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重金属在灰尘中
2016-04-27 08:44  · 来源:东方早报  · 作者:  · 责编:节能环保

  在工业文明以前,城市不发达、工业不发达,灰尘很大程度上是土壤的细微部分或者说是土壤的延伸了,但在当今高度发达的现代社会,灰尘被赋予了更为复杂的内涵,这个内涵包括重金属和有机毒物,甚至某些特定有害的微生物。现在大家比较接受的灰尘的定义大都是指粒径小于20目(<0.192毫米)的固体颗粒物。

  街道灰尘的重金属比城市土壤要高得多 

  以广州为例,有人(2012年)测得主干道灰尘中重金属平均值镉 4.22±1.21毫克/千克、铬62.2±27.1毫克/千克、铜116±30毫克/千克、镍31.9±12.6毫克/千克、铅72.6±17.9毫克/千克、锌504±191毫克/千克,而相对应的街道中的土壤的重金属则要低得多。而北京(2013年),街道重金属的平均数值是镉0.64毫克/千克、铬69.33毫克/千克、铜72.13毫克/千克、镍25.97毫克/千克、铅201.82毫克/千克、锌219.20毫克/千克,相比之下,广州的灰尘含镉高,北京的含铅高,当然其他的也高低不一。而在上海(2007年),公园土壤重金属的平均含量分别为镉0.40毫克/千克、铬77.01毫克/千克、铜44.57毫克/千克、镍31.17毫克/千克、铅55.06毫克/千克、锌198.54毫克/千克。公园灰尘中重金属含量的平均含量为镉1.58毫克/千克、铬162.59毫克/千克、铜235.89毫克/千克、镍92.19毫克/千克、铅416.63毫克/千克、锌906.29毫克/千克,公园灰尘中重金属含量普遍高于土壤,相比于广州和北京,上海的灰尘有高铅、高锌、低镉的特点。

  城市灰尘中的重金属的研究在近几年发展很快,其他二三四线城市也大都有检测结果。如有报道曾经是重工业城市的沈阳2003年灰尘中铅浓度范围为19.58~2809.90毫克/千克,平均为220.06毫克/千克,是对照(37.97毫克/千克)的5.8 倍;沈阳市土壤和灰尘中铅分布空间差异大,局部污染比较严重,而内陆山城重庆市(2015年)街道灰尘各重金属的平均含量均低于全国同类城市平均水平,重庆镉平均0.31(全国平均3.03毫克/千克,来自我国城市街道灰尘中重金属的成分分析,下同)、铬83.93毫克/千克(154.40)、铜78.22毫克/千克(125.43)、镍34.6毫克/千克(45.29)、铅73.63毫克/千克(218.93)、锌144.69毫克/千克(501.01),此外,砷12.16毫克/千克(15.26)、汞0.16毫克/千克(0.61毫克/千克)。但按照主要功能分为工业区、商贸区、交通区、文教区、居民区、旅游区、农业区等7 个功能区布设40 个采样点的检测结果表明,与重庆深层土壤背景值相比,商贸区、工业区、居民区、文教区都达到了重污染,剩余功能区也都达到了中度污染,重庆市主城区街道灰尘中重金属以铜、铅、汞为主。

  室内灰尘重金属又很可能比街道灰尘要高得多 

  室内灰尘是室内环境的主要污染物,其来源包括室外大气中颗粒物质的输入、通过鞋底带入的灰粒、室内装修等活动、室内物件,以及包括抽烟等的室内活动。除了在拆解业、重工业、矿区或者高强度的交通周边,室内重金属含量普遍高于室外。例如加拿大渥太华市的室内灰尘中锌、铅、铜、镉、铬、镍含量分别是633毫克/千克、222、157毫克/千克、4.3毫克/千克、69、51毫克/千克,超过室外(分别是98.7、33、29、0.3、41、14.6毫克/千克)灰尘好几倍。沙特阿拉伯利雅得市的室内灰尘中铅、镉低于室外灰尘,但铬、铜、镍 和锌元素则是室内含量大于室外。但在电子拆解业、重工业地带,室内重金属含量普遍低于室外,如广东清远市电子垃圾回收处理区域的农村地区室外灰锌浓度室内2250毫克/千克、室外4764毫克/千克;铅室内1467毫克/千克,室外4489毫克/千克;铜室内1712毫克/千克,室外15028毫克/千克;镍室内142毫克/千克,室外294毫克/千克;镉室内59毫克/千克,室外120毫克/千克。

  所以人们担心土壤的重金属超标,如果这些灰尘的重金属浓度按照我国目前的土壤质量标准来衡量,则这些灰尘的浓度超出标准数十倍了!

  由于人们在室内居留的时间长,而室内污染物含量高,导致人群在室内所接受污染物的暴露量大约为室外的1000 倍。所以灰尘特别是室内灰尘对人类的健康影响不可过于忽视,有可能多室外活动吧。

  灰尘的健康影响及其风险评价 

  那么,灰尘对人体的健康影响如何呢?这主要看人体吸入灰尘的数量以及灰尘中的重金属形态。一般而言,在评估土壤的人体吸收时,通常使用的参数是大人100毫克,小孩200毫克。在这样的参数下,很多评估会得出灰尘对人体健康的影响有限。如有研究对上海中心城区文教区、居民区和城市广场等儿童日常活动区域共采集48个地表灰尘样品,应用美国EPA人体暴露风险评价方法对地表灰尘重金属进行健康风险评价。结果表明,研究区域地表灰尘重金属污染较为严重,锌、铅、铜和镉平均值分别为上海市土壤背景值的6~8倍,铬和镍超出2~3倍,重金属慢性每日平均暴露量为手-口接触摄入量>皮肤吸收量>吸入空气量。儿童地表灰尘暴露风险的主要途径是经手-口接触行为的直接摄入。再如研究表明北京地铁16个站点灰尘的样本中铬131.92毫克/千克、镉1.11毫克/千克、铜67.33毫克/千克、镍41.77毫克/千克、汞0.35毫克/千克、铅437.41毫克/千克和砷9.09毫克/千克,均超过北京土壤背景值,人类活动、刹车系统和轨道摩擦可能是造成地铁站灰尘重金属来源的原因。但评估表明,致癌风险均低于风险阈值,不会对人体造成健康危害。

  相对于室外,有研究证实室内灰尘中铅暴露对儿童健康威胁较明显。与成年人相比,幼童经手到口的活动大大增加,与成年人相比,幼童从事经手到口的活动大大增加,比成年人吸收更多的铅,而他们的神经系统还处在发育阶段,其造血系统对铅的耐受性阈值远较成年人低。故较低水平的铅暴露就可使儿童血铅超过100微克/升的标准,造成认知能力和行为发育的损害。在美国新奥尔良市进行的一项研究指出,城市土壤铅含量是310毫克/千克时,小孩相对应的血铅 水平为90微克/升,但如上所述的数据,家庭灰尘中的铅含量远远超过310毫克/千克,甚至高出几个数量级。

  灰尘对于人体健康的风险评估有多种方法,包括1)形态分析,分析重金属在灰尘中的存在形式和对人体吸收有效性的形态比例。2)利用美国环保局(EPA)的健康风险评估模型,先确定灰尘污染物从环境介质到人体的暴露途径,对于灰尘主要有口鼻呼吸吸入、手-口接触行为和皮肤吸收三条途径。再计算各种的曝露量,再比对参考剂量,计算非致癌风险和致癌风险。如果非致癌的风险熵大于1或者致癌风险值大于十万分之一,则有健康风险。3)体外模拟灰尘在肠道中的溶解和人体的吸收,根据学术研究,又发展了数种方法如动态体外消化实验和静态体外消化实验两种,根据消化步骤的组成可以将体外消化实验分为一步体外消化实验、两步体外消化实验和三步体外消化实验三种等等。

  很多研究表明,障碍物(包括建筑物和树木)是降低灰尘扩散的好方法,为了降低街道灰尘的扩散或者进入室内,路边种树或者窗台绿化会有效果。

  总之,现代社会的灰尘中重金属浓度很高,远高于大家现在关心的土壤污染的重金属浓度。虽然很多健康评估表明,街道灰尘对人体健康影响有限,但都是基于大人每天摄入100毫克,小孩200毫克的参数计算的,远离灰尘才是上策。

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