Page 101 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 熊传芳等：嘉兴市大 气 PM 2. 5 中金属元素污染特征、生态风险评价及来源分析 · 97 ·

proportion of most metal elements in PM decreased. The enrichment factor (EF) method results indicated that K,
2.5
Ca, Fe, Ba and V were considered almost with no elements enrichment, while Zn and Cd showed extremely heavy
enrichment. The geoaccumulation index (I ) results implied that Cu, Pb, Zn and Cd were strongly influenced by
geo
anthropogenic activities. In addition, the ecological risk index (E ) results of mental elements indicated that Mn, Cr
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and Ni showed slight ecological risk, and Zn, Cu, Pb and Cd showed high ecological risk. In addition, the principal
component analysis indicated that industrial processes, coal combustion, vehicle traffic and crustal sources were the
main sources of these metal elements in PM in Jiaxing City.
2.5
Key words PM ; mental elements; enrichment factor; geoaccumulation index; ecological risk
2.5

细颗粒物（PM ）占可吸入颗粒物的 50%～ 站（120.87°E，30.82°N）。该采样点位于嘉兴市东北
2.5
70%，空气中 的 PM 5 污染会对生态系统、经济、交 部，距离地面 约 10 m，周围无明显污染源，东北方向
2.
通 安 全 、 气 候 变 化 等 方 面 造 成 一 定 危 害 ， 目前 有河流，能够反映嘉兴市的基本排放现状。采样时
PM 2. 5 污染已经引起了广泛关注 [1-2] 。金属元素是一 间 为 201 年 3 月 1 日—202 年 2 月 2 日，24 在线
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类特殊的污染物质，可附着于颗粒物之中，并随着颗 连续监测，监测因子 为 PM 5 及其金属元素组分数据。
2.
粒物的干、湿沉降作用进行转移和转化，从而影响生 1.2 采样仪器
态环境和人体健康 。我国城市经济快速发展，工业 在线微量元素采样器 为 Xact 62 多金属连续排
[3]
5
化程度不断提高，导致部分城市的大气金属污染严 放检测系统，该系统可同时检 测 2 种元素，包 括 Ti、
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重 [4-6] 。从污染水平来看，浓度高值主要出现在华 V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Br、
北、华东、华南等经济发达地区 。 Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Au、Hg、Pb、K。仪器校准
[7]
目前，研 究 PM 5 中金属元素污染特征和来源的 方法及周期均按照中国环境监测总站发布的《大气
2.
方法众多，李金 采用地质累积指数评价法，得出鞍 颗粒物组分自动监测质量保证与质量控制技术规
[8
]
山市秋 季 PM 5 中 Cd、Zn、Pb、A 处于严重污染。 定》要求进行。
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2.
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Wan 等 采 用 PCA-ML 模型来识 别 PM 5 中金属 1.3 评价方法
]
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2.
元素的潜在源类别和贡献，结果表明，地壳粉尘占 1.3.1 富集因子法
35.81%，汽车尾气 占 22.67%，二次硫酸盐和硝酸盐 富集因子法常用于研究大气颗粒物中元素的富
占 32.35%，金属排放和残留油燃烧源 占 4.57%。正 集程度，原理是将某元素的实测值和背景值进行对
定矩阵因子分析（PMF）法是近年来运用较广泛的有 比，从而计算出该元素的富集程度 [11-12] ，其计算公式
效源解析方法，郑灿利等 [10 ] 使用该方法解析得到贵 如下：
阳市秋冬 季 PM 5 中重金属的主要来源是交通污染 （1）
2. EF = (C i /C n )/(B i /B n )
和煤炭燃烧。 式中：E 为富集系数，数值越大，表明富集程度越
F
嘉兴市位于浙江省东北部，地处长江三角洲平 高，污染越大；C 为元 素 i 在 PM 5 中的浓度，mg/kg；
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2.
原，距离上海市和杭州市均不 到 100 km。嘉兴市易 C 为参比元 素 n 的浓度，mg/kg。一般选择地壳、土
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受北方输入性污染影响，同时本地交通发达，污染源 壤含量丰富且化学性质稳定的元素作为参比元素，
较为复杂，研 究 PM 5 中金属元素的污染特征、生态 如 Si、Al、Fe、Mn，笔者选取 M 作为参比元素。
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2.
风险和污染来源对于嘉兴市环境空气质量改善具有 B 为元素 i 的环境背景值，mg/kg；B 为参比元素
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现实意义。笔者根 据 201 年 3 月 1 日—202 年 2 月 n 的环境背景值，mg/kg。因目前嘉兴市未有系统的
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2 日嘉兴市善西超级站大 气 PM 2. 5 和 1 种金属元 颗粒物金属浓度标准，故选用《中国城市土壤化学元
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素的监测数据，系统分析 了 PM 5 和金属元素浓度水 素的背景值与基准值》 [13 ] 中杭州市的土壤元素背景
2.
平、污染特征，并采用富集因子法、地累积指数法、 值作为本研究的环境背景值。富集程度分级如 表 1
潜在生态风险法和主成分分析法进行生态风险评价 所示 。
[14]
和来源分析，以期为该地区大气污染防治和环境管 1.3.2 地累积指数法
理提供理论基础。 地累积指数法是德国学 者 Mülle 在研究河流沉
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积物时提出的一种重金属污染评价方法 [15-16] ，现常用
1 材料与方法
[17]
于评价颗粒物中重金属的生态风险 ，计算公式如下：
1.1 采样地点和时间 I geo = log [C i /(k × B i )] （2）
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本研究采用的数据来自浙江省嘉兴市善西超级 式中：I o 为地累积指数； 为用于矫正岩石差异而选
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