西安市街塵中重金屬賦存形態(tài)和污染特征分析

袁宏林，張恒，李星星，李龍

西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055

西安市街塵中重金屬賦存形態(tài)和污染特征分析

袁宏林，張恒，李星星，李龍

西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055

城市街塵是重金屬等污染物質(zhì)的依附載體，居民日常活動(dòng)頻繁接觸使得污染物很容易進(jìn)入人體，對(duì)居民健康危害極大，因此街塵污染控制受到廣泛關(guān)注。為了開展街塵重金屬污染狀況及特征研究，針對(duì)西安市街塵聚集量較多的冬春季節(jié)，選擇不同路況特征的8個(gè)區(qū)域作為街塵樣品采樣點(diǎn)，運(yùn)用Tessier順序提取法對(duì)樣品中的重金屬元素進(jìn)行分步提取，采用電感耦合等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）測(cè)定了街塵中鎘（Cd）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、錳（Mn）、鐵（Fe）等6種重金屬元素的含量及賦存形態(tài)。與陜西省土壤重金屬環(huán)境背景值對(duì)比顯示：8個(gè)采樣點(diǎn)處，街塵中6種重金屬元素含量均顯著超過環(huán)境背景值，平均超出倍數(shù)分別為Cd49.6倍、Pb15.7倍、Zn8.1倍、Cu3.8倍、Mn2.5倍、Fe2.3倍。偏差分析顯示：Cd含量受采樣點(diǎn)環(huán)境影響較大，F(xiàn)e在各點(diǎn)處較為均衡，其他元素略有差異；主干路和次干路段街塵中的Cd、Pb和Zn富集較支路嚴(yán)重，瀝青路面上Cd和Cu積累高于水泥路面而Pb和Zn低于水泥路面。賦存形態(tài)分析發(fā)現(xiàn)：西安市街塵中，Cu主要以有機(jī)物結(jié)合態(tài)賦存，F(xiàn)e和Zn主要以鐵錳結(jié)合態(tài)賦存，Mn主要以鐵錳結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)賦存，Pb主要以可交換態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)賦存，Cd主要以可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)賦存。道路等級(jí)越高，其街塵重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例也越高；瀝青路面上更容易產(chǎn)生或聚集可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬。各重金屬生物有效性順序?yàn)椋篊d>Pb>Cu>Zn>Mn>Fe。

街塵；重金屬；賦存形態(tài)；地累積指數(shù)；生物有效性

城市大氣中的粉塵及顆粒物聚集后形成的街塵遍布于城市空間及地面，由于大氣粉塵及顆粒物具有吸附性，使得有毒有害物質(zhì)容易通過干濕沉降累積于街塵中（顧家偉，2014；李海燕等，2014；歐陽曉光等，2012），重金屬元素被認(rèn)為是街塵中一類危害最大的污染物（Apeagyei et al.，2011；Chen et al.，1997；Xie et al.，2001）。由于居民活動(dòng)不可避免的直接或間接接觸到街塵，使得街塵中重金屬極易通過呼吸系統(tǒng)直接進(jìn)入人體（Marcazzan et al.，2001)，對(duì)人體健康產(chǎn)生害危。另一方面，由于重金屬難降解并存在生物富集性，降雨產(chǎn)生的地表徑流沖刷街塵使得重金屬進(jìn)入地表水體生態(tài)系統(tǒng)，最終通過食物鏈進(jìn)入人體（黃文等，2015)，在人體內(nèi)積累到一定程度后將對(duì)人體細(xì)胞產(chǎn)生明顯毒害作用。因此，關(guān)于街塵污染物的研究受到廣泛關(guān)注。

已有研究表明，街塵是重金屬污染物的主要載體和地表徑流中重金屬的主要來源（袁宏林等，2014），而重金屬賦存形態(tài)狀況受荒井狀況（工業(yè)狀況、人類活動(dòng)、氣候狀況等）的影響（陳志凡等，2012；劉勇等，2011；王利軍等，2011；張磊等，2005），因此本文針對(duì)街塵中重金屬賦存形態(tài)和污染特征開展研究。鑒于西安市地處關(guān)中盆地，地形特點(diǎn)不利于大氣顆粒物的擴(kuò)散和稀釋，冬季和春季降雨量偏少不利于地面街塵的流失，因此以西安市春冬季街塵為對(duì)象，系統(tǒng)分析了街塵中重金屬元素的含量及賦存形態(tài)特征，旨在為街塵重金屬污染控制及改善城市居住環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

1.1.1 采樣點(diǎn)布設(shè)

結(jié)合城市布局，根據(jù)道路等級(jí)、路面狀況、交通量及區(qū)域功能等因素，在西安市主城區(qū)選擇8處不同路況特點(diǎn)的城市區(qū)域作為街塵采樣點(diǎn)，見圖 1所示，各采樣點(diǎn)的基本特征如表 1，基本代表了西安市區(qū)不同區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)及道路情況。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of sampling sites

1.1.2 采樣方法

2014年10月至2015年3月間，每隔15 d左右采集街塵樣品一次，共采集10次得到80個(gè)街塵樣品。采樣時(shí)在每個(gè)采樣點(diǎn)周圍一定范圍內(nèi)分散收集多處街塵進(jìn)行混勻，棄除大塊雜質(zhì)，保留較細(xì)粉塵放入采樣袋中。將采集到的樣品及時(shí)送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理和測(cè)定分析。

1.2 樣品處理及測(cè)定方法

1.2.1 使用儀器及藥品

實(shí)驗(yàn)儀器：DRC-e型電感耦合等離子質(zhì)譜儀（PerkinElmer公司），恒溫震蕩器，低溫高速離心機(jī)，恒溫水浴鍋，恒溫烘箱，100 mL蒸發(fā)皿，聚乙烯離心管和容量瓶等。

主要藥品：高純氬氣（純度不低于99.996%)，銅、鉛、鋅、鐵、錳、隔標(biāo)準(zhǔn)溶液（濃度均為1000 μL·mL-1，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心提供），超純水（電阻率18.2 MΩ·cm），冰乙酸（優(yōu)級(jí)純），鹽酸羥胺（優(yōu)級(jí)純），雙氧水（優(yōu)級(jí)純），硝酸（優(yōu)級(jí)純），鹽酸（優(yōu)級(jí)純），高氯酸（優(yōu)級(jí)純）等。

1.2.2 樣品預(yù)處理

街塵粒徑對(duì)污染物濃度及其遷移影響較大，有研究認(rèn)為（Zhu et al.，2008；何小艷等，2013），重金屬主要集中在較小粒徑的街塵中，在粒徑<105 μm的微粒中重金屬含量所占比例較高。因此將現(xiàn)場(chǎng)采集的街塵放入恒溫烘箱（105 ℃）烘干至恒重，再用150目篩網(wǎng)篩選出粒徑<105 μm的微粒作為測(cè)定分析用街塵樣品。由于重金屬有多種賦存形態(tài)（Wang et al.，2011；陳東東等，2014），為了提取不同形態(tài)（可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)杷猁}態(tài)）的重金屬，采用Tessier五步順序提取法對(duì)樣品進(jìn)行分步提取，利用高速冷凍離心機(jī)（保持 4 ℃的條件下 4000 r·min-1離心20 min）快速固液分離。分步提取操作方法如下：

第一步：稱取篩后街塵樣品1 g裝入50 mL帶蓋離心管中，再加入 30 mL濃度為 1 mol·L-1的MgCl2溶液（pH=7.0），(25±1) ℃恒溫水浴振蕩1 h后離心20 min，取上清液過0.22 μm濾膜用于可交換態(tài)重金屬測(cè)定。

第二步：用超純水洗滌第一步的殘?jiān)x心棄去洗液，再加入 30 mL濃度為 1 mol·L-1的CH3COONa溶液（pH=5.0），(25±1) ℃恒溫水浴振蕩6 h后離心20 min，取上清液過0.22 μm濾膜用于碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬測(cè)定。

第三步：用超純水洗滌第二步的殘?jiān)x心棄去洗液，再加入40 mL濃度為0.04 mol·L-1的NH2OH·HCl溶液（HAc體積分?jǐn)?shù)為25%），(96±3) ℃恒溫水浴振蕩4 h后離心20 min，取上清液過0.22 μm濾膜用于鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)重金屬測(cè)定。

第四步：用超純水洗滌第三步的殘?jiān)x心棄去洗液，再加入3 mL濃度為0.01 mol·L-1的稀HNO3和5 mL濃度為30%的H2O2，用濃HNO3校正pH至2.0，(85±2) ℃恒溫水浴振蕩2 h后再加入5 mL濃度 30%的 H2O2并調(diào)節(jié) pH至 2.0，然后置于(85±2) ℃恒溫水浴間斷振蕩加熱 2 h，再冷卻至(25±1) ℃后加入 5 mL含 3.2 mol·L-1醋酸銨（含HNO3體積分?jǐn)?shù)為20%）、加超純水稀釋至25 mL、連續(xù)振蕩30 min后離心20 min，取上清液過0.22 μm濾膜用于有機(jī)物結(jié)合態(tài)重金屬測(cè)定。

第五步：用超純水洗滌第四步的殘?jiān)x心棄去洗液，再將殘?jiān)浦鳞釄宀⒓尤?0 mL濃HNO3、10 mL濃HCl、5 mL濃HClO4，置于電熱板上100 ℃下加熱1 h，再設(shè)置電熱板溫度為250 ℃后保持溫度直至殘?jiān)耆舾桑蝗缓蠹尤? mL濃HNO3、5 mL濃HCl、2.5 mL濃HClO4，保持250 ℃直至殘?jiān)舾桑徽舾蓺堅(jiān)?0 mL 5%的HNO3溶解，經(jīng)離心后取上清液過0.22 μm濾膜用于殘?jiān)鼞B(tài)重金屬測(cè)定。

表1 采樣點(diǎn)特征描述Table 1 The situation of sampling points

1.2.3 重金屬測(cè)定

將Tessier五步順序提取法得到5類預(yù)處理樣品溶液稀釋后，用電感耦合等離子質(zhì)譜儀檢測(cè)其中的銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉛（Pb）、鎘（Cd）等6種重金屬元素含量。為了驗(yàn)證測(cè)定過程的正確性，實(shí)驗(yàn)過程中，將已知重金屬含量的土壤標(biāo)準(zhǔn)物（GSS-1）及試劑空白樣進(jìn)行平行測(cè)定，用內(nèi)標(biāo)法校正溶液中重金屬離子含量，控制土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中重金屬回收率在90%～110%、樣品重復(fù)之間相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于10%。

2 測(cè)定結(jié)果與討論

2.1 街塵中重金屬含量水平

2014年10月至2015年3月間共采集街塵樣品10次，測(cè)定出的8個(gè)采樣點(diǎn)處6種重金屬含量的平均值見表 2。從測(cè)定結(jié)果看，各個(gè)采樣點(diǎn)處街塵中均含有重金屬元素，其中鐵含量最高，達(dá)到68665.02～76027.50 μg·g-1；其次為錳（1243.72～1603.59 μg·g-1）、鋅（480.24～732.11 μg·g-1）、鉛（252.61～434.84 μg·g-1）；含量較少的是銅（63.38～103.18 μg·g-1）和鎘（2.90～5.51 μg·g-1）。這說明重金屬普遍存在于街塵中。各個(gè)采樣點(diǎn)處 6種重金屬含量的變異系數(shù)依次為：Cd（0.27）、Cu（0.17）、Pb（0.16）、Zn（0.15）、Mn（0.1）、Fe（0.03），說明鐵在城區(qū)街塵中分布較為均衡，而鎘受采樣點(diǎn)位置不同影響較大，其他指標(biāo)也因采樣點(diǎn)不同存在差異。

表2 各采樣點(diǎn)處街塵中重金屬的平均含量Table 2 The average content of heavy metals in urban street dust of each sampling site

陜西省土壤重金屬的環(huán)境背景值中鐵、錳、鋅、鉛、銅、鎘的背景含量分別為 31.50 mg·g-1、557 μg·g-1、69.4 μg·g-1、21.4 μg·g-1、21.4 μg·g-1、0.09 μg·g-1（國(guó)家環(huán)境保護(hù)局和中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，1990），8個(gè)采樣點(diǎn)處的6種重金屬實(shí)測(cè)值的平均值均超過環(huán)境背景值，超出倍數(shù)見圖2所示。其中，Cd超過環(huán)境背景值最大，達(dá)到32～61倍、均值為49.6倍，其次是鉛（15.7倍）、鋅（8.1倍）、銅（3.8倍）、錳（2.5倍）、鐵（2.3倍），說明西安市區(qū)街塵對(duì)重金屬的富集明顯，尤其對(duì)鎘、鉛、鋅的累積最為顯著。

圖2 重金屬實(shí)測(cè)值超過環(huán)境背景值的倍數(shù)Fig. 2 Times ofactual measure valuesmore than soil element background values

2.2 采樣點(diǎn)特征對(duì)重金屬含量的影響

為了分析采樣點(diǎn)特征因素對(duì)街塵重金屬富集量的影響，將8個(gè)采樣點(diǎn)按照道路等級(jí)（主干路、次干路、支路）、路面材質(zhì)（瀝青路面、水泥路面）、交通量（人多車多、行車多、行人多）分類，分別計(jì)算出街塵中各種重金屬含量超出背景值倍數(shù)，按道路等級(jí)、路面材質(zhì)、交通量因素繪制重金屬超出環(huán)境背景值的對(duì)比圖（見圖3）。

結(jié)果顯示：主干路和次干路段Cd、Pb、Zn超出倍數(shù)較支路要多，其他元素受道路等級(jí)影響不大（圖3a）；瀝青路面上Cd和Cu積累高于水泥路面、Pb和Zn低于水泥路面，其他元素受路面材質(zhì)影響不大（圖3b）；車流量大的路段Cd、Pb較多，人流量對(duì)重金屬的貢獻(xiàn)不如車流量（圖3c）。Cd、Pb、Zn超過環(huán)境背景值最多，顯然與采樣點(diǎn)的環(huán)境因素有關(guān)，說明道路等級(jí)、路面材質(zhì)、機(jī)動(dòng)車流量是城市街塵中重金屬尤其是Cd和Pb積累的主要因素。車流量較大的瀝青路段，車輛尾氣排放、輪胎磨損、漏油等因素都是增加道路街塵中的重金屬積累的原因，這與國(guó)內(nèi)外大多數(shù)研究的結(jié)論基本吻合（Hu et al.，2011；李如忠等，2011；劉德鴻等，2012；劉玉燕等，2009；史貴濤等，2007)。

2.3 街塵中重金屬賦存形態(tài)特征

采用Tissier多級(jí)提取法對(duì)樣品中的6種重金屬元素的5種賦存形態(tài)（可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)）進(jìn)行

了劃分測(cè)定，6種重金屬的各種形態(tài)占其總量的比例見表3。

圖3 采樣點(diǎn)特征對(duì)街塵中重金屬含量的影響Fig. 3 The influence of road factors on heavy metal contents in street dust

表3 街塵中重金屬元素賦存形態(tài)比例分布Table 3 Percentages of heavy metals in each element in street dust

由于可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)一般容易受到環(huán)境的影響，并與環(huán)境中的重金屬互相轉(zhuǎn)化，生物有效性明顯，而鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)重金屬的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境影響較小，常以重金屬元素的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)與其總量的比值來表征該元素可被生物體吸收及積累并產(chǎn)生毒性危害的程度（Noll，2003）。表3中顯示，6種重金屬元素中，街塵中可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量占其總量比例最高的是鎘（62%），其次是鉛（33%）、銅（28%）、鋅（27%）、錳（14%）、鐵（12%），說明6種重金屬元素的生物有效性順序?yàn)椋篊d>Pb>Cu>Zn>Mn>Fe。

由于外源污染易于使重金屬轉(zhuǎn)化為具有活性賦存形態(tài)，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量相對(duì)較高，而殘?jiān)鼞B(tài)含量相對(duì)降低（關(guān)天霞等，2011），表3中顯示出Pb、Cd、Cu、Zn的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例較高，說明這些重金屬主要來源于外源污染，包括汽車輪胎的機(jī)械磨耗、潤(rùn)滑油泄露、路面下墊面類型、交通流量、區(qū)域職能、人為活動(dòng)、工業(yè)生產(chǎn)等（余新安等，2008）。

綜合考慮重金屬含量超過環(huán)境背景值倍數(shù)及可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)所占比例，表明在西安市街塵中，鎘、鉛、鋅、銅4種元素不僅累積量較多、而且更容易進(jìn)入人體，將對(duì)居民健康產(chǎn)生較大危害，是城市區(qū)域重金屬污染控制的主要對(duì)象。

2.4 采樣點(diǎn)特征對(duì)街塵中重金屬賦存形態(tài)的影響

為了分析采樣點(diǎn)特征對(duì)街塵中重金屬賦存形

態(tài)的影響，將可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)歸類為不穩(wěn)定態(tài)，將鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)歸類為穩(wěn)定態(tài)，以道路等級(jí)（主干路、次干路、支路）、路面材質(zhì)（瀝青路面、水泥路面）、交通量（人多車多、行車多、行人多）等作為影響因素，分別計(jì)算不同因素下各種重金屬元素的不穩(wěn)定態(tài)和穩(wěn)定態(tài)含量占該元素總含量的比例，結(jié)果見圖4。

圖4 采樣點(diǎn)特征對(duì)重金屬形態(tài)的影響Fig. 4 The influence of characteristics of sampling spot to heavy metals instreet dust

圖4顯示，（1）依照主干路、次干路、支路順序，Cu、Zn、Mn、Fe的不穩(wěn)定態(tài)比例依次降低；Cd在主干路和次干路的不穩(wěn)定態(tài)比例幾乎相當(dāng)、且都大于支路；而Pb的形態(tài)比例受道路等級(jí)

影響不明顯。（2）瀝青路面街塵重金屬的不穩(wěn)定態(tài)比例普遍高于水泥路面，其中 Cu、Zn尤為顯著、而 Cd不明顯。（3）無論車流量和人流量如何，街塵中重金屬不穩(wěn)定態(tài)和穩(wěn)定態(tài)的比例差異不大。

以上結(jié)果表明，道路等級(jí)影響街塵重金屬的賦存形態(tài)，道路等級(jí)越高，其街塵重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例越高；路面材質(zhì)同樣影響街塵重金屬的賦存形態(tài)，瀝青路面上更容易產(chǎn)生或聚集可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬；車流量和人流量的密集程度對(duì)街塵重金屬形態(tài)的影響不顯著。因此可以認(rèn)為采用瀝青路面的高等級(jí)路段（主干路和次干路）上，街塵中重金屬的不穩(wěn)定態(tài)比例更高，這些路段街塵重金屬對(duì)人體健康危害更大。

3 結(jié)論

（1）西安市街塵重金屬富集明顯。鎘、鉛、鋅、銅、錳、鐵超過環(huán)境背景值的倍數(shù)分別到達(dá)49.6倍、15.7倍、8.1倍、3.8倍、2.5倍、2.3倍；道路等級(jí)和路面材質(zhì)是影響重金屬富集的主要因素，Cd、Pb、Zn更容易在主干路和次干路段積累，Cd和Cu容易在瀝青路面上積累、Pb和Zn容易在水泥路面積累，而Mn和Fe在不同采樣點(diǎn)處較為均勻。

（2）道路等級(jí)和路面材質(zhì)也影響街塵重金屬的形態(tài)。道路等級(jí)越高，街塵重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)比例也越高；瀝青路面上更容易產(chǎn)生或聚集可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬。

（3）西安市街塵中，Cd主要以可交換態(tài)及碳酸鹽結(jié)合態(tài)賦存，Pb主要以可交換態(tài)和鐵錳結(jié)合態(tài)賦存，Cu主要以有機(jī)物結(jié)合態(tài)賦存，F(xiàn)e和Zn主要以鐵錳結(jié)合態(tài)賦存，Mn主要以鐵錳結(jié)合態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)賦存；6種重金屬的生物有效性順序?yàn)椋篊d>Pb>Cu>Zn>Mn>Fe。雖然街塵中Fe和Mn的含量水平較高、Cd和Pb的含量水平較低，但是由于賦存形態(tài)的差異造成Cd、Pb、Cu的危害更大，是今后對(duì)街塵重金屬防治的重點(diǎn)。

APEAGYEI E, BANK M S, SPENGLER J D. 2011. Distribution of heavy metals in road dust along an urban-rural gradient in Massachusetts [J]. Atmospheric Environment, 45(13): 2310-2323.

CHEN T B, WONG J W, ZHOU H Y, et al. 1997. Assessment of trace metal distribution and contamination in surface soils of Hong Kong [J]. Environmental Pollution, 96(1): 61-68.

HU X, ZHANG Y, LUO J, et al. 2011. Bioaccessibility and health risk of arsenic, mercury and other metals in urban street dusts from a mega-city, Nanjing, China [J]. Environmental Pollution, 159(5): 1215-1221.

MARCAZZAN G M, VACCARO S, VALLI G, et al. 2001. Characterisation of PM10 and PM2.5 particulate matter in the ambient air of Milan (Italy) [J]. Atmospheric Environment, 35(27): 4639-4650.

NOLL M R. 2003. Trace Elements in Terrestrial Environments: Biogeochemistry, Bioavailability, and Risks of Metals, 2nd Edition [J]. Journal of Environmental Quality, 32(1): 374.

WANG Z W, NAN Z R, WANG S L, et al. 2011. Accumulation and distribution of cadmium and lead in wheat (Triticumaestivum L.) grown in contaminated soils from the oasis, north-west China [J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 91(2): 377-384.

XIE S, DEARING J A, BOYLE J F, et al. 2001. Association between magnetic properties and element concentrations of Liverpool street dust and its implications [J]. Journal of Applied Geophysics, 48(2): 83-92.

ZHU W, BIAN B, LEI L. 2008. Heavy metal contamination of road-deposited sediments in a medium size city of China [J]. Environmental Monitoring and Assessment, 147(1-3): 171-181.

陳東東, 童士唐. 2014. 2種分步浸提方法對(duì)土壤中Cr形態(tài)提取效果的比較[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 8(9): 4022-4026.

陳志凡, 王巖松, 段海靜, 等. 2012. 開封黑崗口引黃灌區(qū)稻麥輪作下農(nóng)田土壤剖面重金屬分布特征[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 20(4): 480-487.

顧家偉. 2014. 我國(guó)城市街塵重金屬污染研究進(jìn)展與趨勢(shì)[J]. 地球與環(huán)境, 42(5): 695-701.

關(guān)天霞, 何紅波, 張旭東, 等. 2011. 土壤中重金屬元素形態(tài)分析方法及形態(tài)分布的影響因素[J]. 土壤通報(bào), 42(2): 503-512

國(guó)家環(huán)境保護(hù)局, 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站. 1990. 中國(guó)土壤元素背景值[M].北京: 中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社: 87-90.

何小艷, 顧培, 李敘勇, 等. 2013. 北京市城鄉(xiāng)環(huán)境梯度下街塵中重金屬污染特征[J]. 環(huán)境科學(xué), 34(1): 357-363.

黃文, 張玉龍, 李海燕, 等. 2015. 東江流域水環(huán)境中顆粒態(tài)和膠體態(tài)金屬元素的分布和來源[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 35(1): 101-107.

李海燕, 石安邦. 2014. 城市地表顆粒物重金屬分布特征及其影響因素分析[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 23(11): 1852-1860.

李如忠, 周愛佳, 童芳, 等. 2011. 合肥市城區(qū)地表灰塵重金屬分布特征及環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué), 32(9): 2661-2668.

劉德鴻, 王發(fā)園, 周文利, 等. 2012. 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(fēng)險(xiǎn)[J]. 環(huán)境科學(xué), 33(1): 253-259.

劉勇, 岳玲玲, 李晉昌. 2011. 太原市土壤重金屬污染及其潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 31(6): 1285-1293.

劉玉燕, 劉浩峰, 劉敏. 2009. 烏魯木齊市地表灰塵重金屬含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)[J]. 干旱區(qū)研究, 26(5): 750-754.

歐陽曉光, 郭芬. 2012. 城市垃圾焚燒煙氣中重金屬的源項(xiàng)解析和干沉降影響研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 37(12): 64-67.

史貴濤, 陳振樓, 許世遠(yuǎn), 等. 2007. 上海城市公園土壤及灰塵中重金屬污染特征[J]. 環(huán)境科學(xué), 28(2): 238-242.

王利軍, 盧新衛(wèi), 雷凱, 等. 2011. 寶雞市街塵重金屬元素含量、來源及形態(tài)特征[J]. 環(huán)境科學(xué), 32(8): 2470-2476.

余新安, 翁煥新, 張興茂, 等. 2008. 大氣顆粒物中微量營(yíng)養(yǎng)元素Fe、Mn和Cu的來源與沉降[J]. 海洋科學(xué), 32(3): 44-48.

袁宏林, 鄭鵬, 李星宇, 等. 2014. 西安市不同下墊面路面徑流雨水中重金屬的四季污染特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 23(7): 1170-1174.

張磊, 宋鳳斌. 2005. 土壤吸附重金屬的影響因素研究現(xiàn)狀及展望[J].土壤通報(bào), 36(4): 628-631.

Chemical Forms and Pollution Characteristics of Heavy Metals in Urban Street Dust of Xi’an, China

YUAN Honglin, ZHANG Heng, LI Xingxing, LI Long
Xi'an University of Architecture and Technology Environmental and Municipal Engineering College, Xi’an 710055, China

Urban street dust is the dependent carrier of heavy metals and other contaminants, and residents’ frequent contact with contaminants in daily activities make them easily enter the human body, which is of great harm to the health of residents, so street dust pollution control has attracted widespread attention. In order to study the status and distribution of heavy metal contamination of street dust, eight regions with different road surface characteristics were selected as street dust sampling points in winter and spring when street dust gathers abundantly in Xi’an. Tessier sequential extraction was used to extract the heavy metals in the sample, and ICP-MS was used to measure the content of Cu, Zn, Fe, Mn, Pb and Cd in street dust in different forms. The contrast with environmental background values of heavy metals in the soil in Shaanxi Province shows that the content of the six heavy metal elements in the street dust of all eight sampling points significantly exceeds background values, respectively 3.8, 8.1, 2.3, 2.5, 15.7 and 49.6 times, and the gathering of Cd, Pb and Zn in the dust of trunk and secondary streets is severer than branches. According to deviation analysis：the content of cadmium at each point had a greater influence on the environment, iron at each point is relatively balanced, other elements are slightly different at each point. The accumulation of Cd and Cu on the asphalt road surface is higher than concrete road surface, while that of Pb and Zn is lower. According to the occurrence form analysis, Cu in the street dust of Xi'an is mainly in the organic bound form; Fe and Zn is mainly in the ferro-manganese bound form; Mn exists in the ferro-manganese bound form and organic bound form; Pb mainly exists in the exchangeable form and ferro-manganese bound form; Cd mainly exists in the exchangeable form and carbonate bound form. The higher the street grade, the larger the proportion of exchangeable form and carbonate bound form of heavy metals. The asphalt road surface is more prone to production or accumulation of exchangeable form and carbonate bound heavy metals. Bioavailability of heavy metals is Cd>Pb>Cu>Zn>Mn>Fe.

Urban street dust; Heavy metals; Combined Forms; Bioavailability

10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.10.014

X14

A

1674-5906（2015）10-1682-07

袁宏林，張恒，李星星，李龍. 西安市街塵中重金屬賦存形態(tài)和污染特征分析[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2015, 24(10): 1682-1688.

YUAN Honglin, ZHANG Heng, LI Xingxing, LI Long. Chemical Forms and Pollution Characteristics of Heavy Metals in Urban Street Dust of Xi’an, China [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(10): 1682-1688.

國(guó)家水體污染控制與治理重大專項(xiàng)子課題（2009ZX07318-008-004）

袁宏林（1965年生），男，教授，博士，從事水體污染控制技術(shù)與理論研究。E-mail: hlyuan@xauat.edu.cn

2015-07-04