咸陽市道路灰塵重金屬污染研究

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

【關鍵詞】咸陽市；道路灰塵；重金屬污染

咸陽市位于關中平原中部（34.3?N、108.7?E），氣候屬于溫帶大陸性季風氣候，年降水量在457mm，平均氣溫約11.6℃，市區面積約68.3平方千米，城市人口92.3萬，市區人口密度為每平方公里1753人，咸陽是陜西省重要的輕工業城市，有紡織、電力、化工、電子等多個工業門類。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境提供了科學依據。

一、材料與方法

（一）樣品采集與預處理

在實際調研的基礎上，在咸陽市區主要交通干道及十字路口布設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、陰涼、室溫的條件下自然風干1～2周。風干后的樣品過1mm尼龍篩，除去樣品中的樹葉、頭發、石頭等雜質，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，國內外對于城市道路灰塵中重金屬污染的評價沒有統一的標準和方法，本文采用地積累污染指數法，對咸陽市道路灰塵中的重金屬污染情況進行評價。

（四）數據處理與空間分析

測試數據的統計分析采用SPSS13.0和Excel，重金屬的空間分布采用ArcGIS9.3中的地統計分析模塊（反距離二次權重）。

二、結果與討論

（一）道路灰塵理化性質

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現，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大小來看，除Mn和V 外，其他重金屬變異系數均較大，特別是Cu、Pb、As和Hg的變異系數分別高達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主要分布在市區的西南，Co和Mn的濃度中心基本分布在市區四周，市區中心出現“空心效應”，Cr主要分布在市區東南，Cu在整體上南部高于北部， V和Ni濃度的高值區在東南和西北，Hg主要集中在市區中心。（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污染最為嚴重。

參考文獻

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

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