西安市大气总悬浮颗粒物及金属元素污染研究
http://www.100md.com
李义平. 张振军. 曹晖. 于燕.
大气.总悬浮颗粒.Pb.Mn.Ni.Cr.Cd.
参见附件(172kb)。
作者：李义平 张振军 曹晖 于燕
单位：(西安医科大学公共卫生学院环境卫生学教研室 西安 710061)
关键词：大气；总悬浮颗粒；Pb；Mn；Ni；Cr；Cd
西安医科大学学报000228 摘要 根据西安市城市功能分区选择4个点采集大气样品，测定总悬浮颗粒物(TSP)及其中Pb、Mn、Ni、Cr、Cd五种金属元素的浓度。结果表明，西安市大气TSP采暖期浓度显著高于非采暖期(P<0.05)。草滩大气TSP浓度在采暖期和非采暖期显著低于开关厂、纺织城、市监测站(P<0.05)。5种金属元素浓度由高到低依次为Pb、Mn、Cr、Ni、Cd,其中Cr、Ni、Cd的浓度采暖期比非采暖期显著升高(P<0.05)。提示西安市大气TSP污染是一个严重、亟待解决的问题，其中燃煤是造成大气污染的重要原因之一。
中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 0258-0659(2000)02-0166-03
Research on total suspended particles and metals pollution in Xi＇an
Li Yiping Zhang Zhengjun Cao Hui
(Department of Enviornmental Health,College of Public Heatlth, Xi′an Medical University, Xi′an 710061，China)
ABSTRACT Four total suspended particles samples were collected at different functional regions of Xi′an ,and the concentration of total suspended particles and five metals, including lead, manganese, chromium, nickel and cadmium were determined.The results showed that the concentation of total suspended particles of winter samples were higher than that of summer samples statisticaly (P<0.05).The concentration of TSP of Caotan were lower than that of switchgear plant, textile city,environmental monitoring station in winter and summer (P<0.05).The order of the concentration of five metals from high to low is Pb,Mn,Cr,Ni and Cd.Meanwhile the concentration of Cr,Ni and Cd of winter samples were higher than that of summer samples statiticaly (P<0.05).It was found that total suspended particles pollution is one of emergent,serious tasks in Xi′an now and burning coal is one of the most important of reasons which lead up to pollution.
KEY WORDS total suspended particle metals lead manganese chromium nickel cadmium
大气总悬浮颗粒物(Total Suspended Particle,TSP)是肺癌发病的重要危险因素[1]。大气总悬浮颗粒物上除吸附有具有致突变性的有机污染物外[2],还有Pb、Mn、Cr、Ni、Cd等金属元素。这些金属元素具有不同程度的致突变性和致癌作用，可造成DNA初级损伤和染色体的损伤[2]。为探讨西安市TSP和某些金属元素污染的特点，本文分析、比较了西安市采暖期(1996年11、12月，1997年1、2月)和非采暖期(1996年7、8月)的大气TSP和5种金属元素浓度，对了解西安市大气污染程度，为评价大气环境质量以及制定综合治理方案提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 样品的采集 选择西安市开关厂(西郊)代表工业区，纺织城(东郊)代表商业-居民区，市环境监测站(市区)代表居民-交通区，草滩(远北郊)代表对照区4个采样点，采用SJ-120FT大流量采样器和恒重的玻璃纤维滤膜于1996年7、8、11、12、，1997年1、2月份分别对上述4个采样点连续24h自动采样。采样流量为1.0m3/min。同时记录气温和气压。
1.2 样品的分析 样品采集前后将玻璃纤维滤膜恒重， 用万分之一电子天平称量滤膜的重量，计算出TSP的重量，并由采样点气温和气压、采气 体积计算出TSP日平均浓度。
将载有颗粒物的滤膜剪成1cm2的小块，经湿法消化后，用Z-8000偏振塞曼型原子吸收光 谱仪测定溶液Pb、Mn、Cr、Ni、Cd 5种金属元素的含量[4]。
1.3 统计方法 统计学处理采用t检验。
2 结 果
2.1 TSP质量浓度
采暖期与非采暖期各采样点TSP日平均浓 见表1。
由表1可见，除草滩非采暖期TSP浓度低于国家二级标准外(0.30mg/m3)，其余均高于国家 二级标准，其中开关厂、纺织城、市环境监测站在采暖期TSP浓度均高于国家三级标准(0.5 0mg/m3)。各采样点采暖期TSP浓度显著高于非采暖期(P<0.05)，且TSP浓度市环境监 测站>开关厂>纺织城>草滩，开关厂、纺织城、市环境监测站的TSP浓度与同时期草滩对照相 比，也有显著差别(P<0.05)。
2.2 TSP中Pb、Mn、Cr、Ni、Cd的浓度 见表2。
表1 西安市采暖期与非采暖期各采样点TSP日平均浓度(mg/m3，
±s) 时 期
开关厂
纺织城
草 滩
市 站
平均值
采暖期
0.6319±0.3514*△
0. 6451±0.3098*△
0.3769±0.1886△
0.6921±0.1818*△
0.5865
非采暖期
0.3944±0.1096*
0.3903±0.2085*
0.1830±0.019
0.4463±0.092*
0.3535
注：△同采样点采暖期与非采暖期比较P<0.05；*同时期各点与草滩对照点比较(P<0.05)表2 西安市采暖期与非采暖期TSP中5种金属元素浓度(mg/m3×10 -6，±s) 元素
开关厂
纺织 城
草 滩
市 站
Pb
采暖期
406.0±209.0
314.0±144.8
426.0±208.5
485.0±174.8
非采暖期
331.1±181.8
288.6±110.5
333.3±157.4
533.2±111.0
Mn
采暖期
280.4±45.59*
227.5±35.23
141.0±21.19
322.6±122.6 *
非采暖期
243.2±26.55*
202.0±55.58*
107.0±26.68
294. 2±57.50*
Ni
采暖期
16.53±5.373*△
13.19±4.707△
9.23±3.095
13.73±2.113*
非采暖期
9.25±2.045
8.087±2.902
7.25±2.120
7.990±2.298
Cr
采暖期
20.45±3.732*△
11.90±4.215△
10.38±3.660 △
17.73±2.324△
非采暖期
11.26±3.493
5.59±2.90
7.142±2.773
12.16±3.871
Cd
采暖期
6.113±1.124△
9.591±5.168*△
4.603±2.884 △
4.763±1.385△
非采暖期
2.811±0.5331*
3.201±2.005*
1.553±0.3682
2.912±0.9431*
注：△同采样点采暖期与非采暖期比较(P<0.05)；*同时期各点与草滩对照点比较(P<0.05) 由表2可见，TSP中金属元素由高到低依次为Pb、Mn、Cr、Ni、Cd，P b、Mn为TSP中主要元素成分(>0.1μg/m3)。各采样点5种元素浓度在采暖期均高于非采暖 期，其中Cr、Ni、Cd浓度采暖期显著高于非采暖期(P<0.05)。与同时期草滩对照点相比 ，Mn、Ni、Cr、Cd在开关厂、纺织城、市环境监测站浓度显著高于对照点草滩(P<0.05) 。
3 讨 论
TSP是一类重要的污染物，可对人体造成严重危害，因而是评价大气质量最常用的 指 标之一[5]。西安市采暖期TSP日平均浓度达0.5865mg/m3，是国家大气卫生三 级标准的1.2倍，非采暖期TSP日平均浓度为0.3535mg/m3，是国家大气卫生二级标准的 1.2倍，表明西安市大气TSP污染很严重，而采暖期大气污染尤为突出。城市TSP污染的主要 来源是燃煤、汽车尾气、城市尘土颗粒物，其中城市尘土颗粒物在采暖期和非采暖期贡献率 比较稳定，燃煤的贡献率采暖期高于非采暖期[6]。各采样点采暖期TSP浓度显著 高于非采暖期，表明采暖期TSP污染加重的原因是采暖期燃煤量的增加。西安市大多数工业 、民用锅炉都采用煤作燃料，每年燃煤约111万吨，进入采暖期后众多的居民及单位燃煤面 更广，煤用量也随之增加约30%左右。煤燃烧后约1/3的灰分排入大气中形成飘尘，导致TSP 浓度相应增加[7]。同时，气象因素也影响TSP的浓度，其主要作用是影响TSP的收 集，气压高、风速小、气温低的月份，TSP浓度较高[8]。
各采样点采暖期与非采暖期TSP浓度变化趋势一致，开关厂、纺织城、市站的TSP浓度显著高 于同时期对照点草滩，表明不同功能区TSP浓度存在差异。草滩TSP浓度最小，这是因为草滩 附近无大的生产企业。市环境监测站的浓度最高，这是受居民生活用煤、汽车尾气排放和城 市尘土的影响。开关厂、纺织城浓度次之则是受生产企业的燃煤和居民生活取暖用煤的影响 。
各采样点5种元素浓度在采暖期均高于非采暖期，这和TSP浓度一致。采暖期Cr、Ni、Cd浓 度显著高于非采暖期，其中Ni可作为燃煤飞灰的标识元素[6]，表明采暖期燃煤量 的增加导致Cr、Ni、Cd浓度也相应增加，西安市TSP中Cr、Ni、Cd的主要污染来源是煤的燃 烧。城市TSP中Pb的可能来源主要是汽车尾气和燃煤[7]，本实验结果显示Pb浓度 采暖期高于非采暖期，但统计处理差异无显著性，提示西安市大气TSP中Pb的最主要来源可 能是汽车尾气， 即汽车燃用含Pb汽油所致。Mn作为地壳的成份元素在采暖期和非采暖期浓 度变化不大，表明TSP的自然来源较为稳定[9]。
与同时期草滩对照点比较，Mn、Ni、Cr、Cd在开关厂、纺织城、市环境监测站的浓度显著高 于草滩(P<0.05)，表明开关厂、纺织城、市环境监测站金属元素污染大于对照点草滩。 市环境监测站Pb浓度最高，开关厂、纺织城次之，可能与民用和工业燃煤种类不同和汽车尾 气中的Pb含量有关[6]。草滩的Pb浓度较高，经调查与采样点附近新设蓄电池厂可 能有关，对此还需进一步研究。
综上所述，根据西安市TSP污染的特点，建议进行综合治理，要尽量减少燃煤的用量，使用 高效的除尘设备和汽车尾气净化装置，早日实现使用无Pb汽油的交通管制规定，同时加强城 市绿化工程，保护生态环境。
参考文献
1，楚建军，陈平，李虎等.大气污染与肺癌关系的岭回归分析[J]. 环境与健康杂志，1993；10(5)∶201
2，赵贤四，朱惠刚.大气悬浮颗粒物不同有机组分的致突变性研究[J].癌变. 畸变*突变，1997；9(4)∶204
3，史雅青，邢权.大气可吸入颗粒物和四种重金属致突变性研究[J].环境与健 康杂志，1991；8(2)∶57
4，方荣主编.原子吸收光谱法在卫生检验中的应用[M].北京：北京大学出版社 ，1991∶159
5，姚志麟主编.环境卫生学[M].北京：人民卫生出版社，1996∶54
6，张晶，陈宗良，王玮.北京市大气小颗粒物的污染源解析[J].环境科学学报 ，1998；18(1)∶62
7，廖自基编.环境中微量重金属元素的污染危害与迁移转化[M].北京：科学出 版社，1989∶74
8，钱黎明，张抱膝，王文贤等.广州大气颗粒污染物遗传毒性与气象因素的相关性 研究[J].中国公共卫生学报，1997；16(3)∶160
9，汪安璞，杨淑兰.北京大气中飘尘与元素浓度的变化规律[J].环境科学，198 4；5(2)∶14
(1999-07-08收稿 1999-08-21修回)
作者：李义平 张振军 曹晖 于燕
单位：(西安医科大学公共卫生学院环境卫生学教研室 西安 710061)
关键词：大气；总悬浮颗粒；Pb；Mn；Ni；Cr；Cd
西安医科大学学报000228 摘要 根据西安市城市功能分区选择4个点采集大气样品，测定总悬浮颗粒物(TSP)及其中Pb、Mn、Ni、Cr、Cd五种金属元素的浓度。结果表明，西安市大气TSP采暖期浓度显著高于非采暖期(P<0.05)。草滩大气TSP浓度在采暖期和非采暖期显著低于开关厂、纺织城、市监测站(P<0.05)。5种金属元素浓度由高到低依次为Pb、Mn、Cr、Ni、Cd,其中Cr、Ni、Cd的浓度采暖期比非采暖期显著升高(P<0.05)。提示西安市大气TSP污染是一个严重、亟待解决的问题，其中燃煤是造成大气污染的重要原因之一。
中图分类号 X51 文献标识码 A 文章编号 0258-0659(2000)02-0166-03
Research on total suspended particles and metals pollution in Xi＇an
Li Yiping Zhang Zhengjun Cao Hui
(Department of Enviornmental Health,College of Public Heatlth, Xi′an Medical University, Xi′an 710061，China)
ABSTRACT Four total suspended particles samples were collected at different functional regions of Xi′an ,and the concentration of total suspended particles and five metals, including lead, manganese, chromium, nickel and cadmium were determined.The results showed that the concentation of total suspended particles of winter samples were higher than that of summer samples statisticaly (P<0.05).The concentration of TSP of Caotan were lower than that of switchgear plant, textile city,environmental monitoring station in winter and summer (P<0.05).The order of the concentration of five metals from high to low is Pb,Mn,Cr,Ni and Cd.Meanwhile the concentration of Cr,Ni and Cd of winter samples were higher than that of summer samples statiticaly (P<0.05).It was found that total suspended particles pollution is one of emergent,serious tasks in Xi′an now and burning coal is one of the most important of reasons which lead up to pollution.
KEY WORDS total suspended particle metals lead manganese chromium nickel cadmium
大气总悬浮颗粒物(Total Suspended Particle,TSP)是肺癌发病的重要危险因素[1]。大气总悬浮颗粒物上除吸附有具有致突变性的有机污染物外[2],还有Pb、Mn、Cr、Ni、Cd等金属元素。这些金属元素具有不同程度的致突变性和致癌作用，可造成DNA初级损伤和染色体的损伤[2]。为探讨西安市TSP和某些金属元素污染的特点，本文分析、比较了西安市采暖期(1996年11、12月，1997年1、2月)和非采暖期(1996年7、8月)的大气TSP和5种金属元素浓度，对了解西安市大气污染程度，为评价大气环境质量以及制定综合治理方案提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 样品的采集 选择西安市开关厂(西郊)代表工业区，纺织城(东郊)代表商业-居民区，市环境监测站(市区)代表居民-交通区，草滩(远北郊)代表对照区4个采样点，采用SJ-120FT大流量采样器和恒重的玻璃纤维滤膜于1996年7、8、11、12、，1997年1、2月份分别对上述4个采样点连续24h自动采样。采样流量为1.0m3/min。同时记录气温和气压。
1.2 样品的分析 样品采集前后将玻璃纤维滤膜恒重， 用万分之一电子天平称量滤膜的重量，计算出TSP的重量，并由采样点气温和气压、采气 体积计算出TSP日平均浓度。
将载有颗粒物的滤膜剪成1cm2的小块，经湿法消化后，用Z-8000偏振塞曼型原子吸收光 谱仪测定溶液Pb、Mn、Cr、Ni、Cd 5种金属元素的含量[4]。
1.3 统计方法 统计学处理采用t检验。
2 结 果
2.1 TSP质量浓度
采暖期与非采暖期各采样点TSP日平均浓 见表1。
由表1可见，除草滩非采暖期TSP浓度低于国家二级标准外(0.30mg/m3)，其余均高于国家 二级标准，其中开关厂、纺织城、市环境监测站在采暖期TSP浓度均高于国家三级标准(0.5 0mg/m3)。各采样点采暖期TSP浓度显著高于非采暖期(P<0.05)，且TSP浓度市环境监 测站>开关厂>纺织城>草滩，开关厂、纺织城、市环境监测站的TSP浓度与同时期草滩对照相 比，也有显著差别(P<0.05)。
2.2 TSP中Pb、Mn、Cr、Ni、Cd的浓度 见表2。
表1 西安市采暖期与非采暖期各采样点TSP日平均浓度(mg/m3，
±s) 时 期开关厂
纺织城
草 滩
市 站
平均值
采暖期
0.6319±0.3514*△
0. 6451±0.3098*△
0.3769±0.1886△
0.6921±0.1818*△
0.5865
非采暖期
0.3944±0.1096*
0.3903±0.2085*
0.1830±0.019
0.4463±0.092*
0.3535
注：△同采样点采暖期与非采暖期比较P<0.05；*同时期各点与草滩对照点比较(P<0.05)表2 西安市采暖期与非采暖期TSP中5种金属元素浓度(mg/m3×10 -6，
±s) 元素开关厂
纺织 城
草 滩
市 站
Pb
采暖期
406.0±209.0
314.0±144.8
426.0±208.5
485.0±174.8
非采暖期
331.1±181.8
288.6±110.5
333.3±157.4
533.2±111.0
Mn
采暖期
280.4±45.59*
227.5±35.23
141.0±21.19
322.6±122.6 *
非采暖期
243.2±26.55*
202.0±55.58*
107.0±26.68
294. 2±57.50*
Ni
采暖期
16.53±5.373*△
13.19±4.707△
9.23±3.095
13.73±2.113*
非采暖期
9.25±2.045
8.087±2.902
7.25±2.120
7.990±2.298
Cr
采暖期
20.45±3.732*△
11.90±4.215△
10.38±3.660 △
17.73±2.324△
非采暖期
11.26±3.493
5.59±2.90
7.142±2.773
12.16±3.871
Cd
采暖期
6.113±1.124△
9.591±5.168*△
4.603±2.884 △
4.763±1.385△
非采暖期
2.811±0.5331*
3.201±2.005*
1.553±0.3682
2.912±0.9431*
注：△同采样点采暖期与非采暖期比较(P<0.05)；*同时期各点与草滩对照点比较(P<0.05) 由表2可见，TSP中金属元素由高到低依次为Pb、Mn、Cr、Ni、Cd，P b、Mn为TSP中主要元素成分(>0.1μg/m3)。各采样点5种元素浓度在采暖期均高于非采暖 期，其中Cr、Ni、Cd浓度采暖期显著高于非采暖期(P<0.05)。与同时期草滩对照点相比 ，Mn、Ni、Cr、Cd在开关厂、纺织城、市环境监测站浓度显著高于对照点草滩(P<0.05) 。
3 讨 论
TSP是一类重要的污染物，可对人体造成严重危害，因而是评价大气质量最常用的 指 标之一[5]。西安市采暖期TSP日平均浓度达0.5865mg/m3，是国家大气卫生三 级标准的1.2倍，非采暖期TSP日平均浓度为0.3535mg/m3，是国家大气卫生二级标准的 1.2倍，表明西安市大气TSP污染很严重，而采暖期大气污染尤为突出。城市TSP污染的主要 来源是燃煤、汽车尾气、城市尘土颗粒物，其中城市尘土颗粒物在采暖期和非采暖期贡献率 比较稳定，燃煤的贡献率采暖期高于非采暖期[6]。各采样点采暖期TSP浓度显著 高于非采暖期，表明采暖期TSP污染加重的原因是采暖期燃煤量的增加。西安市大多数工业 、民用锅炉都采用煤作燃料，每年燃煤约111万吨，进入采暖期后众多的居民及单位燃煤面 更广，煤用量也随之增加约30%左右。煤燃烧后约1/3的灰分排入大气中形成飘尘，导致TSP 浓度相应增加[7]。同时，气象因素也影响TSP的浓度，其主要作用是影响TSP的收 集，气压高、风速小、气温低的月份，TSP浓度较高[8]。
各采样点采暖期与非采暖期TSP浓度变化趋势一致，开关厂、纺织城、市站的TSP浓度显著高 于同时期对照点草滩，表明不同功能区TSP浓度存在差异。草滩TSP浓度最小，这是因为草滩 附近无大的生产企业。市环境监测站的浓度最高，这是受居民生活用煤、汽车尾气排放和城 市尘土的影响。开关厂、纺织城浓度次之则是受生产企业的燃煤和居民生活取暖用煤的影响 。
各采样点5种元素浓度在采暖期均高于非采暖期，这和TSP浓度一致。采暖期Cr、Ni、Cd浓 度显著高于非采暖期，其中Ni可作为燃煤飞灰的标识元素[6]，表明采暖期燃煤量 的增加导致Cr、Ni、Cd浓度也相应增加，西安市TSP中Cr、Ni、Cd的主要污染来源是煤的燃 烧。城市TSP中Pb的可能来源主要是汽车尾气和燃煤[7]，本实验结果显示Pb浓度 采暖期高于非采暖期，但统计处理差异无显著性，提示西安市大气TSP中Pb的最主要来源可 能是汽车尾气， 即汽车燃用含Pb汽油所致。Mn作为地壳的成份元素在采暖期和非采暖期浓 度变化不大，表明TSP的自然来源较为稳定[9]。
与同时期草滩对照点比较，Mn、Ni、Cr、Cd在开关厂、纺织城、市环境监测站的浓度显著高 于草滩(P<0.05)，表明开关厂、纺织城、市环境监测站金属元素污染大于对照点草滩。 市环境监测站Pb浓度最高，开关厂、纺织城次之，可能与民用和工业燃煤种类不同和汽车尾 气中的Pb含量有关[6]。草滩的Pb浓度较高，经调查与采样点附近新设蓄电池厂可 能有关，对此还需进一步研究。
综上所述，根据西安市TSP污染的特点，建议进行综合治理，要尽量减少燃煤的用量，使用 高效的除尘设备和汽车尾气净化装置，早日实现使用无Pb汽油的交通管制规定，同时加强城 市绿化工程，保护生态环境。
参考文献
1，楚建军，陈平，李虎等.大气污染与肺癌关系的岭回归分析[J]. 环境与健康杂志，1993；10(5)∶201
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4，方荣主编.原子吸收光谱法在卫生检验中的应用[M].北京：北京大学出版社 ，1991∶159
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7，廖自基编.环境中微量重金属元素的污染危害与迁移转化[M].北京：科学出 版社，1989∶74
8，钱黎明，张抱膝，王文贤等.广州大气颗粒污染物遗传毒性与气象因素的相关性 研究[J].中国公共卫生学报，1997；16(3)∶160
9，汪安璞，杨淑兰.北京大气中飘尘与元素浓度的变化规律[J].环境科学，198 4；5(2)∶14
(1999-07-08收稿 1999-08-21修回)
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