乌鲁木齐城-郊区冬季大气干沉降颗粒污染的空间模式研究

随着工业化的快速发展，我国城市大气污染日益严重，特别是冬季北方城市采暖燃煤造成的大气污染，不仅影响人类健康也影响城市本身的发展。但城市环境监测网点一般十分稀少，难以获取污染颗粒的详细分布情况。积雪是研究大气污染物的理想载体，是城市大气污染的有效指示器。但利用积雪化学信息分析城市冬季大气降尘污染空间分布还极为少见。本项目拟采集系列积雪样品，提取大气干沉降颗粒污染物及所含的有机污染物多环芳烃（PAHs）与重金属污染物信息，结合人类活动（如车流量、燃煤锅炉等）、实地调查、相关气象数据（风向、风速、降雪、气温）及已有的大气污染物监测数据，辨别大气降尘、有机污染物和重金属污染物物源，并采用地统计与地理信息系统空间分析方法，揭示乌鲁木齐冬季大气干沉降颗粒污染物及其所含有机污染物与重金属城-郊空间分布模式，为城市大气环境污染治理和城市发展规划提供坚实的科学依据。

本课题在执行期间分三次采集了乌鲁木齐城-郊区110个样点的320个积雪样品，采用地统计与地理信息系统空间分析方法，初步揭示乌鲁木齐冬季大气干沉降颗粒污染物及其所含重金属城—郊空间分布模式。取得的主要进展包括以下几个方面：（1）了解了乌鲁木齐城-郊积雪深度与密度的空间分布状况，发现乌鲁木齐城郊积雪深度大于城区积雪深度；城市东部、城西北和东北方向比城东和城南方向积雪深；乌鲁木齐城东北、东南方向以及主城区中部积雪密度比城-郊区其它位置高；（2）探明了乌鲁木齐城-郊积雪颗粒污染物及其所含重金属含量特征及其空间分布模式。发现乌鲁木齐积雪不溶颗粒污染物的空间分布上，城区明显高于郊区；积雪不溶颗粒物中11种重金属含量平均值由高到低的浓度顺序为Zn>Mn> Pb>Ni>Cr>Cu>V>Co>U>Be>Cd。浓度最高的元素是Zn，其平均值和变化范围为737.37（148.12~1892.00）mg/kg，浓度最低的元素是Cd，其平均值和变化范围为4.59（0.31~28.89）mg/kg；空间上，乌鲁木齐积雪不溶颗粒污染物及其重金属含量具有由中心向外围轻微减小的趋势，西北-东南主风向上在距离城市几何中心约4km处出现最低值；从距城市中心近似等距的环带上看，积雪不溶颗粒物中Cr和V的浓度均值表现为：三环内大于四环内，一环内大于二环内，这不仅反应了城区商业中心交通排放也反应了二环到四环之间的工厂颗粒物的排放。另外，二环到四环之间的区域积雪不溶颗粒物中重金属浓度均大于城中心位置到二环之间的相应重金属元素平均含量；（3）研究了乌鲁木齐城-郊快速道路积雪颗粒污染物及其重金属含量的差异，发现交通排放颗粒污染物随离道理的距离而发生衰减。郊区由于相对空旷，这一规律更加明显。从粗略的样距来看，郊区道路交通颗粒物排放的集中区域在离道路的65米以内，而城区由于障碍物多，集中区域在离道路40米的范围；从颗粒污染物中重金属含量来看，郊区道路交通排放的集中区域在离道路的65米以内，而城区由于障碍物多，集中区域不明显。. 研究结果为乌鲁木齐市主城区道路积雪清运、保障道路通畅优化方案及春季融雪洪水防御预案的制定提供基础数据支撑，对卫星遥感数据反演的积雪参数精度验证也具有实际参考价值；积雪颗粒污染物及其重金属含量空间分布模式的研究结果为乌鲁木齐城市大气环境污染治理和城市发展规划提供科学依据。