基于层次聚类法和主成分分析法的铜陵市大气降尘污染元素来源解析研究.pdf

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1、613曹地质论评GEOLOGICALREVIEWVOM1．ar56．N2o0．120基于层次聚类法和主成分分析法的铜陵市大气降尘污染元素来源解析研究李湘凌¨，周涛发¨，殷汉琴，张鑫¨，袁峰¨，范裕¨，陈永宁，陈兴仁，陈富荣，贾十军1)合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥，230009；2)安徽省地盾调杏院。合。23000】内容提要：本文采用层次聚类法和主成分分析法对有色金属矿山城市一铜陵市的大气降尘中污染元素，主要是重金属元素的来源进行了识别，并分析了各来源所占的比例。结果显示，铜陵市大气降尘中污染物主要来源于冶金和采矿，其

2、次为燃煤、交通和土壤扬尘等，其贡献率分别为冶金源+采矿源43．29~／／0，燃煤源32．23，交通源和土壤源1O．53，其他源13．94。因此，优先控制冶金尘、采矿尘和燃煤尘，可以有效降低铜陵市大气降尘中污染元素的含量。关键词：大气降尘；层次聚类法；主成分分析法；来源解析；铜陵市环境中污染物来源解析是环境科学重要研究内2007；ZhangChaoshengeta1．，2006)。容之一。对大气颗粒物来源的研究始于以排放量为铜陵市是我国典型的有色金属资源型矿山城基础的扩散模式(源模型)，而受体模型是通过测量市，长期的矿业开采和

3、冶炼对该市大气、土壤、水环污染源和大气环境(受体)样品的物理、化学性质，定境造成一定影响(周涛发等，2004，2007；张鑫等，性识别对受体有贡献的污染源并定量计算各污染源2004，2005；李湘凌等，2006)，大气降尘量呈逐年上的分担率，完成污染源解析工作(Gorden，1988；戴升趋势(殷汉琴o；王波等，2004)，为了探讨矿山城树桂等，1995)。受体模型源解析的方法主要有化学市大气降尘来源中矿业活动的影响程度，本文用层质量平衡法(CMB)、因子分析法(FA)、富集因子次聚类法和主成分分析法研究铜陵市大气降尘，定法

4、，目标变换因子分析法(TTFA)等(朱先磊等，量阐明大气降尘的来源及各源所占比例，为今后矿2005；宋宇等，2002；胥晓瑜等，2001；杨丽等，2002；山城市大气降尘元素污染控制提供科学依据。谢玉静等，2008)。其中，CMB法应用较多，它可以1方法定量评价各源的贡献率，但污染源标识元素选择困难，选择不同标识元素，会导致源解析结果显著差1．1采样异。层次聚类法和主成分分析法不需要事先了解污根据对铜陵市工业、交通、燃煤、冶金等工业活染源的情况就可以判别因子类别，可以完成对复杂动特点和布状况调查，结合铜陵市主导风向(主导风数

5、据的分析和解释，确定主要的污染源(污染因子)；向以东北风为主，频率为21，次主导风为西南偏在源排放物的成分组成资料基础上可以确定不同源西风，频率为10．5)，将铜陵市大气降尘按功能区对受体的贡献率(戴树桂等，1995)，因而层次聚类法划分六类：冶金尘、采矿尘、燃煤尘、交通尘、土壤尘和主成分分析法在水、土壤、大气等环境介质中的污以及复合污染尘(以下简称复合尘)。为了快速评价染物评价研究中均有应用(周来东，1996；周丰，不同类型大气降尘中元素尤其是重金属元素的含量2007；高吉喜，2006；潘恒健，2008；Shresthae

6、ta1．，特征和可能的来源，本次工作分类采集了17个大气注：本文为安徽省优秀青年科技基金资助项目(编号08040106907，04045063)、安徽省科技攻关计划项目(编号08010302200)和中国地质调查局项目(编号[2004]012)的成果。收稿日期：200906—22；改回日期：2009—09一l5；责任编辑：章雨旭。作者简介：李湘凌，女，1969年生。副教授，硕士。主要从事环境科学与工程、环境地球化学研究。通讯地址：230009，安徽省合肥市屯溪路193号合肥工业大学资源与环境工程学院；Email：lixian

7、gling_hfut@126．corn。284地质论评图1铜陵市主要工业企业分布及大气降尘样品采集点位图Fig．1ThefactoryanddustfallcollectionplacedistributionofTongling降尘样品，采样点布局见图1。降尘样品采集，使用资源监督检测中心分析测试。元素总量分析采用X毛刷收集采样点附近电线杆、树木、建筑物和输送管射线荧光光谱法(XRF)测试，仪器型号ZSXIOOeX道等1m以上部位的降尘。每个降尘样品重量大荧光光谱仪(日本理光公司)，分析方法的检出限、准于200g。确度和精

8、度均满足中国地质调查局《覆盖区生态地污染源样品采集了土壤源尘、交通源(汽车尾球化学调查样品测试及质量监控暂行规定》的要求。气)尘、冶金源尘、燃煤源尘和采矿源尘。各污染源A1元素含量在中国科学技术大学极地研究室完成，尘采集的地点及采集方法见表1。分析方法为分光光度法。1．3数据处理表1铜陵市