

2.6 灰塵中水溶性離子的來源解析討論

通過綜合灰塵中可溶性離子來源分析結(jié)果，進一步探索灰塵的主要污染來源。將主成分分析法獲得源解析結(jié)果匯總，如圖4。從圖4中可以看出，所采集的灰塵中離子的污染源主要來自工業(yè)源、土壤源、交通源和農(nóng)業(yè)源。這4種污染源對灰塵中離子的貢獻率達到了68.78%。這主要與黔江區(qū)獨特的地理位置和能源結(jié)構(gòu)有關(guān)，工業(yè)生產(chǎn)以及各種煤炭能源的燃燒，使得工業(yè)源和燃燒源對灰塵的貢獻較大。土壤源中建筑塵源對灰塵中離子的貢獻也較大。

圖4 地表灰塵中水溶性離子組分源解析圖

3 結(jié)論

1)研究區(qū)域灰塵pH的變化范圍為6.09～7.06，研究區(qū)域的灰塵基本為微酸性和中性。工業(yè)區(qū)灰塵差異系數(shù)較大，受人為因素的影響較為明顯。