典型峡谷城市地表灰尘中水溶性离子组分空间分布特征与来源解析

2022-04-01宋卫华张永江黄晓容

贵州师范大学学报（自然科学版） 2022年2期

宋卫华，张永江*，黄晓容，邓茂，田川

(1.重庆化工职业学院，重庆 401200；2.重庆市黔江区生态环境监测站，重庆 409000)

0 引言

目前关于城市道路灰尘研究的采样点设置主要包括“线性”和“面源”2种[6]，线性分布是沿着一条或几条交通干线进行布点，面源则是根据不同的功能区进行布点[7]。本研究采用“面源”进行布点，以黔江区不同功能区城市地表灰尘为研究对象，采用离子色谱测定水溶性离子组分的含量，并对组分来源解析研究，以期为当地有关部门采取更加合理有效的污染防护措施提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 地表灰尘样品采集与测定

2019年4—5月，在典型峡谷城市黔江城区分为工业区、商业区、交通区、文教区、居民区和公共区，共布设78个采样点。每次采样均在连续天晴3 d以上后，晴朗无风时进行。交通区样品在道两旁路面边缘采集，其余功能区样品在各区域内部中心位置硬化地面采集，每个采样点均用细毛刷清扫不低于5 m2，样品量较少的选多处采集，多点混合后，采集地表灰尘样品100 g左右，将样品密封于能自封的聚乙烯塑料袋中。样品采集后当天送至实验室，地表灰尘样品经过冷冻干燥后，灰尘样品过100目尼龙筛后转移到聚乙烯自封袋后冷冻保存备用。

1.2 地表灰尘样品中水溶性离子组分测定

实验所需的试剂Na2CO3、NaHCO3和甲磺酸均为优级纯，标准溶液为(百灵威)，标准溶液配制均用实验用超纯水。9种离子组分标准曲线相关性系数均大于0.999，每批次20个样品至少分别分析2个实验室空白、全程序空白、平行样测定和加标回收，实验室空白和全程序空白需低于方法测定下限，平行样相对偏差≤20%，回收率在80%～120%之间。

2 结果与讨论

2.1 城市地表灰尘pH分布特征

研究区域城市地表灰尘pH的统计特征值列于表1。由表1可知，6个功能区灰尘pH的变化范围为6.09～7.06，其中pH最小值出现在交通区，最大值出现在工业区。pH平均值最小的为文教区，最大的为交通区。

表1 城市地表灰尘中pH值

依据土壤酸碱度分级(结果见表2)可知，研究区域的灰尘基本为微酸性和中性，工业区pH均值为6.66，微酸性灰尘占25%，中性灰尘占75%。公共区pH均值为6.62，微酸性灰尘占20%，中性灰尘占80%。交通区pH均值为6.09，微酸性灰尘占20%，中性灰尘占80%。居民区pH均值为6.68，微酸性灰尘占28.57%，中性灰尘占71.43%。商业区pH均值为6.68，微酸性灰尘占21.43%，中性灰尘占78.57%。文教区pH均值为6.52，微酸性灰尘占33.33%，中性灰尘占66.67%。所采集的灰尘样品中，微酸性灰尘占25.64%，中性灰尘占74.36%。变异系数作为反映统计数据波动特征的参数，一定程度上可以描述其受人类活动的干扰程度[8]。从灰尘pH的变化范围和变异系数来看，工业区灰尘差异较大，受人为因素的影响较为明显。

表2 灰尘酸碱度(pH)分级统计表

2.2 城市地表灰尘水溶性离子组分含量

2.3 灰尘中水溶性阴离子含量的空间分异

图1 地表灰尘中水溶阴离子含量的空间图

2.4 灰尘中阳离子含量的空间分异

图2 地表灰尘中水溶阳离子含量的空间图

2.5 主要离子相关性及存在形式

(1)

(2)

图实测值和计算值比较

2.6 灰尘中水溶性离子的来源解析讨论

通过综合灰尘中可溶性离子来源分析结果，进一步探索灰尘的主要污染来源。将主成分分析法获得源解析结果汇总，如图4。从图4中可以看出，所采集的灰尘中离子的污染源主要来自工业源、土壤源、交通源和农业源。这4种污染源对灰尘中离子的贡献率达到了68.78%。这主要与黔江区独特的地理位置和能源结构有关，工业生产以及各种煤炭能源的燃烧，使得工业源和燃烧源对灰尘的贡献较大。土壤源中建筑尘源对灰尘中离子的贡献也较大。