呼和浩特市、包头市城市生态系统地球化学评价
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摘要
本论文通过对呼和浩特市和包头市1：5万土壤、降尘地球化学测量，分析了城市区内土壤及降尘有害元素分布规律。在此基础上，通过有毒有害元素在大气干湿沉降物、污染端元组分的分布特征研究，查明了不同污染源元素含量特征。通过对大气干湿沉降物、可吸入颗粒物、农作物以及人发等不同介质中的有害元素分布特征研究，分析了尾矿坝地区环境污染对居民的健康危害，评价了空气γ吸收剂量率的生态效应。
研究显示，城市区土壤和降尘中均富集Hg、Pb、Cu、Cd、C、Zn、P、Se、S等元素。此外，包头市区土壤还富集Ce、La、Y等稀土元素，U、Th等放射性元素以及Fe族、F等元素。降尘中绝大多数元素含量高于对应土壤。包头市主要污染区分布在包钢、包头铝厂及其尾矿坝一带。呼和浩特市炼铁厂为主要污染区。不同端元降尘有害元素含量总体分布规律是冶炼尘＞燃煤尘＞交通尘＞降尘＞建筑尘。包头市区干湿沉降中主要异常元素是Cr、Zn、La、Ce、Cd、F、Se，此外Pb、P、C、Cu在局部地区也相对较高。呼和浩特市干湿沉降样品中主要异常元素是Cd、Hg、Se，其次是Pb、Zn、Cr、F等。
城市降尘中富含云母、磁铁矿、赤铁矿等矿物，无高岭土、伊利石等粘土矿物。对元素形态研究显示，Ni、Cr、Hg的生物有效态含量较低，F、Cd、Pb、Zn、Cu生物有效态含量较高。其中Cd的离子态和碳酸盐结合态、F的水提取态含量最高。铅同位素示踪表明，包头市的主要污染源是冶金工业、燃煤与汽车尾气，呼和浩特的主要污染源是燃煤与汽车尾气。与包头相比，呼和浩特市可吸入颗粒物中F、Zn含量较高，As、Cd、Pb、Th、Se、La偏低，而Hg、Ni、Co、Cr、Cu含量与包头市接近；包钢尾矿坝一带的土壤、降尘中富集Ce、La、F、Cd、Pb、Zn、Th、Y、Cu、Cr等元素，地下水、地表水中富集F、Pb，农作物和人发中富集F、Pb、Hg、Ce、La、Y等元素，对人体健康产生严重危害。放射性评价结果显示放射性基本不影响人体健康。对呼和浩特市和包头市土壤污染趋势预测显示，包钢尾矿坝及包钢尾矿渣堆一带土壤Cd、Hg、Pb已达到污染限值，存在较大的生态危害。其他绝大部分地区则为安全区。
Distribution of poisonous elements in soil and dust were investigated based on1:50000 soil and dust geochemical survey in the two cities: Hohhot and Baotou.Element concentrations in various pollution sources were found out based on the wetand dry deposition and other pollution endmembers. The harm of the environmentalpollution to the resident health was assessed through the analysis of the elementconcentration in the environmental media of wet and dry atmospheric deposition,inhalable particles, agricultural plants and human hair.
It was found that soil and dust in the urban area were concentrated with Hg, Pb,Cu, Cd, C, Zn, P, Se and S. And also, REE element (such as Ce, La and Y),radioactive element (U and Th) and Fe family elements and F were also concentratedin the soil samples from Baotou. The concentrations for the most elements werehigher in the soil samples than those in the dust samples. The polluted area in Baotouis near the iron plant, aluminum plant, and the tailing dam. And the polluted area inHohhot is near the iron plant. Poisonous element in the endmember dust wasdecreasing as the sequence: smelting dust>coal combustion dust>transportationdust>falling dust>construction dust. The abnormal elements in the wet and dryatmospheric deposition in Baotou were Cr, Zn ,La, Ce, Cd, F and Se, and Pb, P, C, Cuwere also concentrated in some areas. The abnormal elements in Hohhot were Cd, Hg,Se, Pb, Zn, Cr and F.
Dust samples from the urban area were concentrated of the mica, magnetite andhematite etc. and rare of the clay minerals such as kaolinite and illite. From thespeciation analysis, it was shown that Ni, Cr and Hg have low bio-availability and F,Cd, Pb, Zn and Cu have high bio-availability. Ionic and carbonate bind state for Cdand water exactable state for F were abnormally higher. Source tracing by Pb isotopeshowed that the pollution source in Baotou is the industry of smelting, coalcombustion and waste gas from vehicles. Inhalable particles in Hohhot wereconcentrated with F and Zn with low As, Cd, Pb, Th, Se and La concentrations, andhave similar concentrations for Hg, Ni, Co, Cr and Cu compared with those in Baotou.Soil and dust samples from the tailing dam were concentrated with Ce, La, F, Cd, Pb,Zn, Th, Y, Cu and Cr. Surface and underground water has high F and Pb. And F, Pb,Hg, Ce, La and Y are concentrated in the agricultural plant and human hair, which are harmful for human health. The radioactive elements has low concentrations and do noharm to human health. Pollution assessment for soil of Hohhot and Baotou showedthat the concentrations of Cd, Hg and Pb have exceed the limit, which has high riskfor the eco-environment and it is safe in the other areas.
研究显示，城市区土壤和降尘中均富集Hg、Pb、Cu、Cd、C、Zn、P、Se、S等元素。此外，包头市区土壤还富集Ce、La、Y等稀土元素，U、Th等放射性元素以及Fe族、F等元素。降尘中绝大多数元素含量高于对应土壤。包头市主要污染区分布在包钢、包头铝厂及其尾矿坝一带。呼和浩特市炼铁厂为主要污染区。不同端元降尘有害元素含量总体分布规律是冶炼尘＞燃煤尘＞交通尘＞降尘＞建筑尘。包头市区干湿沉降中主要异常元素是Cr、Zn、La、Ce、Cd、F、Se，此外Pb、P、C、Cu在局部地区也相对较高。呼和浩特市干湿沉降样品中主要异常元素是Cd、Hg、Se，其次是Pb、Zn、Cr、F等。
城市降尘中富含云母、磁铁矿、赤铁矿等矿物，无高岭土、伊利石等粘土矿物。对元素形态研究显示，Ni、Cr、Hg的生物有效态含量较低，F、Cd、Pb、Zn、Cu生物有效态含量较高。其中Cd的离子态和碳酸盐结合态、F的水提取态含量最高。铅同位素示踪表明，包头市的主要污染源是冶金工业、燃煤与汽车尾气，呼和浩特的主要污染源是燃煤与汽车尾气。与包头相比，呼和浩特市可吸入颗粒物中F、Zn含量较高，As、Cd、Pb、Th、Se、La偏低，而Hg、Ni、Co、Cr、Cu含量与包头市接近；包钢尾矿坝一带的土壤、降尘中富集Ce、La、F、Cd、Pb、Zn、Th、Y、Cu、Cr等元素，地下水、地表水中富集F、Pb，农作物和人发中富集F、Pb、Hg、Ce、La、Y等元素，对人体健康产生严重危害。放射性评价结果显示放射性基本不影响人体健康。对呼和浩特市和包头市土壤污染趋势预测显示，包钢尾矿坝及包钢尾矿渣堆一带土壤Cd、Hg、Pb已达到污染限值，存在较大的生态危害。其他绝大部分地区则为安全区。
Distribution of poisonous elements in soil and dust were investigated based on1:50000 soil and dust geochemical survey in the two cities: Hohhot and Baotou.Element concentrations in various pollution sources were found out based on the wetand dry deposition and other pollution endmembers. The harm of the environmentalpollution to the resident health was assessed through the analysis of the elementconcentration in the environmental media of wet and dry atmospheric deposition,inhalable particles, agricultural plants and human hair.
It was found that soil and dust in the urban area were concentrated with Hg, Pb,Cu, Cd, C, Zn, P, Se and S. And also, REE element (such as Ce, La and Y),radioactive element (U and Th) and Fe family elements and F were also concentratedin the soil samples from Baotou. The concentrations for the most elements werehigher in the soil samples than those in the dust samples. The polluted area in Baotouis near the iron plant, aluminum plant, and the tailing dam. And the polluted area inHohhot is near the iron plant. Poisonous element in the endmember dust wasdecreasing as the sequence: smelting dust>coal combustion dust>transportationdust>falling dust>construction dust. The abnormal elements in the wet and dryatmospheric deposition in Baotou were Cr, Zn ,La, Ce, Cd, F and Se, and Pb, P, C, Cuwere also concentrated in some areas. The abnormal elements in Hohhot were Cd, Hg,Se, Pb, Zn, Cr and F.
Dust samples from the urban area were concentrated of the mica, magnetite andhematite etc. and rare of the clay minerals such as kaolinite and illite. From thespeciation analysis, it was shown that Ni, Cr and Hg have low bio-availability and F,Cd, Pb, Zn and Cu have high bio-availability. Ionic and carbonate bind state for Cdand water exactable state for F were abnormally higher. Source tracing by Pb isotopeshowed that the pollution source in Baotou is the industry of smelting, coalcombustion and waste gas from vehicles. Inhalable particles in Hohhot wereconcentrated with F and Zn with low As, Cd, Pb, Th, Se and La concentrations, andhave similar concentrations for Hg, Ni, Co, Cr and Cu compared with those in Baotou.Soil and dust samples from the tailing dam were concentrated with Ce, La, F, Cd, Pb,Zn, Th, Y, Cu and Cr. Surface and underground water has high F and Pb. And F, Pb,Hg, Ce, La and Y are concentrated in the agricultural plant and human hair, which are harmful for human health. The radioactive elements has low concentrations and do noharm to human health. Pollution assessment for soil of Hohhot and Baotou showedthat the concentrations of Cd, Hg and Pb have exceed the limit, which has high riskfor the eco-environment and it is safe in the other areas.
引文
①王喜宽,黄增芳,赵锁志,等.内蒙古河套农业经济区区域生态地球化学评价报告［R］.2008.
②王喜宽,黄增芳,苏美霞,等.内蒙古河套农业经济区城市系统地球化学调查评价报告［R］.2008.
③http://www.stats.gov.cn：2010年第六次全国人口普查主要数据公报（1号）
④http://www.47365.com：中国城市细颗粒物污染严重长期危害甚于核辐射。
⑤2011年呼和浩特市政府工作报告
⑥2011年包头市政府工作报告
⑦呼和浩特市环境保护局. 2010年呼和浩特市环境状况公报.
⑧王喜宽，黄增芳，王忠等.内蒙古河套农业经济区多目标区域地球化学调查工作报告［R］.2008.
⑨王喜宽，黄增芳，赵锁志等.内蒙古河套农业经济区区域生态地球化学评价报告［R］,2008。
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