礦區(qū)家庭灰塵中重金屬污染及其潛在生態(tài)風險

李良忠，胡國成*，張麗娟，于云江，陳棉彪，向明燈，黃楚珊，韓 倩，曹兆進，王 強，鐘格梅（.環(huán)境保護部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 50655；.中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所，北京000；.廣西壯族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣西 南寧 500）

礦區(qū)家庭灰塵中重金屬污染及其潛在生態(tài)風險

李良忠1，胡國成1*，張麗娟1，于云江1，陳棉彪1，向明燈1，黃楚珊1，韓 倩1，曹兆進2，王 強2，鐘格梅3（1.環(huán)境保護部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655；2.中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所，北京100021；3.廣西壯族自治區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣西 南寧 530021）

為進一步了解我國西南某礦區(qū)周邊家庭灰塵中重金屬的污染水平和潛在生態(tài)風險，選取西南某礦區(qū)周邊3個村莊（A村、B村和C村）的家庭作為研究區(qū)域，分析了102個家庭灰塵樣品中Cd、Cr、Pb、As、Hg 5種重金屬的含量水平及其分布特征，并采用潛在生態(tài)危害指數(shù)法（RI）進行生態(tài)風險評價.結(jié)果表明，西南某礦區(qū)周邊3個村莊家庭灰塵中重金屬的含量水平從高到底的順序為:w（Pb）＞w（Cr）＞w（Cd）＞w（As）＞w（Hg）.Cd、Pb、Hg在不同家庭灰塵中均有不同程度的累積，其中Cd的累積程度最為嚴重，最高累積系數(shù)為226.30，其次為Pb和Hg；Cr和As在不同家庭灰塵中累積系數(shù)均小于1.分別對3個村莊家庭灰塵中重金屬進行相關(guān)分析，結(jié)果表明:A村家庭灰塵中Cd和Pb、Cd和As、Cr和Hg、Pb和As均具有較好的相關(guān)性；B村家庭灰塵中Cd和Pb、Cd和Hg具有較好的相關(guān)性；C村家庭灰塵中各元素均不存在顯著相關(guān)性.主成分分析結(jié)果表明，研究區(qū)域家庭灰塵中Cd、Pb和Hg主要來源于室外環(huán)境，包括周邊鉛鋅礦采選和冶煉及汽車尾氣排放等.潛在生態(tài)風險評價顯示:A村、B村和C村家庭灰塵中重金屬的綜合潛在生態(tài)危害均達到了極強生態(tài)危害水平.

家庭灰塵；重金屬；污染；潛在生態(tài)風險；西南

灰塵是一種復(fù)雜、多相的粒子混合物，是許多污染物的運載體和反應(yīng)體，重金屬的富集較為明顯［1］.目前的研究主要針對城市地表灰塵重金屬的含量水平、累積、分布特征、賦存狀態(tài)、生態(tài)風險和健康風險等方面，結(jié)果表明，城市地表灰塵中重金屬含量均具有不同程度累積，其中工業(yè)區(qū)的累積程度最高.此外，各重金屬對生態(tài)和人群健康均存在不同程度的危害［2-7］.相對于室外灰塵，室內(nèi)灰塵中重金屬的累積可能會更高［8］，如Liggans等［9］的研究表明家庭灰塵中的Pb的含量明顯高于室外地表灰塵和土壤，且人群活動90%時間都停留在室內(nèi)［10］，因此，家庭室內(nèi)灰塵中重金屬的含量水平、累積狀況以及存在的風險更值得關(guān)注.

20世紀80年代初國外就開展了室內(nèi)灰塵中重金屬的污染和危害研究，主要針對室內(nèi)不同粒級灰塵中重金屬的含量水平、影響因素、來源以及風險評估，結(jié)果表明，灰塵的粒徑越小，越易吸附重金屬，室內(nèi)灰塵中重金屬的累積程度主要受室外環(huán)境（機動車、周圍工礦業(yè)等）、房屋類型、房屋的歷史以及室內(nèi)人群的活動［11-17］.我國學(xué)者對室內(nèi)灰塵中重金屬也開展了一定的研究，以往的文獻如李曉燕［18］、Zheng［19］、Zhu［20］等對我國西南三市（貴陽、南寧和重慶）和南方電子垃圾拆解場地家庭灰塵中重金屬進行研究，結(jié)果表明，家庭灰塵中重金屬均有一定程度的累積，其中電子垃圾拆解場地周邊家庭灰塵中重金屬（Cd、Pb）的含量是我國西南三市（貴陽、南寧和重慶）的9～30倍，對人群的健康風險超出US EPA推薦值.因此，亟需開展以典型重金屬污染區(qū)域周邊家庭灰塵中重金屬的污染水平和累積狀況以及所存在的風險為主要內(nèi)容的研究.

我國西南地區(qū)礦山資源豐富，據(jù)全國礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查與評估資料顯示，西南地區(qū)有能源礦山6545個、占全國能源礦山的25%，金屬礦山1945家、占全國金屬礦山的20%，其中廣西河池南丹礦區(qū)已有上千年的開采歷史，主要集中在大廠鎮(zhèn)、車河鎮(zhèn)，兩礦區(qū)內(nèi)有國有礦山企業(yè)9家、日處理30噸以上的選礦廠幾十家，每年原礦處理量幾百萬噸［21］.近幾十年來，礦產(chǎn)資源的開發(fā)帶了嚴重的環(huán)境問題，尤其是20世紀八、九十年代期間，礦山管理不嚴，亂采、亂排嚴重，甚至廢水、礦砂直接排入河中，使刁江河水及沿江農(nóng)田受到嚴重污染，水質(zhì)已遠遠超過國家規(guī)定的地表水III類水質(zhì)標準，農(nóng)田土壤As超土壤環(huán)境質(zhì)量二級標準的32.0～35.8倍，Cd超標4.2～4.5倍，Pb超標1.5～3.0倍［22］.對此，相關(guān)部門專門在礦區(qū)修建排污管道/供水房和引水渠道等，對受污染的土壤進行合理利用，使該流域水質(zhì)在近幾年有了明顯的改善，而土壤中重金屬的水平依然較高［22］.水體、土壤以及廢渣等環(huán)境介質(zhì)中的重金屬，通過空氣動力及重力沉降而形成垂直及水平遷移，并伴隨著灰塵一定比例的沉降于室內(nèi)，通過各種暴露途徑被人體吸入、沉積于支氣管和肺泡中，并能持續(xù)聚集于人體中而造成更大傷害. 基于此，本研究以廣西河池某礦區(qū)為研究區(qū)域，選擇礦區(qū)周邊的3個村莊的家庭作為研究對象，分析其周邊家庭積塵中重金屬（Cd、Cr、Pb、As和Hg）的濃度水平、累積狀況、來源以及生態(tài)危害程度，以期為家庭積塵中重金屬的污染防控、環(huán)境管理以及科學(xué)決策提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 樣品采集及前處理

2014年3月，在我國西南某礦區(qū)周邊3個村莊（A村、B村、C村）家庭采集積塵樣品（如圖1）.在每戶家庭客廳、臥室等角落，用聚乙烯毛刷、塑料鏟子采集積塵樣品，每個樣品約10～50g，共采集102個積塵樣品，其中A村61個，B村31個，C 村10個.所有樣品運回實驗室放置在陰涼處，室溫風干2周，然后用1mm的尼龍篩剔除大顆粒等外來物，充分混合均勻，取一半用瑪瑙缽研磨過75mm的尼龍篩，處理好的樣品密封于塑料袋中以待分析.

準確稱取0.3000g樣品置于Teflon燒杯中，加20mL HNO3，蓋上表面皿，放置過夜消解至近干，冷卻后加2mL HClO4消解至近干，再加5mL HNO3兩次至近干，冷卻后用1% HNO3定容至100mL比色管中. 消解所用試劑均為優(yōu)級純，水為超純水.本實驗所用器皿均用15%硝酸浸泡過夜后，過超純水沖洗3～5次，晾干備用.

1.2 重金屬含量測定

Cd、Cr和Pb的測定采用AA800型原子吸收分光光度計（島津儀器公司），As和Hg測定采用PF6-2型原子熒光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）.質(zhì)量保證采取每間隔8～10個樣品設(shè)置平行雙樣，同時用國家土壤標準物質(zhì)（GBW07305和GBW07302，中國地質(zhì)科學(xué)院廊坊地球物理地球化學(xué)勘查研究所提供）進行質(zhì)量控制.各元素的加標回收率范圍為84.76%～101.63%，符合重金屬分析質(zhì)量控制標準.

圖1 研究區(qū)采樣點分布Fig.1 Distribution of sample points in the study area

1.3 重金屬富集系數(shù)計算

灰塵中重金屬富集系數(shù)按照下式計算:

式中:Ri為元素富集系數(shù)；Ci為元素測定含量；Bi為對應(yīng)元素土壤背景值或土壤元素含量，i表示重金屬. 1.4 重金屬潛在生態(tài)風險

潛在生態(tài)危害指數(shù)法是瑞典學(xué)者Hakanson基于元素豐度和釋放能力原則提出的，體現(xiàn)了生物有效性和相對貢獻比例及地理空間差異等特點，是綜合反映重金屬對生態(tài)環(huán)境影響的指標，計算公式如（1）、（2）、（3）［23-25］所示.

Cd、Cr、Pb、As、Hg的毒性系數(shù)分別為30、2、5、10、40，潛在生態(tài)分級見表1.

1.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 18.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用非參數(shù)單樣本K-S檢驗方法對數(shù)據(jù)進行正態(tài)檢驗（PK-S＞0.05，表示樣本服從正態(tài)分布），對于不服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使其服從正態(tài)分布.在保證數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布的前提下，對3個采樣區(qū)域灰塵中w（Cd）、w（Pb）、w（Cr）、w（As）和w（Hg）進行差異顯著性檢驗（P＜0.05，表示具有顯著性差異）、Pearson相關(guān)性分析（P＜0.05，表示兩元素之間具有顯著性相關(guān)關(guān)系），KMO標準檢驗、Bartlett球度檢驗和主成分分析.

表1 潛在生態(tài)風險評價指標的分級Table 1 Classification criteria of the potential ecological risk index

2 結(jié)果

2.1 不同家庭積塵中重金屬的含量水平

由表2可知，經(jīng)K-S檢驗分析，A村家庭灰塵中Cd、Pb符合正態(tài)分布，Cr、Hg經(jīng)對數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布，As經(jīng)指數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布. B村家庭灰塵中Cd、Pb、Hg符合正態(tài)分布，Cr、As經(jīng)指數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布.C村家庭灰塵Cd、Cr、As、Hg符合正態(tài)分布，Pb經(jīng)指數(shù)轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布.顯著性差異分析表明，灰塵中Cd的含量A村顯著高于B村和C村（P＜0.01），C村略高于B村；Cr的含量w（A）＞ w（C）＞w（B），在A村和C村的變異程度較大，均超過100%；Pb的含量A村顯著高于B村和C村（P=0.00，0.00），B村略高于C村，在C村的變異程度為124.74%；As的含量B村顯著高于A村和C村（P=0.018，0.02），C村高于A村，在A村和B村的變異程度較大，均超過100%；Hg的含量w（A）＞w（C）＞w（B），在A村的變異程度為159.78%.從各元素的變異程度來看，除Cd在3個村家庭灰塵中的變異程度較低外，其他各元素在A村的空間差異較大.

表2 三個村莊家庭灰塵重金屬的含量Table 2 Distribution of heavy metals in household dusts

參考廣西省土壤背景值［26］，得出3個村莊家庭灰塵中Cd、Cr、Pb、As、Hg的富集程度，如表2所示.從各個元素來看，Cr和As在家庭灰塵中富集系數(shù)均小于1，Cd、Pb、Hg在家庭灰塵中均有不同程度的累積，其中Cd的累積程度最為嚴重，累積系數(shù)為158.41～226.30，其次為Pb和Hg，累積系數(shù)分別為9.16～22.14和6.17～7.86. A村Cd、Pb、Hg的累積程度最高，B村和C村較為接近.

2.2 積塵中重金屬的相關(guān)性分析

研究灰塵重金屬元素含量的相關(guān)性，可以推測各元素來源是否相同，若元素間顯著相關(guān)，說明它們出自同一來源可能性較大，既有可能出自天然源（即地球化學(xué)來源），也有可能是人類活動造成的復(fù)合污染所致［27］.由表3可知，A村家庭灰塵中，w（Cd）-w（Pb）、w（Cr）-w（Hg）、w（Cd）-w（As）、w（Pb）-w（As）均具有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.65、0.47、-0.33、-0.35，表明A村家庭灰塵中Cd和Pb、Cr和Hg可能具有相同的來源，Cd 和Pb對As的含量具有一定的影響. B村家庭灰塵中，w（Cd）-w（Pb）、w（Cd）-w（Hg）具有較好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.42、0.38，表明B村家庭灰塵中Cd、Pb和Hg可能具有相同的來源. C村家庭灰塵中各元素均不存在顯著相關(guān)關(guān)系.

表3 不同家庭灰塵中重金屬含量的相關(guān)性Table 3 Correlation coefficients for heavy metals in indoor dust

2.3 積塵中重金屬主成分分析

為進一步揭示西南礦區(qū)周邊家庭灰塵中重金屬的組成特征與其來源的內(nèi)在關(guān)系，本研究利用主成分分析法將多重數(shù)據(jù)資料進行歸一化，分析識別環(huán)境中污染物的來源.經(jīng)Bartlett球度和KMO標準對原始數(shù)據(jù)進行檢驗表明，A、B、C村不同家庭灰塵重金屬含量的MSA（偏相關(guān)系數(shù)）值分別為0.68、0.61、0.42，結(jié)合Kaiser給出的是否做主成分分析的標準，A、B村基本適合因子分析，C村MSA較小不適合.主成分分析結(jié)果如表4所示，按主成分分析的因子選取原則，A村家庭灰塵中5種重金屬共提取出2個因子（特征根大于1作為主成分因子），這2個主成分因子揭示5種重金屬的73.50%的影響因子，分別解釋了總因子的39.00%、34.49%；B村家庭灰塵中5種重金屬共提取出2個因子作為主成分因子，這2個主成分因子揭示5種重金屬的67.90%的影響因子，分別解釋了總因子的37.83%、30.07%，壓縮了A、B村家庭灰塵中重金屬含量的影響因子.如圖1所示，A村家庭灰塵中第1主成分的Cd、Pb具有較大的載荷，第2主成分家庭灰塵中的Cr、Hg具有較大的載荷；B村家庭灰塵第1主成分中的Cd、Pb、Hg具有較大的載荷，第2主成分家庭灰塵中的Cr、As具有較大的載荷.

表4 2個村莊家庭中重金屬主成分分析的總變量Table 4 Total variance of heavy metals in household dusts by PCA

2.4 灰塵中重金屬潛在生態(tài)風險評價

根據(jù)式（1）、（2）、（3）計算得到家庭灰塵的潛在生態(tài)風險系數(shù)和潛在生態(tài)風險指數(shù)（表5）.各村Cd的潛在危害指數(shù)最高，Eir分別為6789.27、4751.43、5661.08（A村、B村、C村，同下），在各村均超出極強危害水平的18倍左右；其次為Hg，Eir分別為316.26、246.98、292.84，在各村均達到了極強的生態(tài)危害程度；再次為Pb，Eir分別為110.71、54.07、45.78，在A村均達到了較強的生態(tài)危害程度，B、C村達到了中等危害水平；而As和Cr的Eir值在各村均小于40，表現(xiàn)為輕微生態(tài)危害水平.各村的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)RI值依次為A村（7221.18）＞C村（6006.45）＞B村（5061.89），參照潛在生態(tài)風險評價指標的分級（表1），各村家庭灰塵中重金屬的綜合潛在生態(tài)危害均達到了極強生態(tài)危害水平，這主要是由于各村家庭灰塵中的Cd、Pb和Hg含量嚴重超標.

圖2 家庭灰塵中重金屬的載荷Fig.2 Loading scores of heavy metals to each component in household dusts

表5 重金屬的潛在生態(tài)危害系數(shù)及生態(tài)風險指數(shù)Table 5 The potential ecological risk index of heavy metals

3 討論

3.1 家庭灰塵中重金屬的污染水平

礦石冶煉中的冶煉廢水、廢氣會向環(huán)境釋放大量的重金屬、有機物等有毒有害元素，對周邊大氣、土壤造成嚴重污染［30］.如宋書巧等［29］通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，廣西刁江流域的大廠和車河兩大礦區(qū)，造成下游160多hm2農(nóng)田被污染，被淹過的土壤中As的含量超過國家允許最大含量的28.5～41.9倍，Cd超過3.9～19.0倍，Pb超過1.57～35.2倍.本研究對我國廣西刁江流域的大廠和車河兩大礦區(qū)周邊3個村不同家庭灰塵中重金屬的研究結(jié)果同樣顯示，w（Cd）、w（Pb）和w（Hg）的含量較高，累積系數(shù)為9.16～226.30，且A村顯著高于B村和C村，B村和C村之間無顯著差異，這可能是由于A村與以采礦、選礦為主的大廠鎮(zhèn)和以冶煉業(yè)為主的車河鎮(zhèn)相距較近，而B村和C村與其相距較遠，且研究區(qū)域地貌均以山地為主.采礦、選礦以及冶煉業(yè)是造成環(huán)境重金屬污染的主要來源，且能夠通過降雨、風揚等作用向周邊地區(qū)擴散，室外灰塵/土壤對家庭灰塵重金屬水平也有一定的影響［30］.與已有研究結(jié)果相比，各村家庭灰塵Cd、Pb的濃度水平均高于日本、加拿大、澳大利亞、英國和土耳其以及我國的重慶、南寧、貴陽等城市、郊區(qū)和農(nóng)村家庭灰塵重金屬含量水平，但低于廣東電子垃圾拆解場地家庭灰塵重金屬含量水平.Cr、As和Hg的濃度水平與以上報道區(qū)域家庭灰塵重金屬的含量水平相當，這可能與研究區(qū)域室外環(huán)境重金屬的負荷、居住人群以及房屋的結(jié)構(gòu)和建筑時間有關(guān)［8，11-15，18-19］.

表6 各地區(qū)室內(nèi)灰塵中重金屬水平（mg/kg）Table 6 Levels of heavy metals in household dusts in different countries and regions （mg/kg）

3.2 灰塵中重金屬的可能來源

室內(nèi)灰塵來源復(fù)雜，可能包括人體脫落的皮膚鱗片、毛發(fā)、衣服和地毯纖維、漆片、建筑涂料、食品、化妝品以及家庭做飯和取暖所產(chǎn)生的各種顆粒物，同時還含有一定量的室外道路灰塵和車輛排放的廢氣顆粒物［31］，而汽車尾氣排放、剎車片和輪胎等汽車零部件的磨損都會排放出大量的Pb、Cd［32］.Hunt［33］、Hassan［10］等文獻研究表明室內(nèi)灰塵中重金屬主要來源室外和房屋自身，其中室外源主要為交通源和道路灰塵［10，33］.同時也有研究表明室內(nèi)灰塵Cd和Pb等重金屬主要來源于家庭內(nèi)部，如Tong［34］、Chattopadhyay［35］等研究表明家庭墻面的涂料是家庭灰塵中重金屬的一個來源，如采用黃漆涂墻是室內(nèi)灰塵中Cd、Pb、Cr的主要來源.灰塵中Hg主要來源于燃煤火力發(fā)電、焦化廠、垃圾焚燒、陶瓷和水泥等生產(chǎn)企業(yè)的排放，屬人為來源［36-37］.本研究相關(guān)性分析表明A村家庭灰塵中Cd和Pb、Cr和 Hg可能具有相同的來源，B村Cd、Pb和Hg可能具有相同的來源.主成分分析表明，第1主成分Cd、Pb、Hg具有較大的載荷.村莊附近選礦、采礦以及冶煉加工行業(yè)較為集中，調(diào)查表明鉛鋅冶煉和采選企業(yè)有15家，有色金屬冶煉和采選企業(yè)有10家（圖1），礦產(chǎn)資源主要以銻、鉛、鋅和鎘，還伴生多種重金屬，如汞、鉻、砷等，其中Pb的礦產(chǎn)資源居全國第二，Cd保有儲備量也非常巨大，使采選和冶煉企業(yè)排放的廢水、廢氣和廢渣（尾砂）中含有大量的Cd、Pb和Hg等重金屬［22］.1992年，車河和大廠礦區(qū)年廢水排放量為2500萬t左右，廢水中Cd達15.91mg/L、Pb達373.02mg/L，經(jīng)過治理后水質(zhì)已有所好轉(zhuǎn)，但因受到洪水淹泡、灌溉以及尾砂影響的土壤中重金屬等污染物含量是國家土壤環(huán)境質(zhì)量三級標準的數(shù)十倍至數(shù)百倍，污染層厚度可達100cm以上；受礦產(chǎn)資源的影響，尾砂中Cd、Pb和Hg等重金屬的含量也較高，其中Pb含量達0.50%左右，且尾砂的粒徑較小，大部分的處理方式為堆積于尾砂庫或露天堆積用植物覆蓋，以往一項監(jiān)測結(jié)果表明，大廠和車河礦區(qū)大氣總懸浮顆粒、降塵和尾砂中Cd的含量分別為583.00、47.6、30mg/kg，Pb的含量分別為2100、1860、2400mg/kg，這3種介質(zhì)中重金屬的含量具有一定的一致性［22，38-39］.研究區(qū)域冶金加工行業(yè)主要以鉛鋅礦的冶煉為主，主要采用燒結(jié)鍋—鼓風爐等傳統(tǒng)的熔煉工藝，排放的主要重金屬為Cd、Cr、Pb、As、Hg［40］.據(jù)2009年我國鉛冶煉業(yè)Cd、Pb、As、Hg等重金屬的總排放數(shù)據(jù)可知，重金屬主要存在于廢渣和煙塵中，其中Pb 83%在煙塵中，As 97%在廢渣中，Cd 95%在廢渣中，Hg 45%在煙塵中，54%在廢渣中；廢渣主要是存放于堆積庫中，定期處理［41］，在地表徑流、風揚和人類活動的作用下其向室內(nèi)灰塵的遷移量很少，而煙塵經(jīng)除塵脫硫后直接排放于大氣環(huán)境中，在風場和大氣沉降的作用下易于沉降于室內(nèi).本研究所選取的村莊坐落于刁江沿岸，位于大廠和車河礦區(qū)的下游和下風向（圖1），使Cd、Pb和Hg在室內(nèi)灰塵中的累積程度較高，且A、B村處于公路附近，機動車帶來的含Cd、Pb等重金屬的煙塵隨空氣擴散一定程度的在室內(nèi)積累［42］，據(jù)此推斷Cd、Pb、Hg主要來源于人群活動，以室外來源為主，包括采礦、選礦、冶金和機動車尾氣. 第2主成分Cr、As和Hg的載荷量較大，Cr和As的累積系數(shù)均小于1，主要以室內(nèi)來源為主.

4 結(jié)論

4.1 我國西南某礦區(qū)3個村莊家庭灰塵中w（Cd）、w（Cr）、w（Hg）為A村＞C村＞B村，w（Pb）為A村＞B村＞C村，w（As）為B村＞C村＞A村. 除Cr和As在不同家庭灰塵中富集系數(shù)小于1外，Cd、Pb、Hg在不同家庭灰塵中均有不同程度的累積，其中Cd的累積程度最為嚴重，累積系數(shù)為158.41～226.30，其次為Pb和Hg，為9.16～22.14 和6.17～7.86.

4.2 研究區(qū)域A村家庭灰塵中Cd和Pb、Cr和Hg可能具有相同的來源，B村Cd、Pb和Hg可能具有相同的來源，C村家庭灰塵中各元素均不存在顯著相關(guān)關(guān)系. 由主成分分析得出，研究區(qū)域家庭灰塵中Cd、Pb和Hg主要來源于室外環(huán)境，包括金屬的冶煉和采選以及機動車尾氣所排放的廢氣、廢渣；Cr、As和Hg主要來源于室內(nèi).

4.3 研究區(qū)域各村家庭灰塵重金屬中Cd的潛在危害指數(shù)最高，屬于極強生態(tài)危害水平，各村的綜合潛在生態(tài)危害指數(shù)RI值依次為A村（7221.18）＞C村（6006.45）＞B村（5061.89）.各村家庭灰塵中重金屬的綜合潛在生態(tài)危害均達到了極強生態(tài)危害水平.

［1］Rasmussen P E. Can metal concentrations in indoor dust be predicted from soil geochemistry？ ［J］. J. Anal. Sci. Spectrosc，2004，49:166-174.

［2］Ferreira-Baptista L， De Miguel E. Geochemistry and risk assessment of street dust in Luanda， Angola: A tropical urban environment ［J］. Atmospheric Environment， 2005，39:4501-4512.

［3］Saeedi M， Li L Y， Salmanzadeh M. Heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons:pollution and ecological risk assessment in street dust of Tehran ［J］. J Hazard Mater， 2012，227-228:9-17.

［4］Kumar M， Furuma H， Kurisu F， et al. Tracing source and distribution of heavy metals in road dust， soil and soakaway sediment through speciation and isotopic fingerprinting ［J］. Geoderma， 2013，211-212:8-17.

［5］Lu X W， Wu X， Wang Y W， et al. Risk assessment of toxic metals in street dust from a medium-sized industrial city of China ［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2014，106:154-163.

［6］李小飛，陳志彪，張永賀，等.福州市公交樞紐站地表灰塵重金屬含量、來源及其健康風險評價 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2013，26（8）: 906-912.

［7］張 云，張宇峰，胡 忻.南京不同功能區(qū)街道路面積塵重金屬污染評價與源分析 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2010，23（11）:1376-1381.

［8］Kurt-Karakus P B， Determination of heavy metals in indoor dust from Istanbul， Turkey: Estimation of the health risk ［J］. Environment International， 2012，50:47-55.

［9］Liggans G L， Nriagu J O. Lead poisoning of children in Africa， IV: Exposure to dust lead in primary schools in south-central Durban，South Africa ［J］. The Science of the Total Environment， 1998，221（2/3）:117-126.

［10］Hassan S K M. Metal concentrations and distribution in the household， stairs and entryway dust of some Egyptian homes ［J］. Atmospheric Environment， 2012，54:207-215.

［11］Yoshinaga J， Yamasaki K， Yonemura A， et al. Lead and other elements in house dust of Japanese residences-Source of lead and health risks due to metal exposure ［J］. Environmental Pollution，2014，189:223-228.

［12］Rasmussen P E， Subramanian K S， Jessiman B J. A multi-element profile of housedust in relation to exterior dust and soils in the city of Ottawa， Canada ［J］. Sci. Total Environ.， 267:125-140.

［13］Chattopadhyay G， Kin K C-P， Feitz A J. Household dust metal levels in the Sydney metropolitan area ［J］. Environ. Res.， 2003，93:301-307.

［14］Turner A， Simmonds L. Elemental concentrations and metal bioavailability in UK household dust ［J］. Sci. Total Environ.，2006，371:74-81.

［15］Pat E Rasmussen， Christine Levesque， Marc Chénier， et al. Canadian House Dust Study: Population-based concentrations，loads and loading rates of arsenic， cadmium， chromium， copper，nickel， lead， and zinc inside urban homes ［J］. Science of the Total Environment， 2013，443:520-529.

［16］Hogervorst J， Plusquin M， Vangronsveld J， et al. House dust as possible route of environmental exposure to cadmium and lead in the adult general population ［J］. Environmental Research， 2007，103:30-37.

［17］Glorennec P， Lucas J P， Mandin C， et al. French children's exposure to metals via ingestion of indoor dust， outdoor playground dust and soil: Contamination data ［J］. Environment International， 2012，45:129-134.

［18］李曉燕，謝馨潔.我國西南三市家庭灰塵重金屬水平及差異 ［J］.中國環(huán)境科學(xué)， 2013，33（2）:365-371.

［19］Zheng J， Chen K H， Yan X， et al. Heavy metals in food， housedust，and water from an e-waste recycling area in South China and the potential risk to human health ［J］. Ecotoxicology and Environmental Safety， 2013，96:205-212.

［20］Zhu Z M， Han Z X， Bi X Y， et al. The relationship between magnetic Parameters and heavy metal contents of indoor dust in e-waste recycling Impacted area， South east China ［J］. Sci.Total Environ， 2012，433:302-308.

［21］張 云，毛蔣興.礦業(yè)開發(fā)對刁江流域沿岸環(huán)境影響的初步研究［J］. 大眾科技， 2007，95（7）:99-101.

［22］宋書巧，礦山開發(fā)的環(huán)境響應(yīng)與資源環(huán)境一體化研究—以廣西刁江流域為例 ［D］. 廣州:中山大學(xué)， 2004.

［23］Hakanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control. A sedimentological approach ［J］. Water Res.， 1980，14（8）: 975-1001.

［24］李良忠，楊 彥，蔡慧敏，等.太湖流域某農(nóng)業(yè)活動區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染的風險評價 ［J］. 中國環(huán)境科學(xué)， 2013，33（S1）:60-65.

［25］胡國成，許振成，趙學(xué)敏，等.高州水庫表層沉積物重金屬污染特征及生態(tài)風險評價 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2011，24（8）:949-957.

［26］劉 錚.中國土壤微量元素 ［M］. 南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

［27］楊 彥，李良忠，于云江，等.基于統(tǒng)計分析的太湖流域某市農(nóng)業(yè)活動區(qū)重金屬污染特征及來源 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2012，25（12）:1319-1327.

［28］李海霞，張國平，李 玲，等.廣西河池銻冶煉區(qū)周邊苔蘚對大氣重金屬的記錄 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2012，25（9）:968-973.

［29］宋書巧，吳 歡，黃 釗，等.刁江沿岸土壤重金屬污染特征研究［J］. 生態(tài)環(huán)境， 2005，14（1）:34-37.

［30］Han Z X， Bi X Y， Li Z G， et al. Occurrence， speciation and bioaccessibility of lead in Chinese rural household dust and the associated health risk to children ［J］. Atmospheric Environment，2012，46:65-70.

［31］Turner A， IP K H. Bioaccessibility of metals in dust from the indoor environment: Application of a physiologically based extraction test ［J］. Environ. Sci. Technol.， 2007，41:7851-7856.

［32］劉德鴻，王發(fā)園，周文利，等.洛陽市不同功能區(qū)道路灰塵重金屬污染及潛在生態(tài)風險 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2012，33（1）:253-259.

［33］Hunt A， Johnson D L， Thornton I， et al. Apportioning the source of lead in house dust in the London Borough of Richmond，England ［J］. The Science of The Total Environment， 1993，138: 183-206.

［34］Tong S T Y， Lam K C. Home sweet home？ A case study of household dust contamination in Hong Kong ［J］.The Science of The Total Environment， 2000，256:115-23.

［35］Chattopadhyay G， Lin C-P K， Feitz A J. Household dust metal levels in the Sydney metropolitan area ［J］. Environ. Res.，2003，93:301-307.

［36］Sun G Y， Li Z G， Bi X Y， et al. Distribution， sources and health risk assessment of mercury in kindergarten dust ［J］. Atmospheric Environment， 2013，73:169-176.

［37］Wang W， Wu F Y， Zheng J S， et al. Risk assessments of PAHs and Hg exposure via settled house dust andstreet dust， linking with their correlations in human hair ［J］. Journal of Hazardous Materials， 2013，263:627-637.

［38］周 興，宋書巧.刁江流域重金屬污染土地合理利用探討 ［J］.廣西師院學(xué)報（自然科學(xué)版）， 1999，16（4）:93-97.

［39］劉永軒，黃澤春，蹇 麗，等.廣西刁江沿岸土壤As， Pb和Zn污染的分布規(guī)律差異 ［J］. 環(huán)境科學(xué)研究， 2010，23（4）:485-490.

［40］蔣繼穆.我國鉛鋅冶煉現(xiàn)狀與持續(xù)發(fā)展 ［J］. 2004，14（S1）:52-62.

［41］林星杰.鉛冶煉行業(yè)重金屬污染現(xiàn)狀及防治對策 ［J］. 有色金屬工程， 2011，4:23-27.

［42］余 濤，楊忠芳，鐘 堅，等.土壤中重金屬元素Pb、Cd地球化學(xué)行為影響因素研究 ［J］. 地學(xué)前緣， 2008，15（5）:67-73.

The pollution and potential ecological risk assessment of the heavy metals in household dusts from mineral areas.

LI Liang-zhong1， HU Guo-cheng1*， ZHANG Li-juang1， YU Yun-jiang1， CHEN Mian-biao1， XIANG Ming-deng1，HUANG Chu-shan1， HAN Qian1， CAO Zhao-jin2， Wang Qiang2， ZHONG Ge-mei3（1.South China Institutes of Environmental Sciences， Ministry of Environmental Protection， Guangzhou 510655， China；2.Institute for Environmental Health and Related Product Safety， Chinese center for disease control and prevention， Beijing 510640， China；3.Guangxi Zhuang Autonomous Region Center for Disease Prevention and Control， Nanning 530021， China）. China Environmental Science， 2015，35（4）：1230～1238

Household dust is important exposure routs of heavy metals for human health. In the present study， Cd， Cr， Pb，As and Hg in 102 household dusts from three villages around the mineral areas， Southwest of China were analyzed and assessed the potential ecological risk. The results indicated that the concentrations of heavy metals in household dusts from three villages were w（Pb）＞w（Cr）＞w（Cd）＞w（As）＞w（Hg）. Cd， Cr， Pb， As and Hg in household dusts accumulated in different degree. Cumulative coefficients of Cd， Pb and Hg in the household dusts were higher than those of Cr and As. Cd had the highest cumulative coefficient of 226.30， followed by Pb and Hg. The cumulative coefficients of Cr and As were less than 1. Correlation analysis indicated that significant correlation among Cd， Cr， Pb， As and Hg has been found in household dusts of village A and village B， respectively. However， there was no significant correlation among the heavy metals in household dusts of village C. According to principal component analysis， Cd， Pb and Hg contamination mainly from outdoor， including the metal smelting and mining as well as vehicle exhaust gas emissions， waste and so on. The potential ecological risk index indicated that comprehensive potential ecological hazards of heavy metals in household dusts of village A， B and C had reached a very strong level.

household dusts；heavy metals；contamination；potential ecological risk；southwest of China

X503.1，X826

A

1000-6923（2015）04-1230-09

李良忠（1987-），男，浙江杭州人，助理工程師，碩士，主要從事環(huán)境毒理學(xué)及環(huán)境健康研究.發(fā)表論文14篇.

2014-08-28

國家環(huán)保公益性行業(yè)科研專項（201309049）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項（PM-zx021-201407-052）

* 責任作者， 副研究員， huguocheng@scies.org