合肥城区地表灰尘重金属污染特征及健康风险评价研究

本文以合肥城区不透水地面地表灰尘重金属污染物为对象，从商业区、居住区、工业区、交通区、文教区和公园绿地等6种主要功能用地类型中，筛选出52个采样点位，共采集52份灰尘样品。在对重金属Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等及有机质含量分析测试的基础上，对重金属的空间分布特征、来源及相关性进行分析，并对重金属污染程度和环境健康风险进行评估。 主要研究内容和取得的成果如下： （1）基于ArcGIS软件的Kriging插值技术，对合肥城区地表灰尘中Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等5种重金属含量进行空间插值，绘制空间分布图。结果表明，Cu和Cr在空间上呈现出由城内向城外递减的趋势；Zn表现出城区东西两侧含量高、中间低的分布特征；而Pb和Cd的空间分布规律相对较不明显。 （2）基于SPSS软件的相关性分析结果表明，Pb与Cu、Zn、Cd、有机质之间存在显著的相关性。聚类分析将6种污染物划分为三类：第一类包括Pb、有机质、Cu和Cd，第二类仅包括Cr，第三类也仅有Zn；总体上，52个采样点大致归为6类。由因子分析，提取出4个主成分因子，初步判定Pb、Cd主要受城市建筑装饰活动影响，Zn、Pb主要受交通运输活动控制，Cu主要来自城市生活垃圾，而Cr则主要受金属电镀产品影响。通过主成分多元线性回归分析，进一步得到了4个主成分因子对于每种重金属的污染贡献率。 （3）由内梅罗单因子污染指数，可知合肥城区地表灰尘中Cu、Zn、Pb、Cr和Cd污染严重（特别是Zn和Cd）；由内梅罗综合污染指数，得到各功能区重金属污染程度排序为：公园绿地＞商业区＞文教区＞工业区＞居住区＞交通区。地累积指数评价结果表明，合肥市城区地表灰尘中Cu、Zn、Pb、Cr和Cd等都存在一定程度的污染问题，污染程度排序为Cd＞Zn＞Pb＞Cu＞Cr。 （4）从环境健康风险评价系统的模糊性出发，构建了基于梯形模糊数的重金属污染健康风险评价模型，提出了风险等级判别方法，并应用于合肥城区地表灰尘重金属污染健康风险评估；从环境健康风险评价系统的随机性出发，构建了基于Monte-Carlo模拟方法的重金属污染健康风险评价模型。由常规确定性模型评价结果，可知合肥市地表灰尘对儿童健康的非致癌总风险明显高于成人，不同功能区非致癌总风险的排序为：工业区＞公园绿地＞商业区＞文教区＞居住区＞交通区，各重金属非致癌风险大小排序为：Pb＞Cr＞Zn＞Cd＞Cu；重金属Cr和Cd对人体健康的致癌风险均较低。