张国忠,崔阳,潘月鹏,田世丽,李广,倪雪,黄威,刘博文,顾梦娜,吕雪梅,何月欣,王跃思.渤海湾大气金属元素沉降和来源解析研究[J].环境科学学报,2019,39(8):2708-2716
渤海湾大气金属元素沉降和来源解析研究
- Deposition fluxes and source apportionment of atmospheric trace metals in the Bohai Bay
- 基金项目:国家重点研发计划项目(No.2016YFD0800302,2017YFC0210100)
- 张国忠
- 1. 甘肃农业大学林学院, 兰州 730070;2. 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 崔阳
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 潘月鹏
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 田世丽
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 倪雪
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 黄威
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 刘博文
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 顾梦娜
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 吕雪梅
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 何月欣
- 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 王跃思
- 1. 甘肃农业大学林学院, 兰州 730070;2. 中国科学院大气物理研究所, 大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
- 摘要:干湿沉降是污染物从大气进入到地表生态环境的主要途径.渤海湾临近大气污染严重的京津冀地区,同时受航运交通排放影响,但渤海湾大气金属元素沉降量及其来源并不十分清楚.本研究于2016年11月—2017年10月在渤海西岸采集了大气沉降样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对样品中25种金属元素的含量进行了测定分析,估算了大气金属沉降量并进行了源解析.结果表明:沉降样品中25种元素的浓度变化范围为2458.8 μg·L-1(Ca)~9.9 ng·L-1(Th),年沉降量变化为1229.9 mg·m-2·a-1(Ca)~5.0 μg·m-2·a-1(Th).受降水量季节分布的影响,多数金属元素的沉降量在夏季最高,春秋季较低.除Be、Fe、Ni、Cr、Al、Th和U等元素外,其余18种元素都有不同程度的富集,特别是Cd、Ag、Se和Sb等元素已高度富集.燃煤(12.8%)、扬尘(25.9%)、工业(33.1%)和航运(28.2%)是渤海湾沉降样品中金属元素的主要来源,尤其是航运排放对海湾大气Sb、Cd和Mo沉降具有显著贡献.研究结果可为京津冀区域海陆协同发展和环境质量改善提供科学参考.
- Abstract:Dry and wet deposition is the main way for pollutants to enter the surface ecological environment from the atmosphere. The Bohai Bay is close to the Beijing-Tianjin-Hebei region, where air pollution is serious, and is also affected by shipping sources. However, the atmospheric metals deposition fluxes and their sources in the Bohai Bay are indistinct. Bulk rain samples were collected in the West coast of the Bohai sea between November 2016 and October 2017. The concentrations of 25 trace metals in the samples were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS). The results show that the concentrations of metals in samples varied from 2458.8 μg·L-1(Ca) to 9.9 ng·L-1(Th). Fluxes of metals varied from 1229.9 mg·m-2·a-1 (Ca) to 5.0 μg·m-2·a-1 (Th). Due to the seasonal distribution of precipitation, most metal deposition fluxes are highest in summer and lower in spring and autumn. Except Be, Fe, Ni, Cr, Al, Th and U, the other 18 metals are enriched in varying degrees, especially Cd, Ag, Se and Sb show high enrichment. Coal (12.8%), dust (25.9%), industry (33.1%) and shipping (28.2%) were the main sources of trace metals in the deposition samples of the Bohai Bay. Shipping emissions have an important influence on the atmospheric deposition of Sb, Cd and Mo. The research results can provide scientific reference for the coordinated development of land and sea in Beijing-Tianjin-Hebei region and the improvement of environmental quality.