咸陽市道路灰塵重金屬污染研究

【摘要】國內(nèi)外研究結(jié)果表明，城市街道灰塵中的重金屬對人體健康構(gòu)成危害，對城市大氣環(huán)境和水環(huán)境造成污染，所以城市街道灰塵重金屬污染研究被逐漸關(guān)注。國外學(xué)者是從20世紀(jì)80年代開始對 城市街道灰塵重金屬的積累分布、粒徑效應(yīng)及其生物有效性展開了一系列研究，國內(nèi)對城市街道灰塵的研究關(guān)注起始于90年代初，研究的內(nèi)容主要包括重金屬污染特征與空間分異。

【關(guān)鍵詞】咸陽市；道路灰塵；重金屬污染

咸陽市位于關(guān)中平原中部（34.3?N、108.7?E），氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年降水量在457mm，平均氣溫約11.6℃，市區(qū)面積約68.3平方千米，城市人口92.3萬，市區(qū)人口密度為每平方公里1753人，咸陽是陜西省重要的輕工業(yè)城市，有紡織、電力、化工、電子等多個工業(yè)門類。史興民和王建輝2008年對咸陽市街道灰塵中Pb、Cu、Cd三種重金屬污染情況進行了研究，然而，其他重金屬的污染情況并不清楚。

本研究以咸陽道路灰塵為研究對象，首先檢測道路灰塵中Cu、Pb、Zn、Co、Cr、Mn、V、As、Hg和Ni的含量水平；其次分析道路灰塵中重金屬的空間分布特征；最后探討道路灰塵重金屬的污染水平。旨在為改善咸陽市人居環(huán)境提供了科學(xué)依據(jù)。

一、材料與方法

（一）樣品采集與預(yù)處理

在實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，在咸陽市區(qū)主要交通干道及十字路口布設(shè)道路灰塵樣品采樣點31個。在每個采樣點用塑料刷子和塑料簸箕清掃灰塵樣品，為保證樣品的代表性，每個灰塵樣品均由采樣點附近3～5處灰塵混合而成，每個樣品重約500g，密封在自封聚乙烯塑料樣品袋中，同時利用手持GPS定位。

樣品帶回實驗室后，在通風(fēng)、陰涼、室溫的條件下自然風(fēng)干1～2周。風(fēng)干后的樣品過1mm尼龍篩，除去樣品中的樹葉、頭發(fā)、石頭等雜質(zhì)，處理好的樣品裝入自封聚乙烯塑料樣品袋中。然后將每個樣品分成兩份，一份采用長春光學(xué)精密機械與物理研究所研制的ZM-1型振動磨研磨10s進行灰塵重金屬含量分析；另一份沒有研磨的樣品進行灰塵理化性質(zhì)分析。

（二）樣品分析

利用PHSJ-4A型pH計（上海雷磁）分析道路灰塵的pH值，利用PW2403型X-Ray熒光光譜儀（荷蘭帕納科儀器公司）分析了咸陽市道路灰塵中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V和Zn的含量。同時，利用AFS-810型雙道原子熒光光譜儀分析了灰塵中As和Hg的含量。

（三）評價方法

目前，國內(nèi)外對于城市道路灰塵中重金屬污染的評價沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法，本文采用地積累污染指數(shù)法，對咸陽市道路灰塵中的重金屬污染情況進行評價。

（四）數(shù)據(jù)處理與空間分析

測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用SPSS13.0和Excel，重金屬的空間分布采用ArcGIS9.3中的地統(tǒng)計分析模塊（反距離二次權(quán)重）。

二、結(jié)果與討論

（一）道路灰塵理化性質(zhì)

咸陽市道路灰塵的pH值范圍是7.3～10.2，平均值為8.6，呈堿性；粒徑分析表明，灰塵主要由5～50μm（28.61%）和>50μm（64.53%）的中粗顆粒組成。

（二）道路灰塵重金屬含量

咸陽市道路灰塵中Cu、Zn、Pb、Co、Cr、Mn、V、As、Hg、Ni的含量范圍分別為11.2～200.7、39.5～372.0、33.5～246.5、15.5～33.2、105.6～486.3、301.7～632.8、44.4～82.7、0.2～9.2、0.2～3.9、12.4～30.8mg/kg，平均含量分別是54.6、196.0、100.7、21.8、162.3、463.3、63.3、4.1、0.6和22.4mg/kg。與陜西省土壤背景值比較發(fā)現(xiàn)，重金屬元素的平均含量均高于陜西省土壤背景值（Mn、Ni、V和As除外），其中Hg的相對含量最高，是陜西省土壤背景值的16.6倍，Cu、Zn、Pb、Co和Cr含量的平均值是陜西省土壤背景值的2～5倍，說明灰塵中重金屬元素存在不同程度的污染。

從道路灰塵中重金屬變異系數(shù)大小來看，除Mn和V 外，其他重金屬變異系數(shù)均較大，特別是Cu、Pb、As和Hg的變異系數(shù)分別高達0.7、0.6、0.6和1.1，表明其受人為因素影響較為明顯。

（三）道路灰塵重金屬污染評價

Co的地積累污染指數(shù)范圍是-0.04～1.1，平均值為0.4，處于輕度污染水平；Cr的范圍是1.2～2.4，平均值為0.7，處于輕度污染水平；Cu的范圍是-1.5～2.6，平均值為0.5，處于輕度污染水平；Mn的范圍是-1.5～-0.4，平均值為-0.9，不存在污染；V的范圍是-1.2～-0.5，平均值為-0.7，不存在污染；As的范圍是-6.3-0.9，平均值為-2.5，不存在污染；Ni的范圍是-1.8～-0.5是，平均值為-1.0，不存在污染；Zn的范圍是-1.4～1.8，平均值為0.8，處于輕度污染水平；Pb的范圍是0.1～2.9，平均值為1.5，處于偏中度污染水平；Hg的范圍是2.1～6.4，平均值為3.3，處于偏重度污染水平。

三、結(jié)論

（1）理化分析表明，咸陽市道路灰塵的pH值為8.58，呈堿性；灰塵主要由的中粗顆粒組成。（2）含量分析表明，道路灰塵中的重金屬Cu、Zn、Pb、Co、Cr、Mn、V、As、Hg和Ni的平均含量均高于陜西省土壤背景值（Mn、Ni、V和As除外），其中Hg的相對含量最高，是陜西省土壤背景值的16.6倍。（3）空間分析表明，Pb、Zn和As主要分布在市區(qū)的西南，Co和Mn的濃度中心基本分布在市區(qū)四周，市區(qū)中心出現(xiàn)“空心效應(yīng)”，Cr主要分布在市區(qū)東南，Cu在整體上南部高于北部， V和Ni濃度的高值區(qū)在東南和西北，Hg主要集中在市區(qū)中心。（4）污染評價表明，Co、Cr、Cu、Zn為輕度污染，Mn、Ni、V、As未污染，Pb屬于偏中度污染，Hg處于偏重度污染水平。重金屬污染程度的大小順序為：Hg>Pb>Zn>Cr>Cu>Co>V>Mn>Ni>As，Hg污染最為嚴(yán)重。

參考文獻

[1]劉文婷.揚州市城區(qū)道路兩側(cè)土壤和灰塵中重金屬污染研究[D].揚州：揚州大學(xué)，2011.

作者簡介：相東（1987.01—），男，陜西咸陽人，本科，禮泉縣第二中學(xué)，研究方向：地理科學(xué)。