邯郸市区落尘中部分有害成分分析

邯郸市区落尘中部分有害成分分析 邯郸市区落尘中部分有害成分分析 第l9卷第l期 2002年3月 河北建筑科技学院 .IoumalofHeDelInstituteofArchitecturalScienceandTechnology V0l19No.1 Mar2002 文章编号:1007—6743(2002)01—0001—04 邯郸市区落尘中部分有害成分分析 张洪建,杜振川,李增学,李清雪,孙玉壮 (1河北建筑科技学院,河北邯郸056038;2山东科技太学,山东泰安271019) 根据化验数据,摘要:对邯郸市主要街道落尘成分进行了有机和元机化学成分分析,对代性重 金属元素,总有机碳和多环芳香烃等进行了污染状况研究.通过分析结果的对比和印证,得出 邯郸市区存在着较重的cu,Hg,Pb和有机物的污染,污染潭主要为土壤尘和燃煤颗粒. 关键词:邯郸市;落尘;有害元素:污染源;多球芳烃 中图分类号:XI311文献标识码:A 为了监测和控制人群聚居区污染状况,必须了解各城区环境中各种有害成分,结合地方性污染特性 分析源头.落尘是各种尘灰自然聚集物,它的成分可以综台地反映区域污染状况,对区域环境管理和污 染防治具有重要的指导意义;As,cd,cr,cu,Hg,Pb是环境中有害的元素,一定浓度下表现出不同程度的 毒性_】J,测定它们的含量具有实际意义.在所有污染物中,有机物是一类重要的环境污染物,特别是芳香 烃中多环芳烃类化合物(PAHs)因其在环境中广泛存在,对人类健康威胁太而成为各界关注的重点_2J. 有机碳指标可以反殃有机物污染程度,从而为确定主要污染源提供进一步的依据.在大气颗粒物中, PAHs中的荧蒽/芘(FL/P)值在7O年代束被提出用作判别污染源的标志L31.由于落尘与大气颗粒物之间 的类似性,借助测得的FL/P值进一步识别验证主要污染源.本文的目的是研究邯郸市落尘中As,cd, Cr,cu,?,Pb和多环芳烃的污染程度和污染源分析. 1实验部分 1,1采样 1)采样地点:在邯郸市区设置6个采样点,在光明大街与学院北路,渚河路,陵园路,人民路交汇处附 近各设一点,在中华大街与人民路,沁河路交汇处附近设两点(附图1).利用一个塑料扫帚和一个铁铲 采集的样品被存放在一个玻璃瓶内 收集, 2)采样时间:1999年3月 12实验 1)无机元素分析 利用x一射线荧光光谱仪(PHILIPS—SemIQ)在中国地质科学院实验室完成. 2)多环芳烃分析方法 有机地球化学分析在中国石油天然气总公司石油勘探开发研究院实验中心完成.多环芳烃利用气 相色谱仪(HP5890ID与气相色谱一质谱联用仪(FinniganMAT公司SSQ700型). GC分析:HP一5色谱柱(150mx032mm×017ulTt),程序升温:45?(3?/rain);200?(5?/rain); 285?(30rain);无分流进样载气为氮气,流速2.0ml/min,柱头压10.Opsi. GC—MS分析:色谱柱为DB525m×0.25mm弹性硅毛细管柱.载气为氦气,柱前压55172Pa,分流比 收稿日期:2002—02—28 基金项目:河北省教育厅博士基金资助 作者苘介:张洪建(1帅O一),男,江苏丰县人,硕士研究生.环境工程 2河北建筑科技学院2002年 30:1,进样量0.5.uL,汽化温度290?,接口温度300~C,柱温90—300~C,以3,5%/min 的速度升温.质谱电 离方式?,离子源温度150~C,电子能量70eV,发射电流400,电子倍增器电压1400V, 扫描时间ls. 沁可 2实验结果与讨论 '——?._: .^ 一 5 夕, l4 3 . 1'夕 l //;《 谴I.qt河 2.1As,cd,cr,cu,Hg,Pb污染状况分析 通过离子色谱分析得出有害元素含量(表1) 斟1律品位髓圈 表l样品中有害元素含?及对应有关地方自然土壤背景值 中隅科学院土壤背景值协作组(1979) 以上数据对比显示,邯郸城区落尘中As,cd,cr的实测平均含量与相关自然土壤背 景值相近,基本不 存在污染.cu,Hg,Pb的实测含量值则远超过相关地区自然环境背景值,明显存在着较重的污染.根据 有关资料…,Cu的污染具有毒性,120~.g/kg剂量的铜就会让人恶心,呕吐.中国GBJ4—73标准中工业 废水最高容许排放浓度为lmg/L.在邯郸城区落尘中,Cu在所有样品中的含量均大于4%g/g,已经达到 第1期张洪建等:邯郸市区落尘中部分有害成分分析 严重超标污染的程度.含量高对人和生物有明显的毒性,由于细菌作用可生成甲基汞,能被生物完全 吸收而又很难排出,因而具有很大的潜在毒性.在邯郸城区落尘中,?的含量不但大于背景值,而且严 重超标准,对生物具有很大的毒性.Ph在人体血液中含量达0.6—0.8ppm时就会出现中毒症状,因环境 污染造成的铅过剩摄取,大多不是来自食物,而是经呼吸道从空气中摄取的.在邯郸城区落尘中,Pb的平 均含量达到36g/g,比土壤背景值高一倍,已经造成严重污染. 结合邯郸市实际情况,落尘来源有风沙扬尘,煤灰,原煤粉尘,交通运输尘(TRP)等.风沙扬尘来源 各元素含量可视为自然土壤背景值.根据有关资料J,TRP中Pb,cr含量高,而cu,As很低;原煤粉中 Pb,cr含量一般,而cu,As含量低;煤莰中Pb,cu,Hg含量高,而As,cr较低.根据化学质量平衡法原理, 初步判断邯鄣市区污染源以风沙尘及燃煤为主,这符合本市位于产煤区和燃煤区的特征. 2.2总有机碳,部分多环芳香烃(PAH)污染状况分析 TOC可作为有机物污染的指标.奈,蒽,荧蒽,芘作为代表性的几种PAH,也是U.S.EPA优先控 制污染物,本身及其多种烷基PAH具有不同程度的致癌性.它们在邯郸市区落尘中各项值见表2. 表2样品中TOC殛几种代襄性母核PAH成分含量c单位:TOC%;其余mr,/kg TOC平均值高达6.14%,标志着样区存在严重的有机物污染.进一步的PA}k成分色谱分析中,选 检成分萘,蒽,荧蒽,芘都有检出.表现出不容忽视的PAHs污染特性. 萘是自然界中广泛存在的一种物质,可于煤焦油中制备,用作染料,塑科,医药工业的基本原料.按 RTECS标准为可疑致肿瘤物.国际海事组织建议(IMDG)作危险品4.1类一易燃固体分类.按美国环保 局规定萘属有害物和有害废弃物,建议用焚烧法处置.其氯代物氯化萘属于有毒污染物.蒽在染料工业 中被广泛应用.属致癌物质_6J.美国法规(CFRUS29(191o),673,1981)规定.职业环境空气中容许接触限 值,时间加权平均值:0.2rag/m3.在邯郸市区落尘中以较高平均值9.6mg/kg检出,说明存在较严重的污 染.荧蒽存在于煤焦油中,用于制造染料,合成树脂和工程塑料,属可疑致癌物.按美国法规(CFRUS4O (403),8,1981)荧蒽属有毒污染物.在邯郸市区落尘中检出平均含量124.6mg/kg的高值.芘亦存在于煤 焦油中,经高温分馏而得其苯系物苯并(a)芘,二苯并芘(3个异构体)都具有强致癌性.邯郸市区落尘 中平均含量为792mg/kg.PAH总量在邯郸市区落尘中检出平均含量为690.2mg/kg.这一类物质中广 泛含有致癌,致突变成分,其污染毒害性是目前研究的重点和热点根据美国法规(CFRUS21(74),272, 1981),PAHs属于有毒污染物,为此要求环保局制订排放标准. 高TOC含量标志燃煤为主要来源由于PAHs主要来源于有机物质不完全燃烧,从所选几种PAHs 检出情况看,煤和油的不完全燃烧是PAHs污染源重点,考虑N-It方地区冬季燃煤取暖及家庭燃煤因素. 邯郸市区存在着燃煤污染,且煤存在不完全燃烧现象,热效低.FL/P值自70年代未被提出作为污染源来 源标志,Lee等认为FL/P值较高为1.4时即认为PAHs来源于煤燃烧,低时接近1认为源于木材等的燃 烧.表2显示,样品实测FL/P平均值为1.57,亦明确指示出燃煤污染 4河北建筑科技学院2002正 3结论 1)邯郸市区落尘中cu,Hg,Ph元索含量远超过相关自然土壤背景值,存在污染.根据化学质量平衡 法原理,分析cu,HPb污染源主要为风沙扬尘,燃煤颗粒. 2)样品中高含TOC,且所选四种代表性母核PAH均较高值检出,指示样区环境存在较重的有机物污 AHs污染,并指示出商含碳物质不完全燃烧为污染源. 染,有毒成分P 3)FIVP平均值1.57亦指示出污染物来源于燃煤. 各种数据和迹象表明,邯郸市区存在着燃煤型污染,特点是燃烧存在不完全现象,热效率较低. 参考文献 [1]国家环境保护局有毒化学品管理办公室,化工部化学化工研究所环境保护研究所.化学品毒性法规环境数据手册 [M]北京:中国环境科学出版社,1999 [2]金相灿,等有机化台物污染化学[M].北京:清华大学出版社.1990 3]LEEML.PRAD0GP,HOWARDJB.Bio.1edMassspeclromelry[J]1977,4:I82—186 [4]戎秋涛.翁焕新.环境地球化学[M].北京:地质出版社.1990 【5]朱坦,等秦皇岛市大气颗粒物来源解析研究【J:环境科学研究,1995,5(8):49—55. [6:成玉,等广州市气溶胶中多环芳烃分布季节性变化及来源判识指标[J].中国环 境科学,1998,18(2):136—139. HazardcompoundsandelementsofdustsfromtheHandanCity ZHANGHong—jian,DUZhen-chuan,LIZeng-xue.,LIQing-xue,SUNYu-zhuang (1Hebei.~a'chitecturalSnieneeandTechnologyInstitute,056038Hand.an,Hebei.PRChina. 2ShandongUniversityofsci?andTechn0l0dy.271019Taian,Shandot~g,P.R.China;) Abstract:Sixstreetdustsan,piesweretakenfromtheHandanCityinordertodeten'ninethahazardelementsand compounds.esampleswemanalysedinthelabomtoUoftheGeologicalInstituteofChina.emsdtsindicatethat Cucontentreaches56mg/kg,Hgreaches0.17Ing/kgandPbreaches36mg/kg,andtheyareharmfulforhuman health.Theaveragecontentofycyclicaromatichydrocarbons(PAHs)reaches690mg/kgT0C.ThePAHsmaybe fromthecoalparticlesbecausecoalismainheatingenergyinwinterintheHandanCity. Keywords:Handan;dust;hazardcompoundsandelements:PAHs (责任编辑丁述理)