大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)深度剖析與防治策略

大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)深度剖析與防治策略一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，大氣污染已成為全球關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。在眾多大氣污染物中，PM2.5因其粒徑小、比表面積大、吸附能力強(qiáng)，可攜帶重金屬、有機(jī)污染物等有害物質(zhì)，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。據(jù)生態(tài)環(huán)境部數(shù)據(jù)顯示，2024年全國(guó)PM2.5平均濃度雖有所下降，但部分地區(qū)仍超過(guò)國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，大氣污染防治形勢(shì)依然嚴(yán)峻。校園作為師生學(xué)習(xí)、工作和生活的重要場(chǎng)所，其室內(nèi)空氣質(zhì)量直接關(guān)系到師生的身體健康。大學(xué)校園人員密集，室內(nèi)活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，且建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通風(fēng)條件各異，使得室內(nèi)PM2.5污染問(wèn)題更為突出。此外，校園周邊交通、工業(yè)活動(dòng)以及校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室、食堂等排放源，也可能導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5中重金屬含量增加。重金屬具有毒性大、生物累積性強(qiáng)、難以降解等特點(diǎn)，一旦進(jìn)入人體，會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等造成損害，嚴(yán)重影響師生的健康。1.1.2研究意義本研究對(duì)于大學(xué)校園室內(nèi)環(huán)境管理和師生健康保障具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)對(duì)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征的研究，可以了解污染來(lái)源、分布規(guī)律和影響因素，為校園環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。例如，確定主要污染來(lái)源后，學(xué)?？梢圆扇♂槍?duì)性措施，如加強(qiáng)對(duì)周邊交通的管控、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室廢氣排放處理等，減少污染物的排放，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。準(zhǔn)確評(píng)估校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染對(duì)師生健康的風(fēng)險(xiǎn)，有助于提高師生的健康意識(shí)，采取有效的防護(hù)措施。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，學(xué)校可以加強(qiáng)通風(fēng)換氣、安裝空氣凈化設(shè)備等，降低污染物濃度，保障師生的身體健康。本研究結(jié)果還可以為環(huán)保政策的制定和完善提供參考。通過(guò)對(duì)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染問(wèn)題的深入研究，為政府部門(mén)制定相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和政策提供數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)大氣污染防治工作的深入開(kāi)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)室內(nèi)環(huán)境PM2.5重金屬污染問(wèn)題給予了廣泛關(guān)注，相關(guān)研究成果豐碩。在國(guó)外，早期研究主要聚焦于工業(yè)區(qū)域和交通樞紐附近的室內(nèi)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)工業(yè)排放和交通尾氣是室內(nèi)PM2.5重金屬的重要來(lái)源。例如，美國(guó)學(xué)者[具體姓名1]對(duì)紐約市部分寫(xiě)字樓和居民住宅進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，靠近主干道的室內(nèi)環(huán)境中，PM2.5中鉛、鎘等重金屬含量顯著高于遠(yuǎn)離交通區(qū)域的室內(nèi)環(huán)境，且與交通流量呈正相關(guān)。隨著研究的深入，學(xué)者們開(kāi)始關(guān)注學(xué)校、醫(yī)院等特殊場(chǎng)所的室內(nèi)空氣質(zhì)量。英國(guó)學(xué)者[具體姓名2]對(duì)多所學(xué)校教室進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)PM2.5重金屬濃度在供暖季明顯升高，推測(cè)與冬季燃煤取暖和通風(fēng)不暢有關(guān)。在國(guó)內(nèi)，校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速。一些研究針對(duì)中小學(xué)和高校校園展開(kāi)，發(fā)現(xiàn)校園周邊環(huán)境、校內(nèi)活動(dòng)以及建筑物通風(fēng)條件等因素對(duì)室內(nèi)PM2.5重金屬污染有顯著影響。以天津市南開(kāi)大學(xué)為例，[具體研究]于2012-2013年對(duì)校園內(nèi)不同功能區(qū)的PM2.5進(jìn)行采樣分析，結(jié)果顯示，校園PM2.5中9種重金屬元素（Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg、Mn）濃度均超出《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）規(guī)定濃度，且Zn、Cu、Pb等元素主要來(lái)源于人為源，如燃煤、機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣和生活污染源。在研究方法上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍采用采樣分析、模型模擬和統(tǒng)計(jì)分析等方法。其中，電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)在PM2.5重金屬含量分析中應(yīng)用廣泛，能夠準(zhǔn)確測(cè)定多種重金屬元素的含量。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)則常用于分析污染物的空間分布特征，為污染防控提供直觀依據(jù)。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，常用的模型包括美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型，通過(guò)對(duì)不同暴露途徑（如呼吸吸入、皮膚接觸等）的分析，評(píng)估重金屬對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在校園及其他室內(nèi)環(huán)境PM2.5重金屬污染研究方面取得了一定進(jìn)展，但仍存在一些不足。部分研究?jī)H關(guān)注單一或少數(shù)幾種重金屬，對(duì)多種重金屬?gòu)?fù)合污染的研究較少；在污染來(lái)源解析方面，現(xiàn)有研究多基于定性分析，缺乏定量研究；此外，針對(duì)不同類(lèi)型校園建筑（如教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍等）的室內(nèi)污染特征和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究還不夠深入，有待進(jìn)一步加強(qiáng)。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究旨在全面揭示大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬的污染特征，包括不同功能區(qū)域（如教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍、實(shí)驗(yàn)室等）、不同季節(jié)以及不同時(shí)間段的污染狀況，分析其時(shí)空分布規(guī)律。運(yùn)用先進(jìn)的分析方法和技術(shù)，準(zhǔn)確解析校園室內(nèi)PM2.5重金屬的來(lái)源，明確各污染源的貢獻(xiàn)率，為污染防控提供科學(xué)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，采用科學(xué)合理的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，綜合考慮不同暴露途徑（呼吸吸入、皮膚接觸等），對(duì)校園師生因暴露于室內(nèi)PM2.5重金屬污染而面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和人群，為校園環(huán)境管理和健康防護(hù)提供決策支持。1.3.2研究?jī)?nèi)容大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征分析：在大學(xué)校園內(nèi)選取具有代表性的采樣點(diǎn)，涵蓋教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍、實(shí)驗(yàn)室、食堂等不同功能區(qū)域，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)的采樣設(shè)備，按照科學(xué)的采樣方法，采集不同季節(jié)、不同時(shí)間段的室內(nèi)PM2.5樣品。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）等先進(jìn)分析技術(shù)，準(zhǔn)確測(cè)定樣品中重金屬（如鉛、鎘、汞、鉻、鎳、銅、鋅等）的含量。對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究校園室內(nèi)PM2.5重金屬濃度的時(shí)空分布規(guī)律，包括不同功能區(qū)域、不同季節(jié)以及不同時(shí)間段的濃度差異，分析影響污染分布的因素，如通風(fēng)條件、周邊環(huán)境、室內(nèi)活動(dòng)等。大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬來(lái)源解析：運(yùn)用富集因子法、主成分分析法等多元統(tǒng)計(jì)分析方法，結(jié)合校園周邊環(huán)境狀況、校內(nèi)活動(dòng)特點(diǎn)以及污染源排放數(shù)據(jù)，對(duì)校園室內(nèi)PM2.5重金屬的來(lái)源進(jìn)行定性分析，初步判斷其主要來(lái)源類(lèi)型，如工業(yè)排放、交通尾氣、燃煤、建筑揚(yáng)塵、室內(nèi)裝修等。在此基礎(chǔ)上，采用正定矩陣因子分解（PMF）等受體模型，對(duì)污染源進(jìn)行定量解析，確定各污染源對(duì)校園室內(nèi)PM2.5重金屬的貢獻(xiàn)率，為制定針對(duì)性的污染防控措施提供科學(xué)依據(jù)。大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：根據(jù)校園師生的活動(dòng)模式和室內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)，確定不同暴露途徑（呼吸吸入、皮膚接觸等）的暴露參數(shù)，包括暴露時(shí)間、呼吸速率、皮膚接觸面積等。采用美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型，結(jié)合PM2.5重金屬濃度和暴露參數(shù)，對(duì)校園師生因暴露于室內(nèi)PM2.5重金屬污染而面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量評(píng)估，計(jì)算出不同重金屬元素的健康風(fēng)險(xiǎn)值，如致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分析，識(shí)別高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和人群，評(píng)估不同功能區(qū)域、不同季節(jié)以及不同人群（如教師、學(xué)生）的健康風(fēng)險(xiǎn)差異，為校園環(huán)境管理和健康防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染防控策略：根據(jù)污染特征分析、來(lái)源解析和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合校園實(shí)際情況，從源頭控制、過(guò)程管理和末端治理等方面提出針對(duì)性的污染防控策略。源頭控制方面，加強(qiáng)對(duì)校園周邊工業(yè)企業(yè)、交通尾氣等污染源的管控，優(yōu)化校園布局，減少污染源對(duì)校園的影響；過(guò)程管理方面，改善校園室內(nèi)通風(fēng)條件，加強(qiáng)室內(nèi)清潔和維護(hù)，減少室內(nèi)揚(yáng)塵和污染物的積累；末端治理方面，安裝空氣凈化設(shè)備，采用高效的空氣凈化技術(shù)，降低室內(nèi)PM2.5重金屬濃度。制定校園室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)與預(yù)警方案，建立長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)體系，實(shí)時(shí)掌握室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，為師生提供健康防護(hù)建議。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)校園師生的環(huán)保教育，提高師生的環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)，促進(jìn)師生積極參與校園環(huán)境治理。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法采樣分析方法：在大學(xué)校園內(nèi)不同功能區(qū)域設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn)，運(yùn)用中流量空氣采樣器采集室內(nèi)PM2.5樣品。采樣時(shí)間根據(jù)不同季節(jié)和時(shí)間段進(jìn)行合理安排，確保采集的樣品具有代表性。例如，在冬季供暖期、夏季空調(diào)使用期以及春秋季自然通風(fēng)期分別進(jìn)行采樣，同時(shí)涵蓋工作日和周末的不同時(shí)段。將采集的PM2.5樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)測(cè)定其中重金屬元素（如鉛、鎘、汞、鉻、鎳、銅、鋅等）的含量。ICP-MS技術(shù)具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足本研究對(duì)重金屬含量精確測(cè)定的要求。數(shù)據(jù)分析方法：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)采樣分析得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，計(jì)算重金屬濃度的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，了解數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)和離散程度。采用相關(guān)性分析研究不同重金屬元素之間以及重金屬元素與其他環(huán)境因素（如溫度、濕度、通風(fēng)量等）之間的相關(guān)性，找出影響重金屬污染的主要因素。運(yùn)用聚類(lèi)分析方法對(duì)不同采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，識(shí)別具有相似污染特征的區(qū)域，為污染防控提供依據(jù)。來(lái)源解析方法：采用富集因子法（EF）對(duì)校園室內(nèi)PM2.5重金屬的來(lái)源進(jìn)行初步判斷。通過(guò)計(jì)算重金屬元素的富集因子，比較其與地殼元素的相對(duì)富集程度，確定重金屬是來(lái)源于自然源還是人為源。例如，當(dāng)某重金屬元素的富集因子大于10時(shí)，表明其主要來(lái)源于人為源。運(yùn)用主成分分析法（PCA）和正定矩陣因子分解法（PMF）等多元統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)重金屬污染來(lái)源進(jìn)行深入解析。PCA能夠?qū)⒍鄠€(gè)相關(guān)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的主成分，通過(guò)分析主成分的貢獻(xiàn)率和載荷系數(shù)，識(shí)別主要的污染來(lái)源類(lèi)型。PMF則是一種受體模型，能夠定量解析各污染源對(duì)PM2.5重金屬的貢獻(xiàn)率，為制定針對(duì)性的污染防控措施提供科學(xué)依據(jù)。健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法：采用美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型，結(jié)合校園師生的活動(dòng)模式和室內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)校園師生因暴露于室內(nèi)PM2.5重金屬污染而面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在暴露評(píng)估中，確定不同暴露途徑（呼吸吸入、皮膚接觸等）的暴露參數(shù)，包括暴露時(shí)間、呼吸速率、皮膚接觸面積等。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地觀察等方式獲取校園師生在不同場(chǎng)所的活動(dòng)時(shí)間和頻率，結(jié)合室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算暴露劑量。在風(fēng)險(xiǎn)表征中，根據(jù)重金屬的毒性參數(shù)和暴露劑量，計(jì)算致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于致癌風(fēng)險(xiǎn)，采用終生致癌風(fēng)險(xiǎn)（LCR）模型進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn)，采用危害商（HQ）和危害指數(shù)（HI）模型進(jìn)行評(píng)估。當(dāng)HQ或HI大于1時(shí)，表明存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)LCR大于1\times10^{-6}時(shí)，表明存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示。首先，根據(jù)研究目標(biāo)和內(nèi)容，確定在大學(xué)校園內(nèi)不同功能區(qū)域設(shè)置采樣點(diǎn)，按照不同季節(jié)和時(shí)間段進(jìn)行PM2.5樣品采集。將采集的樣品送至實(shí)驗(yàn)室，利用ICP-MS等分析儀器測(cè)定其中重金屬的含量。對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究污染特征和時(shí)空分布規(guī)律。同時(shí)，運(yùn)用富集因子法、主成分分析法和正定矩陣因子分解法等方法進(jìn)行污染來(lái)源解析。在健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面，結(jié)合暴露參數(shù)和重金屬濃度數(shù)據(jù)，采用美國(guó)環(huán)保署推薦的模型進(jìn)行健康風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和評(píng)價(jià)。最后，根據(jù)污染特征分析、來(lái)源解析和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出針對(duì)性的污染防控策略和建議。[此處插入技術(shù)路線圖，圖名為“圖1-1研究技術(shù)路線圖”，圖中清晰展示從采樣點(diǎn)設(shè)置、樣品采集、分析測(cè)試、數(shù)據(jù)處理、污染特征分析、來(lái)源解析、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)到防控策略提出的整個(gè)研究流程，各環(huán)節(jié)之間用箭頭連接表示先后順序和邏輯關(guān)系]二、大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征分析2.1采樣點(diǎn)選擇與樣品采集2.1.1采樣點(diǎn)選擇依據(jù)為全面、準(zhǔn)確地反映大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征，本研究依據(jù)校園功能區(qū)劃分、人流量、周邊環(huán)境以及建筑物通風(fēng)條件等因素，在校園內(nèi)精心選取了具有代表性的采樣點(diǎn)。在功能區(qū)劃分方面，涵蓋了教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍、實(shí)驗(yàn)室和食堂等不同類(lèi)型的室內(nèi)場(chǎng)所。教學(xué)樓是學(xué)生日常上課的主要區(qū)域，人員活動(dòng)頻繁，教學(xué)設(shè)備的使用以及粉筆灰的產(chǎn)生等都可能對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響；圖書(shū)館作為知識(shí)學(xué)習(xí)和研究的場(chǎng)所，人員相對(duì)安靜，但書(shū)籍的存放和翻動(dòng)也可能釋放出微小顆粒物；宿舍是學(xué)生休息和生活的空間，日常活動(dòng)如烹飪、打掃衛(wèi)生等會(huì)引入不同的污染物；實(shí)驗(yàn)室因涉及各類(lèi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可能存在化學(xué)試劑的揮發(fā)和實(shí)驗(yàn)廢氣的排放；食堂則主要受烹飪油煙和燃料燃燒的影響。人流量也是選擇采樣點(diǎn)的重要考慮因素。在人流量大的區(qū)域，如教學(xué)樓的走廊、圖書(shū)館的借閱區(qū)、宿舍的公共活動(dòng)空間等，人員的走動(dòng)和呼吸會(huì)帶動(dòng)空氣流動(dòng)，增加顆粒物的懸浮和傳播，同時(shí)也可能帶來(lái)更多的外部污染物。而在人流量相對(duì)較小的區(qū)域，如一些小型辦公室、自習(xí)室等，污染情況可能相對(duì)較輕，但也能反映出校園室內(nèi)環(huán)境的多樣性。校園周邊環(huán)境對(duì)室內(nèi)PM2.5重金屬污染有著顯著影響?？拷煌ǜ傻赖慕ㄖ?，易受到機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的影響，尾氣中含有鉛、鎘、鋅等重金屬元素；若校園周邊存在工業(yè)企業(yè)，工業(yè)廢氣排放中的重金屬污染物也可能通過(guò)大氣傳輸進(jìn)入校園室內(nèi)環(huán)境。因此，在選擇采樣點(diǎn)時(shí)，充分考慮了與周邊污染源的距離和方位關(guān)系。建筑物的通風(fēng)條件直接影響室內(nèi)空氣的更新和污染物的擴(kuò)散。通風(fēng)良好的區(qū)域，室內(nèi)空氣能夠與室外新鮮空氣充分交換，污染物濃度相對(duì)較低；而通風(fēng)不暢的區(qū)域，污染物容易積聚，導(dǎo)致污染加重。在采樣點(diǎn)選擇過(guò)程中，對(duì)不同通風(fēng)條件的建筑物進(jìn)行了分類(lèi)，包括自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)和混合通風(fēng)的場(chǎng)所，以研究通風(fēng)方式對(duì)室內(nèi)PM2.5重金屬污染的影響。通過(guò)綜合考慮以上因素，本研究在校園內(nèi)共設(shè)置了[X]個(gè)采樣點(diǎn)，確保能夠全面、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染狀況，為后續(xù)的污染特征分析和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。2.1.2樣品采集方法與時(shí)間本研究采用中流量空氣采樣器（型號(hào)：[具體型號(hào)]）進(jìn)行室內(nèi)PM2.5樣品采集。該采樣器具有采樣流量穩(wěn)定、切割粒徑準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效采集空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物。采樣器配備了玻璃纖維濾膜，對(duì)0.3μm標(biāo)準(zhǔn)粒子的截留效率不低于99％，滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)顆粒物收集的要求。在采樣前，對(duì)采樣器進(jìn)行了嚴(yán)格的校準(zhǔn)和調(diào)試，確保其采樣流量準(zhǔn)確無(wú)誤。將玻璃纖維濾膜在恒溫恒濕箱（室）中平衡24h，平衡條件為溫度（25±1）°C，相對(duì)濕度（50±5）%。使用感量為0.1mg的分析天平對(duì)濾膜進(jìn)行稱重，并記錄初始重量。然后將濾膜小心安裝在采樣器的濾膜夾上，確保濾膜安裝牢固，無(wú)漏氣現(xiàn)象。采樣時(shí)間根據(jù)不同季節(jié)和時(shí)間段進(jìn)行了合理安排。考慮到季節(jié)變化對(duì)大氣污染物排放和氣象條件的影響，分別在冬季（12月-2月）、春季（3月-5月）、夏季（6月-8月）和秋季（9月-11月）進(jìn)行采樣。每個(gè)季節(jié)采樣[X]次，每次采樣時(shí)間為連續(xù)24小時(shí)，以獲取日平均濃度數(shù)據(jù)。在不同時(shí)間段方面，涵蓋了工作日和周末，以及白天和夜間。工作日主要選擇上午8:00-12:00、下午14:00-18:00和晚上19:00-22:00三個(gè)時(shí)間段，以反映學(xué)生和教師在教學(xué)、學(xué)習(xí)和活動(dòng)期間的室內(nèi)污染情況；周末則選擇上午9:00-12:00、下午15:00-18:00和晚上20:00-23:00進(jìn)行采樣，以了解學(xué)生在休閑時(shí)間的室內(nèi)環(huán)境狀況。白天和夜間的采樣能夠?qū)Ρ确治霾煌瑫r(shí)間段室內(nèi)活動(dòng)和通風(fēng)條件對(duì)PM2.5重金屬污染的影響。在采樣過(guò)程中，密切關(guān)注采樣器的運(yùn)行狀態(tài)，確保采樣流量穩(wěn)定。采樣結(jié)束后，小心取下濾膜，將其對(duì)折，放入樣品盒中，并做好標(biāo)記和記錄。將樣品盡快帶回實(shí)驗(yàn)室，在4°C條件下冷藏保存，待后續(xù)分析測(cè)定。通過(guò)科學(xué)合理的樣品采集方法和時(shí)間安排，本研究能夠獲取具有代表性的校園室內(nèi)PM2.5樣品，為深入研究其重金屬污染特征提供了有力保障。2.2PM2.5濃度測(cè)定與分析2.2.1測(cè)定方法本研究采用重量法測(cè)定大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5濃度，該方法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛且被認(rèn)為是測(cè)定顆粒物質(zhì)量濃度的參比方法，具有準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。其原理為：分別通過(guò)具有一定切割特性的采樣器，以恒速抽取定量體積空氣，使室內(nèi)空氣中PM2.5被截留在已知重量的濾膜上，根據(jù)采樣前后濾膜的重量差和采樣體積，計(jì)算出PM2.5濃度。具體操作步驟如下：首先，準(zhǔn)備好中流量空氣采樣器（型號(hào)：[具體型號(hào)]）及配套的玻璃纖維濾膜，該濾膜對(duì)0.3μm標(biāo)準(zhǔn)粒子的截留效率不低于99％，滿足實(shí)驗(yàn)對(duì)顆粒物收集的要求。在采樣前，將玻璃纖維濾膜在恒溫恒濕箱（室）中平衡24h，平衡條件為溫度（25±1）°C，相對(duì)濕度（50±5）%，使用感量為0.1mg的分析天平對(duì)濾膜進(jìn)行稱重，并記錄初始重量W_1。然后，將濾膜小心安裝在采樣器的濾膜夾上，確保濾膜安裝牢固，無(wú)漏氣現(xiàn)象。設(shè)定采樣器以穩(wěn)定的流量抽取空氣，采樣時(shí)間根據(jù)不同季節(jié)和時(shí)間段進(jìn)行合理安排，每次采樣時(shí)間為連續(xù)24小時(shí)，以獲取日平均濃度數(shù)據(jù)。采樣結(jié)束后，小心取下濾膜，將其對(duì)折，放入樣品盒中，并做好標(biāo)記和記錄。再次將濾膜放入恒溫恒濕箱（室）中，在相同條件下平衡24h后，用分析天平稱重，記錄采樣后濾膜的重量W_2。最后，根據(jù)公式\rho=\frac{W_2-W_1}{V\times1000}計(jì)算PM2.5濃度，其中\(zhòng)rho為PM2.5濃度（mg/m3），V為已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（101.325kPa，273K）下的采樣體積（m3）。2.2.2濃度時(shí)空變化特征季節(jié)變化：對(duì)不同季節(jié)采集的樣品進(jìn)行分析，結(jié)果顯示校園室內(nèi)PM2.5濃度存在明顯的季節(jié)差異。冬季PM2.5濃度最高，平均值達(dá)到[X]mg/m3，這主要是由于冬季氣溫較低，大氣邊界層穩(wěn)定，不利于污染物的擴(kuò)散，同時(shí)，冬季取暖燃煤等活動(dòng)增加了污染物的排放。此外，冬季室內(nèi)通風(fēng)條件相對(duì)較差，也使得室內(nèi)污染物容易積聚。春季和秋季的PM2.5濃度次之，平均值分別為[X]mg/m3和[X]mg/m3。這兩個(gè)季節(jié)氣候相對(duì)溫和，大氣擴(kuò)散條件較好，但春季多風(fēng)，可能會(huì)帶來(lái)?yè)P(yáng)塵污染，而秋季則可能受到周邊農(nóng)作物秸稈焚燒等因素的影響。夏季PM2.5濃度最低，平均值為[X]mg/m3，這是因?yàn)橄募練鉁馗?，大氣?duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，有利于污染物的擴(kuò)散，同時(shí)，夏季人們普遍使用空調(diào)，室內(nèi)通風(fēng)換氣相對(duì)頻繁，也有助于降低室內(nèi)PM2.5濃度。功能區(qū)變化：不同功能區(qū)的PM2.5濃度也存在顯著差異。其中，實(shí)驗(yàn)室的PM2.5濃度最高，平均值為[X]mg/m3，這是由于實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種化學(xué)廢氣和顆粒物，部分顆粒物可能會(huì)逸散到室內(nèi)空氣中，導(dǎo)致PM2.5濃度升高。教學(xué)樓的PM2.5濃度次之，平均值為[X]mg/m3。教學(xué)樓人員密集，教學(xué)活動(dòng)頻繁，如粉筆灰的產(chǎn)生、人員走動(dòng)等都會(huì)增加室內(nèi)顆粒物的濃度。此外，部分教學(xué)樓靠近交通干道，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放也可能對(duì)室內(nèi)PM2.5濃度產(chǎn)生影響。宿舍的PM2.5濃度平均值為[X]mg/m3，宿舍內(nèi)學(xué)生的日常生活活動(dòng)，如烹飪、打掃衛(wèi)生、吸煙等，都可能是PM2.5的來(lái)源。同時(shí)，宿舍的通風(fēng)條件和室內(nèi)裝修材料等也會(huì)影響PM2.5的濃度。圖書(shū)館的PM2.5濃度相對(duì)較低，平均值為[X]mg/m3，圖書(shū)館內(nèi)人員活動(dòng)相對(duì)較為安靜，且一般有較好的通風(fēng)和空氣凈化設(shè)施，有助于保持室內(nèi)空氣的清潔。食堂的PM2.5濃度受烹飪活動(dòng)影響較大，在烹飪高峰期，PM2.5濃度會(huì)明顯升高，平均值為[X]mg/m3，主要是由于烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的油煙和燃料燃燒排放的顆粒物所致。2.3重金屬種類(lèi)與含量分析2.3.1常見(jiàn)重金屬種類(lèi)大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中常見(jiàn)的重金屬種類(lèi)繁多，這些重金屬對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境具有潛在危害。鎘（Cd）是一種毒性較強(qiáng)的重金屬，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為第1類(lèi)人類(lèi)致癌物。它主要通過(guò)呼吸道和消化道進(jìn)入人體，在人體內(nèi)具有較長(zhǎng)的生物半衰期，可在腎臟、肝臟等器官中蓄積。當(dāng)人體長(zhǎng)期暴露于含鎘的環(huán)境中，可能會(huì)引發(fā)腎功能障礙、骨質(zhì)疏松、癌癥等疾病。例如，日本富山縣的“痛痛病”事件，就是由于當(dāng)?shù)鼐用耖L(zhǎng)期飲用被鎘污染的水源，導(dǎo)致鎘在體內(nèi)大量蓄積，進(jìn)而引發(fā)了嚴(yán)重的骨骼病變。鉛（Pb）也是一種常見(jiàn)的重金屬污染物，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等都有損害作用。它會(huì)影響兒童的智力發(fā)育，導(dǎo)致注意力不集中、學(xué)習(xí)能力下降等問(wèn)題，還可能引發(fā)成年人的高血壓、貧血等疾病。在過(guò)去，含鉛汽油的廣泛使用使得大量鉛排放到大氣中，成為環(huán)境中鉛污染的重要來(lái)源之一。盡管如今含鉛汽油已被淘汰，但環(huán)境中的鉛污染仍然存在，大學(xué)校園周邊的交通尾氣、工業(yè)排放等都可能導(dǎo)致校園室內(nèi)空氣中鉛含量升高。汞（Hg）以其獨(dú)特的揮發(fā)性和生物累積性而備受關(guān)注。它可以在大氣中長(zhǎng)距離傳輸，通過(guò)干濕沉降進(jìn)入土壤和水體，進(jìn)而進(jìn)入食物鏈。人體攝入汞后，會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟等造成損害，引發(fā)水俁病等嚴(yán)重疾病。在大學(xué)校園實(shí)驗(yàn)室中，汞常被用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)，若使用和儲(chǔ)存不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致汞泄漏，污染室內(nèi)空氣。鉻（Cr）在自然界中主要以三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的形式存在。三價(jià)鉻是人體必需的微量元素，參與糖和脂肪的代謝；而六價(jià)鉻具有強(qiáng)氧化性和毒性，被列為人類(lèi)致癌物。六價(jià)鉻可通過(guò)呼吸道、消化道和皮膚進(jìn)入人體，對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、皮膚、眼睛等造成損害，長(zhǎng)期接觸還可能引發(fā)肺癌等疾病。校園周邊的工業(yè)排放、汽車(chē)尾氣以及建筑材料中的鉻元素，都可能成為室內(nèi)PM2.5中鉻污染的來(lái)源。鎳（Ni）是一種具有潛在致癌性的重金屬，對(duì)人體皮膚、呼吸系統(tǒng)等有刺激和致敏作用。長(zhǎng)期暴露于高濃度鎳環(huán)境中，可能會(huì)引發(fā)肺癌、鼻竇癌等疾病。鎳在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，如不銹鋼制造、電鍍等，這些工業(yè)活動(dòng)排放的廢氣中含有鎳，可能會(huì)對(duì)校園室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。銅（Cu）是人體必需的微量元素之一，參與多種酶的合成和代謝過(guò)程。然而，過(guò)量的銅攝入會(huì)對(duì)人體肝臟、腎臟等器官造成損害。在校園環(huán)境中，電線電纜、電器設(shè)備以及建筑材料中都含有銅，隨著這些材料的老化和磨損，銅可能會(huì)釋放到空氣中，成為PM2.5中的重金屬污染物。鋅（Zn）同樣是人體必需的微量元素，對(duì)人體生長(zhǎng)發(fā)育、免疫功能等起著重要作用。但當(dāng)環(huán)境中鋅含量過(guò)高時(shí)，也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響，如引起胃腸道不適、貧血等癥狀。校園內(nèi)的一些工業(yè)活動(dòng)、垃圾焚燒以及汽車(chē)尾氣排放等，都可能導(dǎo)致室內(nèi)空氣中鋅含量增加。這些常見(jiàn)的重金屬在大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中普遍存在，其來(lái)源復(fù)雜，與校園周邊的工業(yè)活動(dòng)、交通狀況、建筑材料以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和日?；顒?dòng)等密切相關(guān)。了解這些重金屬的種類(lèi)和特性，對(duì)于深入研究校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染特征和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要意義。2.3.2含量測(cè)定方法本研究采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法測(cè)定大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬的含量。ICP-MS是一種先進(jìn)的分析技術(shù)，具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、可同時(shí)測(cè)定多種元素等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足對(duì)PM2.5中痕量重金屬元素精確測(cè)定的要求。在進(jìn)行測(cè)定前，需要對(duì)采集的PM2.5樣品進(jìn)行預(yù)處理。首先，將采集有PM2.5的濾膜剪碎，放入微波消解罐中。加入適量的酸液（如硝酸、鹽酸、氫氟酸等）和過(guò)氧化氫，利用酸的強(qiáng)氧化性和腐蝕性以及過(guò)氧化氫的強(qiáng)氧化作用，將濾膜和PM2.5中的有機(jī)物和金屬化合物分解，使重金屬元素以離子形式溶解在溶液中。加蓋放置過(guò)夜，讓酸液充分滲透和反應(yīng)。然后，按照微波消解程序進(jìn)行消解。微波消解利用微波的快速加熱和均勻受熱特性，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成樣品的消解，提高分析效率，同時(shí)減少樣品的損失和污染。消解結(jié)束后，冷卻至60℃以下，取出消解罐開(kāi)蓋，置于電加熱器上用少量超純水沖洗罐蓋，趕酸至1mL左右，以去除過(guò)量的酸液，避免對(duì)后續(xù)測(cè)定產(chǎn)生干擾。用超純水洗滌消解罐壁數(shù)次，將洗液一起合并至容量瓶中，用超純水定容混勻，得到待測(cè)溶液。將待測(cè)溶液注入ICP-MS儀器中進(jìn)行測(cè)定。ICP-MS儀器由電感耦合等離子體（ICP）源和質(zhì)譜儀（MS）兩部分組成。在ICP源中，氬氣被電離形成高溫等離子體，樣品溶液被霧化后引入等離子體中，在高溫等離子體的作用下，樣品中的原子被離子化。離子化后的樣品離子進(jìn)入質(zhì)譜儀，根據(jù)不同離子的質(zhì)荷比（m/z）進(jìn)行分離和檢測(cè)。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的比對(duì)，計(jì)算出樣品中各重金屬元素的含量。為了確保測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，在測(cè)定過(guò)程中采取了一系列質(zhì)量控制措施。使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，進(jìn)行空白試驗(yàn)，以扣除試劑和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引入的空白值。對(duì)同一樣品進(jìn)行多次平行測(cè)定，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以評(píng)估測(cè)定結(jié)果的精密度。當(dāng)RSD小于一定數(shù)值（如5%）時(shí)，表明測(cè)定結(jié)果的精密度良好。通過(guò)這些質(zhì)量控制措施，能夠有效保證ICP-MS法測(cè)定大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬含量的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的污染特征分析和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。2.3.3含量分布特征通過(guò)對(duì)不同采樣點(diǎn)和不同時(shí)間采集的大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5樣品中重金屬含量的測(cè)定，分析其含量分布特征，發(fā)現(xiàn)其在空間和時(shí)間上均呈現(xiàn)出一定的差異。在空間分布方面，不同功能區(qū)的重金屬含量存在顯著差異。實(shí)驗(yàn)室區(qū)域的重金屬含量普遍較高，以鉛、鎘、汞等重金屬為例，其含量分別達(dá)到[X1]μg/m3、[X2]μg/m3、[X3]μg/m3。這主要是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)使用到各種含有重金屬的化學(xué)試劑，如鉛鹽、鎘鹽、汞化合物等，這些試劑在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)揮發(fā)、分解或泄漏，導(dǎo)致室內(nèi)空氣中重金屬含量升高。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)若不完善，無(wú)法及時(shí)將含有重金屬的廢氣排出室外，也會(huì)使得重金屬在室內(nèi)積聚。教學(xué)樓的重金屬含量次之，鉛、鎘、汞含量分別為[X4]μg/m3、[X5]μg/m3、[X6]μg/m3。教學(xué)樓人員密集，教學(xué)活動(dòng)頻繁，如粉筆灰的產(chǎn)生、投影儀等設(shè)備的使用，可能會(huì)帶來(lái)一定的重金屬污染。此外，部分教學(xué)樓靠近交通干道，機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放中的重金屬也可能通過(guò)空氣流通進(jìn)入教學(xué)樓室內(nèi)，增加了重金屬的含量。宿舍區(qū)的重金屬含量相對(duì)較低，但也不容忽視，鉛、鎘、汞含量分別為[X7]μg/m3、[X8]μg/m3、[X9]μg/m3。宿舍內(nèi)學(xué)生的日常生活活動(dòng)，如吸煙、使用化妝品、電子產(chǎn)品等，可能會(huì)釋放出一些重金屬。同時(shí)，宿舍的裝修材料中若含有重金屬，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中也可能會(huì)緩慢釋放，導(dǎo)致室內(nèi)重金屬含量升高。圖書(shū)館的重金屬含量最低，這得益于圖書(shū)館良好的通風(fēng)條件和相對(duì)安靜的環(huán)境，減少了外界污染源的影響，同時(shí)圖書(shū)館內(nèi)的空氣凈化設(shè)備也有助于降低重金屬含量。在時(shí)間分布方面，不同季節(jié)和不同時(shí)間段的重金屬含量也有所不同。冬季重金屬含量相對(duì)較高，這是由于冬季氣溫較低，大氣邊界層穩(wěn)定，不利于污染物的擴(kuò)散，同時(shí)冬季取暖燃煤等活動(dòng)增加了污染物的排放，使得空氣中重金屬含量升高。此外，冬季室內(nèi)通風(fēng)條件相對(duì)較差，污染物在室內(nèi)積聚，進(jìn)一步導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5中重金屬含量增加。夏季重金屬含量相對(duì)較低，夏季氣溫高，大氣對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)烈，有利于污染物的擴(kuò)散，同時(shí)夏季人們普遍使用空調(diào)，室內(nèi)通風(fēng)換氣相對(duì)頻繁，能夠及時(shí)將室內(nèi)的污染物排出室外，降低了重金屬含量。在不同時(shí)間段，白天由于人員活動(dòng)頻繁，室內(nèi)空氣擾動(dòng)較大，污染物容易擴(kuò)散，重金屬含量相對(duì)較低；而夜間人員活動(dòng)減少，室內(nèi)通風(fēng)減弱，污染物積聚，重金屬含量相對(duì)較高。大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬含量的分布特征受到多種因素的影響，包括功能區(qū)的性質(zhì)、周邊環(huán)境、季節(jié)變化以及時(shí)間因素等。了解這些分布特征，對(duì)于針對(duì)性地制定污染防控措施和保障師生健康具有重要意義。三、大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染來(lái)源解析3.1富集因子法分析3.1.1原理與計(jì)算方法富集因子法（EnrichmentFactor，EF）是一種廣泛應(yīng)用于大氣顆粒物中元素來(lái)源解析的方法，其原理基于元素在顆粒物中的相對(duì)富集程度來(lái)判斷其來(lái)源是自然源還是人為源。該方法通過(guò)選擇一種相對(duì)穩(wěn)定的元素作為參比元素，將大氣顆粒物中待考查元素與參比元素的相對(duì)濃度，與地殼或土壤中相應(yīng)元素的相對(duì)濃度進(jìn)行比較，從而確定待考查元素的富集程度。在本研究中，選擇鋁（Al）作為參比元素，鋁在自然界中分布廣泛，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且人為污染源相對(duì)較少，符合參比元素的選擇標(biāo)準(zhǔn)。富集因子的計(jì)算公式為：EF=\frac{(C_i/C_{Al})_{é￠??2?}}{(C_i/C_{Al})_{è????ˉ}}其中，EF為富集因子；C_i為元素i的濃度；(C_i/C_{Al})_{é￠??2?}為顆粒中元素i與參比元素鋁的相對(duì)濃度；(C_i/C_{Al})_{è????ˉ}為地殼中元素i與參比元素鋁的相對(duì)濃度，地殼中元素的含量數(shù)據(jù)采用泰勒（S.R.Taylor）的地球化學(xué)數(shù)據(jù)。以大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5樣品中鉛（Pb）元素的富集因子計(jì)算為例，首先通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）測(cè)定樣品中鉛和鋁的濃度，假設(shè)測(cè)得鉛的濃度為C_{Pb}，鋁的濃度為C_{Al}，則(C_{Pb}/C_{Al})_{é￠??2?}=C_{Pb}/C_{Al}。查閱地球化學(xué)數(shù)據(jù)，得到地殼中鉛的平均濃度為C_{Pbè????ˉ}，鋁的平均濃度為C_{Alè????ˉ}，則(C_{Pb}/C_{Al})_{è????ˉ}=C_{Pbè????ˉ}/C_{Alè????ˉ}。將上述數(shù)據(jù)代入富集因子計(jì)算公式，即可得到鉛元素的富集因子EF_{Pb}。3.1.2結(jié)果分析通過(guò)對(duì)大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5樣品中各重金屬元素富集因子的計(jì)算，結(jié)果顯示不同重金屬元素的富集因子存在顯著差異。鎘（Cd）的富集因子高達(dá)[X1]，遠(yuǎn)大于10，表明鎘在校園室內(nèi)PM2.5中高度富集，主要來(lái)源于人為活動(dòng)。這可能與校園周邊的工業(yè)活動(dòng)，如金屬冶煉、電鍍等有關(guān)，這些工業(yè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生含鎘的廢氣排放，通過(guò)大氣傳輸進(jìn)入校園室內(nèi)環(huán)境。此外，一些電子垃圾的不當(dāng)處理也可能導(dǎo)致鎘的釋放，成為室內(nèi)鎘污染的來(lái)源之一。鉛（Pb）的富集因子為[X2]，同樣大于10，說(shuō)明鉛也是主要由人為活動(dòng)造成的污染。在過(guò)去，含鉛汽油的廣泛使用使得大氣中鉛含量增加，雖然如今含鉛汽油已被淘汰，但環(huán)境中的鉛污染仍然存在。校園周邊的交通尾氣排放中可能含有鉛，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒過(guò)程中會(huì)使?jié)櫥秃推椭械你U化合物以顆粒物的形式排放到大氣中，進(jìn)而影響校園室內(nèi)空氣質(zhì)量。此外，校園內(nèi)一些老舊建筑的涂料、管道等可能含有鉛，隨著時(shí)間的推移，這些含鉛物質(zhì)會(huì)逐漸老化、剝落，釋放出鉛顆粒，增加室內(nèi)鉛污染的風(fēng)險(xiǎn)。汞（Hg）的富集因子為[X3]，也顯著大于10，人為源特征明顯。汞的人為來(lái)源主要包括工業(yè)生產(chǎn)中的汞排放，如氯堿工業(yè)、汞礦開(kāi)采與冶煉等。在大學(xué)校園實(shí)驗(yàn)室中，汞常被用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)，若使用和儲(chǔ)存不當(dāng)，容易導(dǎo)致汞泄漏，污染室內(nèi)空氣。此外，一些熒光燈、溫度計(jì)等含汞制品的廢棄和處理不當(dāng)，也可能使汞釋放到環(huán)境中，成為室內(nèi)汞污染的來(lái)源。相比之下，鐵（Fe）的富集因子接近1，約為[X4]，表明鐵主要來(lái)源于地殼或土壤，自然源貢獻(xiàn)較大。鐵是地殼中含量較為豐富的元素，在土壤、巖石等自然物質(zhì)中廣泛存在。校園內(nèi)的建筑施工、地面揚(yáng)塵等自然過(guò)程，可能會(huì)使土壤中的鐵顆粒揚(yáng)起，進(jìn)入室內(nèi)空氣中，導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5中鐵元素的存在。鋅（Zn）的富集因子為[X5]，大于10，主要來(lái)源于人為活動(dòng)。鋅在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，如鍍鋅工藝、電池制造等。校園周邊的工業(yè)企業(yè)排放的廢氣中可能含有鋅，此外，汽車(chē)輪胎的磨損也會(huì)釋放出含鋅的顆粒物，隨著空氣流動(dòng)進(jìn)入校園室內(nèi)。在校園內(nèi)，一些電器設(shè)備、五金制品等也可能含有鋅，其老化和磨損過(guò)程中可能會(huì)釋放鋅元素，增加室內(nèi)鋅污染的可能性。通過(guò)富集因子法的分析，能夠清晰地判斷出大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬的主要來(lái)源。鎘、鉛、汞、鋅等重金屬主要來(lái)源于人為活動(dòng)，而鐵等部分重金屬則主要來(lái)源于自然源。這些結(jié)果為進(jìn)一步采取針對(duì)性的污染防控措施提供了重要依據(jù)，對(duì)于改善校園室內(nèi)空氣質(zhì)量、保障師生健康具有重要意義。3.2主成分分析法3.2.1原理與應(yīng)用主成分分析法（PrincipalComponentAnalysis，PCA）是一種常用的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，其核心原理是基于降維思想，將多個(gè)相關(guān)變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)不相關(guān)的綜合變量，即主成分。這些主成分能夠最大程度地保留原始變量的信息，且彼此之間互不相關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化和分析。在數(shù)學(xué)上，假設(shè)有p個(gè)變量X_1,X_2,\cdots,X_p，構(gòu)成p維隨機(jī)向量X=(X_1,X_2,\cdots,X_p)^T，其均值為\mu，協(xié)方差矩陣為\Sigma。通過(guò)對(duì)X進(jìn)行線性變換，得到一系列線性組合：Z_1=\mu_{11}X_1+\mu_{12}X_2+\cdots+\mu_{1p}X_pZ_2=\mu_{21}X_1+\mu_{22}X_2+\cdots+\mu_{2p}X_p\cdotsZ_p=\mu_{p1}X_1+\mu_{p2}X_2+\cdots+\mu_{pp}X_p其中，Z_1是X_1,X_2,\cdots,X_p的所有線性組合中方差最大的，即Var(Z_1)最大，它包含了原始變量的大部分信息；Z_2是與Z_1不相關(guān)的線性組合中方差最大的，以此類(lèi)推。主成分分析法的基本步驟如下：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱和數(shù)量級(jí)的影響，使各變量具有可比性。標(biāo)準(zhǔn)化公式為：x_{ij}^*=\frac{x_{ij}-\overline{x_j}}{s_j}其中，x_{ij}^*為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，x_{ij}為原始數(shù)據(jù)，\overline{x_j}為第j個(gè)變量的均值，s_j為第j個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差。計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣R，R_{ij}表示第i個(gè)變量與第j個(gè)變量的相關(guān)系數(shù)，其計(jì)算公式為：R_{ij}=\frac{\sum_{k=1}^{n}(x_{ki}^*-\overline{x_i}^*)(x_{kj}^*-\overline{x_j}^*)}{(n-1)s_is_j}計(jì)算特征值和特征向量：求解相關(guān)系數(shù)矩陣R的特征方程\vertR-\lambdaI\vert=0，得到特征值\lambda_i（i=1,2,\cdots,p）和對(duì)應(yīng)的特征向量u_i。特征值\lambda_i表示第i個(gè)主成分的方差，其大小反映了該主成分對(duì)原始數(shù)據(jù)的解釋能力；特征向量u_i則確定了主成分與原始變量之間的線性組合關(guān)系。確定主成分個(gè)數(shù)：將特征值按大小順序排列\(zhòng)lambda_1\geq\lambda_2\geq\cdots\geq\lambda_p\geq0，計(jì)算主成分的貢獻(xiàn)率W_i=\frac{\lambda_i}{\sum_{j=1}^{p}\lambda_j}和累計(jì)貢獻(xiàn)率A_m=\sum_{i=1}^{m}W_i。一般選取特征值大于1且累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到80%-95%的前m個(gè)主成分，其中m\leqp。計(jì)算主成分得分：根據(jù)確定的主成分個(gè)數(shù)m，計(jì)算各樣本在主成分上的得分，即Z_{im}=\sum_{j=1}^{p}u_{ij}x_{ij}^*（i=1,2,\cdots,n；m=1,2,\cdots,m），得到主成分得分矩陣。在大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染來(lái)源解析中，主成分分析法可用于分析多種重金屬元素之間的相關(guān)性，將多個(gè)重金屬變量轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)主成分，通過(guò)對(duì)主成分的分析，找出影響PM2.5重金屬污染的主要因素，從而識(shí)別出主要的污染源類(lèi)型。3.2.2主要污染源識(shí)別通過(guò)對(duì)大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，提取出主成分并計(jì)算其貢獻(xiàn)率和載荷系數(shù)，以此來(lái)識(shí)別主要污染源。分析結(jié)果表明，第一主成分貢獻(xiàn)率較高，達(dá)到[X1]%，在該主成分中，鉛（Pb）、鋅（Zn）、鎘（Cd）等重金屬具有較高的載荷系數(shù)，分別為[Pb載荷系數(shù)]、[Zn載荷系數(shù)]、[Cd載荷系數(shù)]。這些重金屬在交通尾氣排放中含量較高，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中會(huì)使?jié)櫥秃推椭械你U化合物以顆粒物形式排放，輪胎磨損會(huì)釋放含鋅顆粒物，而鎘也可能來(lái)源于汽車(chē)零部件的磨損和老化。因此，第一主成分主要代表交通尾氣排放源。第二主成分貢獻(xiàn)率為[X2]%，汞（Hg）、銅（Cu）在該主成分中載荷系數(shù)較大，分別為[Hg載荷系數(shù)]、[Cu載荷系數(shù)]。汞的人為來(lái)源主要包括工業(yè)生產(chǎn)中的汞排放，如氯堿工業(yè)、汞礦開(kāi)采與冶煉等，在大學(xué)校園實(shí)驗(yàn)室中，汞常被用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)，若使用和儲(chǔ)存不當(dāng)，容易導(dǎo)致汞泄漏，污染室內(nèi)空氣。銅在電線電纜、電器設(shè)備以及建筑材料中廣泛應(yīng)用，隨著這些材料的老化和磨損，銅可能會(huì)釋放到空氣中。綜合來(lái)看，第二主成分主要反映工業(yè)排放和實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)源。第三主成分貢獻(xiàn)率為[X3]%，鐵（Fe）、鋁（Al）在該主成分中具有較高載荷系數(shù)，分別為[Fe載荷系數(shù)]、[Al載荷系數(shù)]。鐵和鋁是地殼中含量較為豐富的元素，在土壤、巖石等自然物質(zhì)中廣泛存在。校園內(nèi)的建筑施工、地面揚(yáng)塵等自然過(guò)程，可能會(huì)使土壤中的鐵、鋁顆粒揚(yáng)起，進(jìn)入室內(nèi)空氣中，導(dǎo)致室內(nèi)PM2.5中這些元素的存在。所以，第三主成分主要代表土壤揚(yáng)塵源。第四主成分貢獻(xiàn)率為[X4]%，鎳（Ni）、鉻（Cr）在該主成分中載荷系數(shù)相對(duì)較高，分別為[Ni載荷系數(shù)]、[Cr載荷系數(shù)]。鎳在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，如不銹鋼制造、電鍍等，這些工業(yè)活動(dòng)排放的廢氣中含有鎳。鉻在自然界中主要以三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的形式存在，六價(jià)鉻具有強(qiáng)氧化性和毒性，主要來(lái)源于工業(yè)排放，如金屬冶煉、皮革制造等行業(yè)。因此，第四主成分主要與工業(yè)排放源相關(guān)。通過(guò)主成分分析法，識(shí)別出大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬的主要污染源包括交通尾氣排放、工業(yè)排放與實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)、土壤揚(yáng)塵等。這些污染源對(duì)校園室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，為后續(xù)制定針對(duì)性的污染防控措施提供了科學(xué)依據(jù)。3.3其他分析方法輔助驗(yàn)證為進(jìn)一步確保大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染來(lái)源解析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，本研究引入相關(guān)性分析、聚類(lèi)分析等其他分析方法，對(duì)富集因子法和主成分分析法的結(jié)果進(jìn)行輔助驗(yàn)證。相關(guān)性分析是一種常用的統(tǒng)計(jì)方法，用于研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)變量之間的線性相關(guān)程度。在本研究中，通過(guò)計(jì)算不同重金屬元素之間以及重金屬元素與其他環(huán)境因素（如溫度、濕度、風(fēng)速等）之間的相關(guān)系數(shù)，來(lái)判斷它們之間是否存在顯著的相關(guān)性。若兩種重金屬元素之間具有顯著的正相關(guān)關(guān)系，那么它們可能來(lái)自相同的污染源。比如，鉛（Pb）和鋅（Zn）之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)[具體相關(guān)系數(shù)值]，呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，這與主成分分析中第一主成分所代表的交通尾氣排放源相契合，因?yàn)榻煌ㄎ矚庵型ǔ?huì)同時(shí)含有鉛和鋅等重金屬元素。又比如，當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí)，部分重金屬元素（如汞）的濃度也隨之增加，這可能暗示著溫度對(duì)汞的揮發(fā)和釋放有促進(jìn)作用，或者表明在高溫條件下，某些與汞相關(guān)的污染源（如實(shí)驗(yàn)室中汞試劑的使用）活動(dòng)更為頻繁。聚類(lèi)分析則是根據(jù)研究對(duì)象的特征，將其劃分為不同的類(lèi)別或簇群，使得同一簇群內(nèi)的對(duì)象具有較高的相似性，而不同簇群之間的對(duì)象差異較大。在本研究中，運(yùn)用聚類(lèi)分析對(duì)不同采樣點(diǎn)的重金屬含量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果顯示，一些功能相似的區(qū)域，如多個(gè)實(shí)驗(yàn)室采樣點(diǎn)，被聚為一類(lèi)，這表明這些區(qū)域的重金屬污染特征具有相似性，進(jìn)一步印證了實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)是校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的一個(gè)重要來(lái)源。同時(shí)，靠近交通干道的教學(xué)樓采樣點(diǎn)和宿舍采樣點(diǎn)也被聚在一起，這與交通尾氣排放是校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染來(lái)源之一的結(jié)論相符，說(shuō)明交通尾氣對(duì)這些區(qū)域的影響較為明顯。通過(guò)相關(guān)性分析和聚類(lèi)分析等方法的輔助驗(yàn)證，不僅為富集因子法和主成分分析法所識(shí)別的污染源提供了更多的數(shù)據(jù)支持和證據(jù)，還從不同角度揭示了大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。這些方法相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，使得污染來(lái)源解析結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確，為后續(xù)制定針對(duì)性的污染防控措施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)4.1健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型選擇4.1.1常用模型介紹在大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，常用的評(píng)價(jià)模型眾多，各有其特點(diǎn)和適用范圍。慢性束縛應(yīng)激模型（CRS）最初并非用于健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，而是在醫(yī)學(xué)研究中用于模擬心理應(yīng)激，構(gòu)建抑郁造模。但在環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，其理念可類(lèi)比為評(píng)估長(zhǎng)期暴露在污染環(huán)境下人體所承受的慢性壓力。例如，在大學(xué)校園環(huán)境中，師生長(zhǎng)期暴露于室內(nèi)PM2.5重金屬污染環(huán)境，如同CRS模型中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物長(zhǎng)期處于應(yīng)激環(huán)境一樣，會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生潛在影響。不過(guò)，該模型在直接應(yīng)用于重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)存在一定局限性，它更多是從整體應(yīng)激角度出發(fā)，難以精確量化重金屬暴露劑量與健康風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系。蒙特卡羅模擬是一種通過(guò)設(shè)定隨機(jī)過(guò)程，反復(fù)生成時(shí)間序列，計(jì)算參數(shù)估計(jì)量和統(tǒng)計(jì)量，進(jìn)而研究其分布特征的方法。在大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，其原理是考慮到影響健康風(fēng)險(xiǎn)的因素眾多且具有不確定性，如不同師生的活動(dòng)模式、呼吸速率、皮膚接觸時(shí)間等存在個(gè)體差異，通過(guò)大量隨機(jī)抽樣來(lái)模擬這些不確定性因素的變化，從而得到更全面、準(zhǔn)確的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。以計(jì)算校園師生因吸入PM2.5中重金屬導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)為例，蒙特卡羅模擬可以隨機(jī)生成不同師生的呼吸速率、暴露時(shí)間等參數(shù)，多次模擬計(jì)算后，得出風(fēng)險(xiǎn)值的概率分布，更真實(shí)地反映實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)情況。美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型是目前應(yīng)用較為廣泛的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。在暴露評(píng)估模型中，充分考慮了不同暴露途徑（呼吸吸入、皮膚接觸、經(jīng)口攝入等）對(duì)人體暴露劑量的影響，通過(guò)準(zhǔn)確測(cè)量或估算相關(guān)暴露參數(shù)，如校園室內(nèi)PM2.5濃度、師生在不同場(chǎng)所的停留時(shí)間、呼吸速率等，來(lái)計(jì)算人體對(duì)重金屬的暴露劑量。風(fēng)險(xiǎn)表征模型則根據(jù)重金屬的毒性參數(shù)（如參考劑量、致癌斜率因子等）和暴露劑量，計(jì)算出致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)。例如，對(duì)于致癌風(fēng)險(xiǎn)，采用終生致癌風(fēng)險(xiǎn)（LCR）模型進(jìn)行計(jì)算，公式為L(zhǎng)CR=E_{ADD}\timesCSF，其中E_{ADD}為日均暴露劑量，CSF為致癌斜率因子；對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn)，采用危害商（HQ）和危害指數(shù)（HI）模型進(jìn)行評(píng)估，HQ=E_{ADD}/RfD，HI=\sumHQ_i，RfD為參考劑量，HQ_i為第i種重金屬的危害商。當(dāng)HQ或HI大于1時(shí)，表明存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)LCR大于1\times10^{-6}時(shí)，表明存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。該模型體系較為成熟，數(shù)據(jù)相對(duì)容易獲取，能夠?qū)Σ煌亟饘俚慕】碉L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估，為風(fēng)險(xiǎn)決策提供有力支持。4.1.2本研究模型選擇依據(jù)本研究旨在全面、準(zhǔn)確地評(píng)估大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬對(duì)師生健康的風(fēng)險(xiǎn)，綜合考慮研究目的和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型作為主要的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，同時(shí)引入蒙特卡羅模擬對(duì)不確定性因素進(jìn)行分析。從研究目的來(lái)看，需要精確量化不同重金屬通過(guò)不同暴露途徑對(duì)校園師生健康造成的風(fēng)險(xiǎn)，以便為校園環(huán)境管理和健康防護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。美國(guó)環(huán)保署推薦的模型體系能夠滿足這一需求，它通過(guò)詳細(xì)的暴露評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)表征，對(duì)不同重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，使我們能夠清晰地了解每種重金屬的危害程度以及不同暴露途徑的貢獻(xiàn)大小。例如，在評(píng)估鉛對(duì)師生健康的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，該模型可以根據(jù)校園室內(nèi)鉛的濃度、師生的暴露時(shí)間和呼吸速率等參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算出呼吸吸入途徑的暴露劑量，再結(jié)合鉛的毒性參數(shù)，得出致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)值，為制定針對(duì)性的防護(hù)措施提供數(shù)據(jù)支持。在數(shù)據(jù)特點(diǎn)方面，本研究通過(guò)在大學(xué)校園內(nèi)不同功能區(qū)域設(shè)置采樣點(diǎn)，按照不同季節(jié)和時(shí)間段進(jìn)行PM2.5樣品采集，并采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)測(cè)定其中重金屬的含量，獲取了較為全面和準(zhǔn)確的校園室內(nèi)PM2.5重金屬濃度數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地觀察等方式，收集了校園師生在不同場(chǎng)所的活動(dòng)時(shí)間和頻率等暴露參數(shù)。這些數(shù)據(jù)為美國(guó)環(huán)保署推薦模型的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而，考慮到影響健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的因素存在諸多不確定性，如不同師生的個(gè)體差異導(dǎo)致的呼吸速率、皮膚接觸面積等暴露參數(shù)的變化，以及校園室內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化（如通風(fēng)條件的不穩(wěn)定、污染源排放的波動(dòng)等），單純使用美國(guó)環(huán)保署推薦模型可能會(huì)低估或高估健康風(fēng)險(xiǎn)。因此，引入蒙特卡羅模擬對(duì)這些不確定性因素進(jìn)行分析。蒙特卡羅模擬可以充分考慮各種不確定性因素的概率分布，通過(guò)大量隨機(jī)抽樣和模擬計(jì)算，得到健康風(fēng)險(xiǎn)值的概率分布范圍，從而更全面、真實(shí)地反映校園師生面臨的健康風(fēng)險(xiǎn)情況。例如，在模擬過(guò)程中，將師生的呼吸速率設(shè)定為一個(gè)概率分布范圍，多次隨機(jī)生成呼吸速率值，結(jié)合其他暴露參數(shù)和重金屬濃度數(shù)據(jù)，計(jì)算健康風(fēng)險(xiǎn)值，最終得到風(fēng)險(xiǎn)值的最大值、最小值和平均值等統(tǒng)計(jì)參數(shù)，為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供更豐富的信息。本研究選擇美國(guó)環(huán)保署推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型，并結(jié)合蒙特卡羅模擬，能夠充分發(fā)揮各模型的優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確評(píng)估大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)，為校園環(huán)境管理和師生健康保障提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。4.2模型參數(shù)確定4.2.1暴露參數(shù)暴露參數(shù)的準(zhǔn)確確定對(duì)于大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)至關(guān)重要，它直接影響著風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在本研究中，針對(duì)不同人群（學(xué)生、教師）在校園內(nèi)的活動(dòng)特點(diǎn)，分別確定其暴露時(shí)間和暴露頻率等參數(shù)。對(duì)于學(xué)生群體，考慮到其在校園內(nèi)的日?；顒?dòng)主要包括上課、自習(xí)、就餐、休息等，且不同年級(jí)、專(zhuān)業(yè)的學(xué)生課程安排存在差異，因此通過(guò)對(duì)多個(gè)年級(jí)和專(zhuān)業(yè)的學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)的問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)合實(shí)地觀察，獲取其在不同室內(nèi)場(chǎng)所（教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍、實(shí)驗(yàn)室、食堂等）的停留時(shí)間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，學(xué)生每天在教學(xué)樓的平均停留時(shí)間為[X1]小時(shí)，在圖書(shū)館的停留時(shí)間為[X2]小時(shí)，在宿舍的停留時(shí)間為[X3]小時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室的停留時(shí)間為[X4]小時(shí)（僅針對(duì)有實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生），在食堂的停留時(shí)間為[X5]小時(shí)。每周在校園內(nèi)的學(xué)習(xí)和生活天數(shù)為[X6]天，每年在校時(shí)間約為[X7]天。教師群體在校園內(nèi)的主要活動(dòng)包括授課、備課、科研等，其在不同場(chǎng)所的停留時(shí)間與學(xué)生有所不同。通過(guò)對(duì)教師的工作安排進(jìn)行調(diào)查和分析，得出教師每天在教學(xué)樓授課和備課的平均時(shí)間為[X8]小時(shí)，在辦公室的停留時(shí)間為[X9]小時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室參與科研活動(dòng)的時(shí)間為[X10]小時(shí)（僅針對(duì)有科研任務(wù)的教師），在食堂就餐的時(shí)間為[X11]小時(shí)。每周工作天數(shù)為[X12]天，每年在校工作時(shí)間約為[X13]天。在呼吸速率方面，參考相關(guān)研究資料，根據(jù)不同人群的年齡、性別和活動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行分類(lèi)取值。一般成年男性在安靜狀態(tài)下的呼吸速率約為[X14]m3/h，輕度活動(dòng)時(shí)為[X15]m3/h；成年女性在安靜狀態(tài)下的呼吸速率約為[X16]m3/h，輕度活動(dòng)時(shí)為[X17]m3/h?？紤]到學(xué)生和教師在校園內(nèi)的活動(dòng)強(qiáng)度多為輕度活動(dòng)，因此學(xué)生群體中，男生呼吸速率取值為[X15]m3/h，女生呼吸速率取值為[X17]m3/h；教師群體中，男教師呼吸速率取值為[X15]m3/h，女教師呼吸速率取值為[X17]m3/h。皮膚接觸面積也是暴露參數(shù)的重要組成部分。根據(jù)人體表面積的計(jì)算方法，結(jié)合校園內(nèi)的實(shí)際活動(dòng)情況，確定學(xué)生和教師在與室內(nèi)環(huán)境接觸時(shí)的平均皮膚暴露面積。一般情況下，成年人的平均皮膚表面積約為[X18]m2，在校園內(nèi)活動(dòng)時(shí)，假設(shè)約[X19]%的皮膚面積暴露在外，即學(xué)生和教師的皮膚暴露面積約為[X20]m2。通過(guò)以上方法，準(zhǔn)確確定了不同人群在校園室內(nèi)環(huán)境中PM2.5重金屬暴露的各項(xiàng)參數(shù)，為后續(xù)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，能夠更真實(shí)地反映不同人群在校園內(nèi)的暴露情況，使風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確。4.2.2毒性參數(shù)毒性參數(shù)是健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型中的關(guān)鍵因素，它直接反映了重金屬對(duì)人體健康的危害程度。在大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中，獲取各種重金屬的毒性參考值等參數(shù)對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。對(duì)于鎘（Cd），其毒性較強(qiáng)，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為第1類(lèi)人類(lèi)致癌物。美國(guó)環(huán)保署（EPA）給出的鎘的致癌斜率因子（CSF）為[具體CSF值]（mg/kg/d）?1，參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d。這意味著在長(zhǎng)期暴露的情況下，每攝入1mg/kg/d的鎘，患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)增加[具體CSF值]；而當(dāng)人體每日攝入的鎘劑量低于[具體RfD值]mg/kg/d時(shí)，發(fā)生非致癌健康效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。鉛（Pb）對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等都有損害作用。其參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d，雖然鉛通常不被認(rèn)為是直接致癌物，但長(zhǎng)期暴露于高濃度鉛環(huán)境中會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響，如影響兒童的智力發(fā)育，導(dǎo)致成年人高血壓、貧血等疾病。汞（Hg）具有獨(dú)特的揮發(fā)性和生物累積性，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟等造成損害。美國(guó)環(huán)保署推薦的汞的參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d，對(duì)于甲基汞這種毒性更強(qiáng)的汞化合物，其致癌斜率因子（CSF）為[具體CSF值]（mg/kg/d）?1。在大學(xué)校園實(shí)驗(yàn)室中，汞常被用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)，若使用和儲(chǔ)存不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致汞泄漏，污染室內(nèi)空氣，增加師生暴露于汞污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。鉻（Cr）在自然界中主要以三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的形式存在，六價(jià)鉻具有強(qiáng)氧化性和毒性，被列為人類(lèi)致癌物。六價(jià)鉻的致癌斜率因子（CSF）為[具體CSF值]（mg/kg/d）?1，參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d。校園周邊的工業(yè)排放、汽車(chē)尾氣以及建筑材料中的鉻元素，都可能成為室內(nèi)PM2.5中鉻污染的來(lái)源，對(duì)師生健康構(gòu)成潛在威脅。鎳（Ni）是一種具有潛在致癌性的重金屬，對(duì)人體皮膚、呼吸系統(tǒng)等有刺激和致敏作用。其致癌斜率因子（CSF）為[具體CSF值]（mg/kg/d）?1，參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d。鎳在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，如不銹鋼制造、電鍍等，這些工業(yè)活動(dòng)排放的廢氣中含有鎳，可能會(huì)對(duì)校園室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響師生健康。銅（Cu）是人體必需的微量元素之一，但過(guò)量攝入會(huì)對(duì)人體肝臟、腎臟等器官造成損害。其參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d。在校園環(huán)境中，電線電纜、電器設(shè)備以及建筑材料中都含有銅，隨著這些材料的老化和磨損，銅可能會(huì)釋放到空氣中，成為PM2.5中的重金屬污染物。鋅（Zn）同樣是人體必需的微量元素，環(huán)境中鋅含量過(guò)高時(shí)也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。其參考劑量（RfD）為[具體RfD值]mg/kg/d。校園內(nèi)的一些工業(yè)活動(dòng)、垃圾焚燒以及汽車(chē)尾氣排放等，都可能導(dǎo)致室內(nèi)空氣中鋅含量增加，需要關(guān)注其對(duì)師生健康的潛在影響。這些毒性參數(shù)的準(zhǔn)確獲取，為大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，使得能夠根據(jù)不同重金屬的毒性特點(diǎn)，結(jié)合暴露參數(shù)，準(zhǔn)確評(píng)估其對(duì)師生健康的風(fēng)險(xiǎn)，為制定有效的污染防控措施和健康防護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù)。四、大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)4.3健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果4.3.1不同重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)運(yùn)用美國(guó)環(huán)保署（EPA）推薦的暴露評(píng)估模型和風(fēng)險(xiǎn)表征模型，結(jié)合蒙特卡羅模擬對(duì)不確定性因素的分析，對(duì)大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5中不同重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果顯示，不同重金屬對(duì)人體健康的風(fēng)險(xiǎn)值存在顯著差異。鎘（Cd）作為一種毒性較強(qiáng)的重金屬，被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為第1類(lèi)人類(lèi)致癌物，其致癌風(fēng)險(xiǎn)較為突出。經(jīng)計(jì)算，校園師生通過(guò)呼吸吸入途徑暴露于鎘的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)（LCR）平均值為[X1]，部分高污染區(qū)域的LCR值甚至達(dá)到[X2]，遠(yuǎn)高于國(guó)際上普遍認(rèn)可的可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)水平（1\times10^{-6}）。這表明在大學(xué)校園室內(nèi)環(huán)境中，鎘對(duì)師生的致癌風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，長(zhǎng)期暴露可能會(huì)顯著增加患癌的可能性。鉛（Pb）雖然通常不被認(rèn)為是直接致癌物，但對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等都有損害作用。其非致癌風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)危害商（HQ）和危害指數(shù)（HI）進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示，校園師生因暴露于鉛的危害商平均值為[X3]，危害指數(shù)為[X4]。當(dāng)HQ或HI大于1時(shí)，表明存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)，而在本研究中，部分區(qū)域的鉛危害商和危害指數(shù)已接近或超過(guò)1，這說(shuō)明校園室內(nèi)鉛污染對(duì)師生的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)也需要引起關(guān)注。汞（Hg）具有獨(dú)特的揮發(fā)性和生物累積性，對(duì)人體神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟等造成損害。其致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，甲基汞的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X5]，在一些實(shí)驗(yàn)室等特殊場(chǎng)所，由于汞的使用和儲(chǔ)存不當(dāng)，導(dǎo)致汞泄漏，使得該區(qū)域的致癌風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，汞的危害商平均值為[X6]，部分區(qū)域存在一定的非致癌風(fēng)險(xiǎn)。鉻（Cr）在自然界中主要以三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的形式存在，六價(jià)鉻具有強(qiáng)氧化性和毒性，被列為人類(lèi)致癌物。校園師生通過(guò)呼吸吸入六價(jià)鉻的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X7]，在校園周邊存在工業(yè)排放等污染源的區(qū)域，六價(jià)鉻的致癌風(fēng)險(xiǎn)有所增加。非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，鉻的危害商平均值為[X8]，總體非致癌風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但仍需關(guān)注局部高污染區(qū)域的情況。鎳（Ni）是一種具有潛在致癌性的重金屬，對(duì)人體皮膚、呼吸系統(tǒng)等有刺激和致敏作用。其致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示，終生致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X9]，在一些靠近工業(yè)排放源的校園區(qū)域，鎳的致癌風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，鎳的危害商平均值為[X10]，非致癌風(fēng)險(xiǎn)處于較低水平。銅（Cu）和鋅（Zn）雖然是人體必需的微量元素，但過(guò)量攝入也會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。在本研究中，銅和鋅的非致癌風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示，危害商平均值分別為[X11]和[X12]，均遠(yuǎn)小于1，表明校園室內(nèi)銅和鋅污染對(duì)師生的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)較低，處于相對(duì)安全的水平。不同重金屬在大學(xué)校園室內(nèi)環(huán)境中對(duì)師生的健康風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)出不同的特征，鎘、鉛、汞、鉻、鎳等重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，需要重點(diǎn)關(guān)注和防控，而銅和鋅的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。這些結(jié)果為制定針對(duì)性的污染防控措施和健康防護(hù)策略提供了科學(xué)依據(jù)。4.3.2不同區(qū)域健康風(fēng)險(xiǎn)對(duì)大學(xué)校園不同功能區(qū)域室內(nèi)PM2.5重金屬的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明不同區(qū)域的整體健康風(fēng)險(xiǎn)水平存在明顯差異。實(shí)驗(yàn)室區(qū)域由于在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用大量含有重金屬的化學(xué)試劑，且通風(fēng)條件可能不完善，導(dǎo)致該區(qū)域的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。以致癌風(fēng)險(xiǎn)為例，實(shí)驗(yàn)室區(qū)域師生暴露于PM2.5重金屬的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X1]，其中鎘、汞等重金屬的致癌風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)較大。在非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，危害指數(shù)平均值達(dá)到[X2]，主要受鉛、汞等重金屬的影響。教學(xué)樓區(qū)域人員密集，教學(xué)活動(dòng)頻繁，同時(shí)部分教學(xué)樓靠近交通干道，受交通尾氣排放影響較大。該區(qū)域的致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X3]，交通尾氣中含有的鉛、鎘等重金屬對(duì)致癌風(fēng)險(xiǎn)有一定貢獻(xiàn)。非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，危害指數(shù)平均值為[X4]，主要與鉛、鋅等重金屬的暴露有關(guān)。宿舍區(qū)域是師生日常生活和休息的場(chǎng)所，雖然日?；顒?dòng)也會(huì)產(chǎn)生一些重金屬污染，但相對(duì)其他區(qū)域，污染程度較輕。致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X5]，非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害指數(shù)平均值為[X6]。然而，在一些老舊宿舍，由于裝修材料老化、電器設(shè)備使用不當(dāng)?shù)仍?，可能?huì)導(dǎo)致室內(nèi)重金屬含量升高，增加健康風(fēng)險(xiǎn)。圖書(shū)館區(qū)域環(huán)境相對(duì)安靜，通風(fēng)條件較好，且人員活動(dòng)相對(duì)較少，因此健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X7]，非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害指數(shù)平均值為[X8]。圖書(shū)館內(nèi)良好的空氣凈化設(shè)施和相對(duì)較少的污染源，使得師生在該區(qū)域暴露于PM2.5重金屬的風(fēng)險(xiǎn)較低。食堂區(qū)域主要受烹飪活動(dòng)影響，烹飪過(guò)程中產(chǎn)生的油煙和燃料燃燒排放的顆粒物可能含有重金屬。致癌風(fēng)險(xiǎn)平均值為[X9]，非致癌風(fēng)險(xiǎn)危害指數(shù)平均值為[X10]。在烹飪高峰期，由于污染物排放增加，健康風(fēng)險(xiǎn)會(huì)有所上升。不同功能區(qū)域的健康風(fēng)險(xiǎn)水平與該區(qū)域的活動(dòng)特點(diǎn)、污染源分布以及通風(fēng)條件等因素密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)室和教學(xué)樓等區(qū)域健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，需要加強(qiáng)污染防控和健康監(jiān)測(cè)；而圖書(shū)館等區(qū)域健康風(fēng)險(xiǎn)較低，但仍需保持良好的環(huán)境管理。這些結(jié)果為校園環(huán)境管理部門(mén)制定針對(duì)性的污染防控措施和健康防護(hù)策略提供了重要依據(jù)，有助于保障師生在不同區(qū)域的身體健康。4.3.3風(fēng)險(xiǎn)可接受水平判斷將大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與國(guó)際上普遍認(rèn)可的可接受風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行對(duì)比，以判斷風(fēng)險(xiǎn)是否處于可接受范圍。國(guó)際上通常將終生致癌風(fēng)險(xiǎn)（LCR）1\times10^{-6}作為可接受致癌風(fēng)險(xiǎn)的上限，當(dāng)LCR值大于該閾值時(shí)，表明存在潛在的致癌風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)于非致癌風(fēng)險(xiǎn)，一般以危害商（HQ）或危害指數(shù)（HI）等于1作為可接受風(fēng)險(xiǎn)的界限，當(dāng)HQ或HI大于1時(shí)，意味著存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)。在本研究中，大學(xué)校園室內(nèi)部分區(qū)域的鎘、汞等重金屬的終生致癌風(fēng)險(xiǎn)值超過(guò)了1\times10^{-6}，例如實(shí)驗(yàn)室區(qū)域鎘的LCR值最高達(dá)到[X1]，遠(yuǎn)高于可接受水平，這表明這些區(qū)域的師生因暴露于這些重金屬而面臨較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)，需要采取有效的措施降低風(fēng)險(xiǎn)，如加強(qiáng)通風(fēng)換氣、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作流程以減少重金屬排放等。在非致癌風(fēng)險(xiǎn)方面，部分區(qū)域鉛、汞等重金屬的危害商和危害指數(shù)大于1。以教學(xué)樓區(qū)域?yàn)槔?，鉛的危害商達(dá)到[X2]，危害指數(shù)為[X3]，這說(shuō)明該區(qū)域存在一定程度的非致癌風(fēng)險(xiǎn)，長(zhǎng)期暴露可能會(huì)對(duì)師生的身體健康產(chǎn)生不良影響。針對(duì)這種情況，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)教學(xué)樓周邊交通尾氣排放的管控，同時(shí)改善教學(xué)樓的通風(fēng)條件，降低室內(nèi)重金屬濃度。然而，校園內(nèi)也有部分區(qū)域的健康風(fēng)險(xiǎn)處于可接受范圍內(nèi)，如圖書(shū)館區(qū)域的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)均相對(duì)較低，其鎘的LCR值為[X4]，遠(yuǎn)低于1\times10^{-6}，危害指數(shù)為[X5]，小于1。這得益于圖書(shū)館良好的環(huán)境管理和通風(fēng)設(shè)施，有效減少了師生對(duì)PM2.5重金屬的暴露。大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染對(duì)師生健康存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，部分區(qū)域的致癌風(fēng)險(xiǎn)和非致癌風(fēng)險(xiǎn)超出了可接受水平，需要引起高度重視。通過(guò)對(duì)比風(fēng)險(xiǎn)值與可接受水平，能夠明確校園內(nèi)不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)狀況，為制定針對(duì)性的污染防控措施和健康防護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù)，以保障師生的身體健康和校園環(huán)境的安全。五、影響大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的因素5.1室內(nèi)活動(dòng)因素5.1.1人員活動(dòng)人員活動(dòng)是影響大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的重要因素之一。在大學(xué)校園的室內(nèi)環(huán)境中，人員走動(dòng)、清掃等活動(dòng)頻繁，這些活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物的重新懸浮和擴(kuò)散，從而影響PM2.5重金屬的污染狀況。人員走動(dòng)時(shí)，鞋底會(huì)攜帶室外的灰塵和顆粒物進(jìn)入室內(nèi)，這些顆粒物中可能含有重金屬。據(jù)相關(guān)研究表明，在人員密集的教學(xué)樓走廊，每平方米地面上的灰塵量可達(dá)[X]克，其中重金屬含量占比約為[X]%。當(dāng)人員走動(dòng)時(shí)，這些灰塵會(huì)被揚(yáng)起，形成二次揚(yáng)塵，使室內(nèi)PM2.5濃度升高。例如，在課間休息時(shí)，教學(xué)樓走廊的人員走動(dòng)頻繁，此時(shí)室內(nèi)PM2.5濃度會(huì)比上課期間高出[X]%左右，其中重金屬含量也會(huì)相應(yīng)增加。清掃活動(dòng)同樣會(huì)對(duì)室內(nèi)PM2.5重金屬污染產(chǎn)生影響。如果清掃方式不當(dāng)，如干掃、使用掃帚等，會(huì)使地面和家具表面的灰塵飛揚(yáng)，導(dǎo)致室內(nèi)顆粒物濃度急劇上升。在對(duì)圖書(shū)館進(jìn)行干掃時(shí)，室內(nèi)PM2.5濃度在短時(shí)間內(nèi)可達(dá)到[X]μg/m3，是正常水平的[X]倍，其中重金屬含量也會(huì)顯著增加。而采用濕拖、吸塵器等科學(xué)的清掃方式，可有效減少揚(yáng)塵的產(chǎn)生，降低室內(nèi)PM2.5重金屬污染。研究發(fā)現(xiàn)，使用吸塵器清掃房間后，室內(nèi)PM2.5濃度可降低[X]%左右，重金屬含量也會(huì)相應(yīng)減少。此外，人員在室內(nèi)的其他活動(dòng)，如運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致人體呼出的氣體和皮膚表面的皮屑等進(jìn)入空氣中，這些物質(zhì)也可能攜帶重金屬。在健身房等人員運(yùn)動(dòng)密集的場(chǎng)所，室內(nèi)PM2.5濃度會(huì)明顯升高，其中重金屬含量也會(huì)有所增加。5.1.2室內(nèi)吸煙室內(nèi)吸煙是大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的一個(gè)重要來(lái)源。煙草燃燒時(shí)會(huì)釋放出大量的顆粒物，這些顆粒物中含有多種重金屬，如鉛、鎘、汞等。據(jù)研究，一支香煙燃燒后可產(chǎn)生約[X]毫克的PM2.5，其中重金屬含量占比約為[X]%。在有人吸煙的室內(nèi)環(huán)境中，二手煙中的微顆粒物約占室內(nèi)PM2.5總量的[X]%左右。這些微顆粒物的粒徑幾乎都等于或小于2.5微米，很容易被人體吸入肺部。在一間面積為[X]平方米的宿舍內(nèi)，若有一人吸煙，15分鐘后室內(nèi)PM2.5濃度可達(dá)到[X]μg/m3，超過(guò)國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（75μg/m3）的[X]倍，其中重金屬含量也會(huì)顯著增加。而且，吸煙還會(huì)帶來(lái)“三手煙”問(wèn)題，吸煙產(chǎn)生的微小顆粒物會(huì)殘留在衣服、墻壁、地毯、家具甚至頭發(fā)和皮膚上，稍微活動(dòng)或空氣流通，這些顆粒物就會(huì)升騰回到空氣中，被人吸入肺里，持續(xù)對(duì)室內(nèi)空氣造成污染。室內(nèi)吸煙不僅會(huì)增加PM2.5重金屬污染，還會(huì)對(duì)室內(nèi)人員的健康造成嚴(yán)重危害。長(zhǎng)期暴露在吸煙環(huán)境中的人員，患呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病以及癌癥的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)顯著增加。為了減少室內(nèi)吸煙對(duì)PM2.5重金屬污染的影響，大學(xué)校園應(yīng)加強(qiáng)對(duì)吸煙行為的管理，制定嚴(yán)格的禁煙規(guī)定，在教學(xué)樓、圖書(shū)館、宿舍等室內(nèi)場(chǎng)所全面禁止吸煙，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)師生的宣傳教育，提高大家的環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)，共同營(yíng)造一個(gè)清新、健康的室內(nèi)環(huán)境。5.2室外污染源傳輸5.2.1大氣污染傳輸大氣污染傳輸是導(dǎo)致大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的重要途徑之一。室外大氣中的PM2.5及其攜帶的重金屬，會(huì)通過(guò)空氣流動(dòng)進(jìn)入室內(nèi)，從而影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。在大氣邊界層內(nèi)，污染物的擴(kuò)散主要受到風(fēng)場(chǎng)、溫度層結(jié)等氣象因素的影響。當(dāng)室外風(fēng)速較大時(shí)，空氣流動(dòng)加速，能夠?qū)⒏嗟腜M2.5重金屬污染物從污染源地區(qū)輸送到校園周邊。以校園周邊的工業(yè)區(qū)域?yàn)槔?，工業(yè)廢氣排放中的PM2.5重金屬污染物在風(fēng)力作用下，可在短時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)公里甚至更遠(yuǎn)的距離，進(jìn)入大學(xué)校園范圍。研究表明，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到[X]m/s時(shí)，距離工業(yè)污染源[X]公里處的校園，其室外PM2.5中重金屬含量會(huì)顯著增加，其中鉛、鎘等重金屬濃度可升高[X]%左右。溫度層結(jié)也對(duì)大氣污染傳輸起著關(guān)鍵作用。在逆溫條件下，大氣溫度隨高度增加而升高，形成穩(wěn)定的大氣層結(jié)，抑制了空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，使得污染物難以擴(kuò)散稀釋?zhuān)菀自诮孛娣e聚。當(dāng)校園周邊存在逆溫現(xiàn)象時(shí)，室外PM2.5重金屬污染物會(huì)在校園附近的大氣中積聚，增加了其進(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。例如，在冬季早晨，由于輻射逆溫的存在，校園周邊大氣中的PM2.5濃度會(huì)明顯升高，其中重金屬含量也隨之增加，此時(shí)室內(nèi)PM2.5重金屬污染也會(huì)相應(yīng)加重。此外，大氣中的湍流運(yùn)動(dòng)也會(huì)影響污染物的傳輸。湍流是指大氣中不規(guī)則的小尺度運(yùn)動(dòng)，它能夠使污染物在水平和垂直方向上發(fā)生混合和擴(kuò)散。在校園周邊，交通流量大的區(qū)域，汽車(chē)尾氣排放產(chǎn)生的PM2.5重金屬污染物會(huì)在湍流作用下迅速擴(kuò)散到周?chē)髿庵?，并通過(guò)空氣流動(dòng)進(jìn)入校園室內(nèi)。研究發(fā)現(xiàn)，在交通繁忙的主干道附近，大氣中的湍流強(qiáng)度比其他區(qū)域高[X]%，導(dǎo)致該區(qū)域校園室內(nèi)PM2.5中重金屬含量比遠(yuǎn)離主干道的區(qū)域高出[X]μg/m3。當(dāng)室外空氣通過(guò)建筑物的門(mén)窗、通風(fēng)口等進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，其中攜帶的PM2.5重金屬污染物也隨之進(jìn)入。如果建筑物的密封性較差，或者通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)增加室外污染物進(jìn)入室內(nèi)的量。例如，一些老舊教學(xué)樓的門(mén)窗縫隙較大，在室外污染嚴(yán)重時(shí)，室內(nèi)PM2.5重金屬濃度可在短時(shí)間內(nèi)升高[X]%以上。而對(duì)于采用自然通風(fēng)的建筑物，通風(fēng)量受室外氣象條件影響較大，在室外污染較重的情況下，難以有效控制室內(nèi)PM2.5重金屬污染。5.2.2周邊工業(yè)活動(dòng)周邊工業(yè)活動(dòng)是大學(xué)校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染的重要外部來(lái)源之一，對(duì)校園室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。不同類(lèi)型的工業(yè)企業(yè)，其生產(chǎn)過(guò)程中排放的污染物種類(lèi)和數(shù)量各異，從而導(dǎo)致校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染呈現(xiàn)出不同的特征。以金屬冶煉廠為例，這類(lèi)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)礦石進(jìn)行高溫熔煉，會(huì)產(chǎn)生大量含有重金屬的廢氣。這些廢氣中通常含有鉛、鎘、鋅、銅等重金屬，它們以顆粒物的形式排放到大氣中。在大氣擴(kuò)散作用下，這些含有重金屬的顆粒物可傳輸至大學(xué)校園，進(jìn)而進(jìn)入室內(nèi)環(huán)境。研究表明，距離金屬冶煉廠[X]公里以內(nèi)的大學(xué)校園，其室內(nèi)PM2.5中鉛、鎘等重金屬含量明顯高于其他區(qū)域，鉛濃度可達(dá)到[X]μg/m3，鎘濃度可達(dá)[X]μg/m3，分別超出正常水平的[X]%和[X]%。這是因?yàn)榻饘僖睙拸S排放的廢氣中，鉛、鎘等重金屬含量較高，且在傳輸過(guò)程中不易降解，容易在大氣中積聚并進(jìn)入校園室內(nèi)?；て髽I(yè)也是校園周邊常見(jiàn)的污染源之一?；どa(chǎn)過(guò)程中涉及多種化學(xué)反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生含有汞、鉻、鎳等重金屬的廢氣和廢水。例如，在氯堿工業(yè)中，汞作為催化劑被廣泛使用，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有汞蒸氣排放到大氣中。這些汞蒸氣在大氣中經(jīng)過(guò)一系列物理和化學(xué)變化，最終以顆粒物的形式存在于PM2.5中，并通過(guò)大氣傳輸進(jìn)入校園室內(nèi)。在某化工企業(yè)附近的大學(xué)校園，室內(nèi)PM2.5中汞含量高達(dá)[X]μg/m3，遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值，對(duì)師生健康構(gòu)成潛在威脅。此外，化工企業(yè)排放的含有鉻、鎳等重金屬的廢水若未經(jīng)有效處理直接排放，可能會(huì)污染周邊土壤和水體，通過(guò)揚(yáng)塵和蒸發(fā)等途徑，也會(huì)間接影響校園室內(nèi)PM2.5重金屬污染狀況。汽車(chē)制造企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，噴漆、焊接等工藝會(huì)產(chǎn)生含有重金屬的廢氣。噴漆過(guò)程