重慶市農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地大氣降塵重金屬含量特征和來(lái)源探究

陳麗++杜詩(shī)劼+易廷輝++陳景春+周東波

摘 要 為摸清重慶市農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地大氣降塵重金屬污染情況，在全市38個(gè)區(qū)縣設(shè)121個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用原子熒光法和ICP-MS法分析降塵樣品重金屬含量，利用Pearson系數(shù)法、主成分分析法等分析重金屬含量特征和和來(lái)源。結(jié)果表明：大氣降塵中Hg、Cd、Pb主要來(lái)源燃煤活動(dòng)和交通排放；Cu、Cr、Ni主要來(lái)源可能為采礦和金屬冶煉；As主要產(chǎn)生于自然源，即土壤揚(yáng)塵。

關(guān)鍵詞 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地；大氣降塵；重金屬；重慶市

中圖分類號(hào)：X513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.33.070

大氣降塵對(duì)人體健康、植物和水生生物等有嚴(yán)重的危害作用，因此引起了人們的廣泛關(guān)注[1]。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家[2-4]和亞洲部分地區(qū)[5，6]做了較多研究，而國(guó)內(nèi)研究相對(duì)較少。鑒于重慶市從未開展過全市農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地大氣降塵重金屬特征現(xiàn)狀調(diào)查，2015年6月-2016年4月，在全市設(shè)置121個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析大氣降塵重金屬含量特征及空間分布規(guī)律，為污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

重慶市位于東經(jīng)105°17′～110°11′、北緯28°10′～32°13′的青藏高原與長(zhǎng)江中下游平原過渡帶，面積8.24萬(wàn)km2，常住人口3017萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率60.9%。屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫約18℃，日照時(shí)間1 000～1 200 h，常年降水1 000～1 400 mm。以丘陵山地為主，山地面積占76%，丘陵22%，河谷平壩2%。市域植物資源豐富，生長(zhǎng)6 000多種植物，森林覆蓋率45%。全市耕地

233.59萬(wàn)hm2，園地24.02萬(wàn)hm2，牧草地23.72萬(wàn)hm2，共有紫色土等11個(gè)土類，其中水稻土、紫色土、黃壤分別占全市土地總面積的15.27%、33.22%和28.78%。

2 樣品采集與檢測(cè)

2015年6月-2016年4月，在重慶市38個(gè)區(qū)縣（含萬(wàn)盛經(jīng)開區(qū)）農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地設(shè)置121個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)32個(gè)，城市郊區(qū)12個(gè)，一般農(nóng)區(qū)77個(gè)。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在2015年6-7月（夏季）、2015年9-10月（秋季）、2016年1-2月（冬季）、2016年3-4月（春季）各收集1個(gè)樣品，每次采樣時(shí)間為30d，將每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4次收集的塵粒樣品混合為一個(gè)樣品。選取Pb、Cr、Hg、As、Cd、Cu、Zn、Ni為研究對(duì)象，Hg、As測(cè)定采用GB/T 22105-2008《土壤質(zhì)量總汞、總砷、總鉛的測(cè)定原子熒光法》，Pb、Cd、Cu、Zn、Ni、Cr測(cè)定采用ICP-MS法[7]。采用GSS系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行分析質(zhì)量控制，加標(biāo)回收率在95%～l05%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均<10%，符合NY/T 395-2012《農(nóng)田土壤環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的精度要求。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 大氣降塵總體統(tǒng)計(jì)特征

從表1可以看出，大氣降塵重的重金屬元素按照含量中位值由高至低排序?yàn)镃r>Zn>Ni>Cu>Pb>As>Cd>Hg。從偏度和峰度來(lái)看，各重金屬元素均不服從正態(tài)分布。經(jīng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，Zn、Cu服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，其他元素均為偏態(tài)分布。從變異系數(shù)來(lái)看，Cd、Zn屬于強(qiáng)變異，其他元素屬于中等變異，不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)降塵中Cd、Zn元素含量的差異較大，存在明顯的空間差異。

從表2可知，Hg-Cd、Hg-Pb、Cr-Ni、Pb-Cd屬極顯著正相關(guān)，Cr-Hg、Ni-Cd、Cr-Cd、Ni-Cd、Cr-Pb、Ni-Pb屬于極顯著負(fù)相關(guān)，Cu-Ni屬顯著正相關(guān)，Zn與Cr、Ni屬顯著負(fù)相關(guān)，表明這些元素的來(lái)源具有一定的相關(guān)性。

從表3可知，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地降塵中Cd、Cu、Pb、Zn低于重慶主城區(qū)，Ni、Cr高于主城區(qū)；與南京、哈爾濱等城市比較，Cd、Hg、As、Cu、Pb、Zn含量較低，Ni、Cr含量相對(duì)較高。降塵中As含量與全國(guó)土壤背景值相當(dāng)，說(shuō)明As主要來(lái)源于土壤揚(yáng)塵，而Cd、Hg、Ni、Cr、Cu、Pb、Zn含量明顯高于背景值，受人為活動(dòng)影響較大。

3.2 不同區(qū)域大氣降塵重金屬含量特征

從表4可知，As平均值為一般農(nóng)區(qū)>工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)>城市郊區(qū)；Cd平均值為一般農(nóng)區(qū)>城市郊區(qū)>工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)；Pb平均值為工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)>城市郊區(qū)>一般農(nóng)區(qū)，Zn平均值為城市郊區(qū)>一般農(nóng)區(qū)>工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)；Hg、Cr、Ni、Cu平均值均為工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)>一般農(nóng)區(qū)>城市郊區(qū)。單因子方差分析結(jié)果表明，As、Hg、Cd、Pb、Cu、Zn在不同區(qū)域不存在顯著差異，Cr、Ni差異顯著，多重比較結(jié)果表明工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)和一般農(nóng)區(qū)高于城市郊區(qū)，而工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)和一般農(nóng)區(qū)間差異不顯著。

3.3 大氣降塵重金屬來(lái)源分析

對(duì)各元素沉降通量進(jìn)行主成分因子分析[12]，其中KMO（kaiser-Meyer-Olkin）檢驗(yàn)值為0.734，Barletts檢驗(yàn)概率p<0.001，說(shuō)明總體樣本相關(guān)矩陣為非單位矩陣，適合做主成分分析。根據(jù)特征向量選取準(zhǔn)則（特征值>1.0），共提取3個(gè)主成分，見表5和表6。

從表5得出，前3個(gè)主成分可解釋原始變量的74.908%，很好解釋了降塵中各種重金屬元素的主要來(lái)源。經(jīng)最大公差旋轉(zhuǎn)后，各主成分因子負(fù)載矩陣見表6。

從表6可以看出，第一主成分貢獻(xiàn)率42.389%，主要由Hg、Cd和Pb構(gòu)成，因子負(fù)荷0.720～0.895，相關(guān)性較強(qiáng)，含量明顯高于土壤背景值，受人類活動(dòng)影響大?？臻g分布上，3種元素的高值監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本位于人口和交通密集的大城市郊區(qū)。一般認(rèn)為Pb是汽車尾氣排放的典型示蹤元素[7]，Cd、Hg與燃煤活動(dòng)有關(guān)，因此認(rèn)為其主要來(lái)于燃煤活動(dòng)和交通排放。第二主成分貢獻(xiàn)率18.865%，主要由Cu、Cr、Ni構(gòu)成，因子負(fù)荷分別為0.769、0.459、0.457，3者含量遠(yuǎn)高于全國(guó)土壤背景值，表明這些元素除土壤來(lái)源外還受人類活動(dòng)影響，受到明顯污染?？臻g上，3種元素高值監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本位于采礦和冶煉工業(yè)附近，其主要來(lái)源可能是相關(guān)的采礦和金屬冶煉工業(yè)。第三主成分主要是As，貢獻(xiàn)率13.654%，因子負(fù)荷0.929，其含量與全國(guó)土壤背景值（11.2 mg/kg）接近，說(shuō)明主要產(chǎn)生于自然源，主要來(lái)源于土壤揚(yáng)塵。

4 結(jié)論

第一，重慶市農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地大氣降塵中，重金屬按照含量中位值由高至低排序?yàn)镃r>Zn>Ni>Cu>Pb>As>Cd>Hg。

第二，大氣降塵中As、Hg、Cd、Pb、Cu、Zn在不同區(qū)域均值不存在顯著差異，Cr、Ni在不同區(qū)域間差異顯著，多重比較結(jié)果表明工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)和一般農(nóng)區(qū)高于城市郊區(qū)，而工礦企業(yè)周邊農(nóng)區(qū)和一般農(nóng)區(qū)間差異不顯著。

第三，大氣降塵中Hg、Cd、Pb主要來(lái)源燃煤活動(dòng)和交通排放；Cu、Cr、Ni主要來(lái)源可能是相關(guān)的采礦和金屬冶煉工業(yè)排放；As主要產(chǎn)生于自然源，主要來(lái)源于土壤揚(yáng)塵。

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（責(zé)任編輯：趙中正）