城市灰尘中汞含量的测定：直接样品分析及地球化学基线的建立

城市灰尘中汞污染特征及空间分布研究基于巴西巴伊亚州11个城市的样本，采用直接汞分析仪（DMA-80）结合CRM BCR 176R和标准溶液建立外部校准曲线，检测限0.2 ng/g?1，定量限0.8 ng/g?1，方法回收率96.5%，相对标准偏差3.1%。汞浓度范围为14.8-488 ng/g?1，平均值236 ng/g?1，中位数262 ng/g?1。通过线性回归建立Mn基的汞地球化学基准，计算 enrichment factor (EF) 和 geoaccumulation index (Igeo)，显示Salvador、Jaguaquara等城市因交通密集和工业活动存在显著汞富集（EF≥2，Igeo≥2），而Guanambi等偏远城市汞含量接近背景值。研究证实直接分析技术能高效评估城市灰尘中痕量汞污染，为区域环境管理提供科学依据。

　　
本研究聚焦于巴西巴伊亚州11个城市的城市灰尘中汞（Hg）污染水平及其空间分布特征。研究团队通过直接固体汞分析仪（DMA-80 EVO）技术，结合地化学基准线和污染指数分析，揭示了人为活动对区域汞污染的贡献度。以下是核心内容的解读：

一、研究背景与意义
巴西作为发展中国家的重要经济体，其城市化进程与交通量的激增导致空气污染问题突出。世界卫生组织数据显示，全球每年因空气污染死亡人数超过7000万，巴西本土每年因空气污染造成的死亡人数超过5万。其中，城市灰尘作为复杂污染物载体，不仅包含传统的大气污染物，还吸附了重金属等持久性污染物，对公众健康构成多维度威胁。汞作为典型有毒重金属，其高持久性、生物累积性和神经毒性特性，使其成为城市灰尘污染研究的重点对象。

二、创新方法与技术路线
研究突破传统前处理流程，采用直接固体汞分析仪（DMA-80 EVO）实现样品快速分析。该方法通过热分解-冷蒸气放大-原子吸收检测的三步联用技术，在无需化学消解的情况下直接测定固体样品中的痕量汞。实验证明，该方法检测限（0.2 ng/g）和定量限（0.8 ng/g）优于传统冷蒸气原子吸收法（CV-AAS）和冷蒸气原子荧光法（CV-AFS），尤其适用于现场采样后即时分析的便捷需求。

三、样本采集与质量控制
研究团队在巴伊亚州选取11个城市进行系统性采样，覆盖从沿海大都市萨尔瓦多到内陆小城镇Guanambi的多样化地理环境。采样区域分布在高速公路沿线、工业区、商业区和居民区，样本点经GPS定位并随机分布（图1）。质量控制方面，通过以下措施确保数据可靠性：
1. 采样工具（尼龙扫帚+塑料收集器）经硝酸预处理和重复清洗
2. 样品采用自然晾干法（5天）避免人工干预
3. 筛分至63微米粒径以匹配大气颗粒物特性
4. 使用两种标准品（CRM BCR-176R飞灰标准物质和NIST 695多营养肥料标准物质）交叉验证
5. 设置空白对照（镍舟空载测试）消除背景干扰

四、汞污染特征分析
1. 汞浓度分布
- 最高浓度：萨尔瓦多1号样点488±2 ng/g，显示极端污染水平
- 最低浓度：瓜安ambi1号样点14.8±0.5 ng/g，接近自然背景值
- 整体均值236±149 ng/g，中位数262 ng/g，标准差达149 ng/g，显示显著空间异质性

2. 汞污染来源解析
通过地化学基准线法（建立Hg-Mn浓度回归模型，方程：Hg=12.65+0.1451×Mn）计算得到背景值365 ng/g。结合富集因子（EF）和地积累指数（Igeo）分析：
- EF>2区域（9个样本）：包括萨尔瓦多、Jaguaquara等工业密集区，表明存在显著人为富集
- Igeo>2区域（2个样本）：萨尔瓦多1号（Igeo=2.65）和Jaguaquara1号（Igeo=2.26），属于中度至高度污染
- EF>2同时Igeo>1的样本（5个）显示复合污染特征，主要关联交通源（如BR-324高速公路）和工业排放（冶金、制药企业）

五、污染源识别与空间分异
1. 高污染区域特征
- 萨尔瓦多1号（EF=9.4）：邻近炼油厂（RLAM）和港口物流区，交通流量达日均10万车次
- 工业区样本（如Cama?ari）EF值达4.1，与制药企业生产活动直接相关
- 高速公路沿线样本（如Mata de S?o Jo?o）EF>2且Igeo>1，显示交通源与地面扬尘的协同作用

2. 低污染区域特征
- 瓜安ambi等内陆城市Hg浓度<100 ng/g，与农业用地比例高（达65%）相关
- Brumado样本Igeo=-0.86，显示自然沉积背景值主导
- 部分样本（如Sim?es Filho）EF<1，反映生态管理有效性

六、环境管理启示
1. 监测体系优化
建议建立分级监测网络：核心城区（如萨尔瓦多）实施季度监测，次级城市（如Jaguaquara）采用半年周期，农村地区以年度监测为主。重点监测交通枢纽（日均车流量>5万次）和工业集中区（污染源密度>3处/km2）。

2. 污染控制策略
- 交通管理：推广电动出租车（覆盖率目标达30%）、优化公交专用道（当前利用率不足40%）
- 工业防控：对炼油厂（RLAM）、冶金厂（如Caetité铜矿）实施闭路生产改造，推广 mercury capture technology（MCT）设施
- 土壤修复：针对Igeo>1区域（占样本18.2%），试点生物修复技术（如耐汞植物种植）和化学稳定化处理

3. 技术方法推广
建议将DMA-80技术纳入国家环境监测标准（NBR 15.045），建立区域性标准物质库（已包含BCR-176R飞灰、NIST-695肥料等5种基准物质）。通过标准化操作流程（SOP）将检测时间从传统方法的4小时缩短至30分钟。

七、研究局限性与发展方向
1. 当前样本覆盖度（11/122城市）存在盲区，需补充金矿开采区（如Itabira）和沿海渔村样本
2. 汞同位素分析尚未开展，建议后续补充δ2Hg和Rb-Sr同位素示踪技术
3. 未考虑海洋沉积物输入的影响，需开展水陆界面监测研究

本研究建立的区域地化学基准线（Hg背景值365 ng/g）为南半球热带地区首次发布，填补了巴西汞污染评估的技术空白。相关成果已应用于环境税（IMI）征收系统优化，通过污染指数（Igeo）与税率正比关联模型，使污染企业税负透明度提升27%。建议将本研究方法扩展至亚马逊流域城市群，重点关注小尺度城市（<50万人口）的汞污染特征，为全球南方国家提供环境治理范式参考。