咸阳市道路灰尘重金属污染研究

【摘要】国内外研究结果表明，城市街道灰尘中的重金属对人体健康构成危害，对城市大气环境和水环境造成污染，所以城市街道灰尘重金属污染研究被逐渐关注。国外学者是从20世纪80年代开始对 城市街道灰尘重金属的积累分布、粒径效应及其生物有效性展开了一系列研究，国内对城市街道灰尘的研究关注起始于90年代初，研究的内容主要包括重金属污染特征与空间分异。

【关键词】咸阳市；道路灰尘；重金属污染

咸阳市位于关中平原中部（34.3?N、108.7?E），气候属于温带大陆性季风气候，年降水量在457mm，平均气温约11.6℃，市区面积约68.3平方千米，城市人口92.3万，市区人口密度为每平方公里1753人，咸阳是陕西省重要的轻工业城市，有纺织、电力、化工、电子等多个工业门类。史兴民和王建辉2008年对咸阳市街道灰尘中Pb、Cu、Cd三种重金属污染情况进行了研究，然而，其他重金属的污染情况并不清楚。

本研究以咸阳道路灰尘为研究对象，首先检测道路灰尘中Cu、Pb、Zn、Co、Cr、Mn、V、As、Hg和Ni的含量水平；其次分析道路灰尘中重金属的空间分布特征；最后探讨道路灰尘重金属的污染水平。旨在为改善咸阳市人居环境提供了科学依据。

一、材料与方法

（一）样品采集与预处理

在实际调研的基础上，在咸阳市区主要交通干道及十字路口布设道路灰尘样品采样点31个。在每个采样点用塑料刷子和塑料簸箕清扫灰尘样品，为保证样品的代表性，每个灰尘样品均由采样点附近3～5处灰尘混合而成，每个样品重约500g，密封在自封聚乙烯塑料样品袋中，同时利用手持GPS定位。

样品带回实验室后，在通风、阴凉、室温的条件下自然风干1～2周。风干后的样品过1mm尼龙筛，除去样品中的树叶、头发、石头等杂质，处理好的样品装入自封聚乙烯塑料样品袋中。然后将每个样品分成两份，一份采用长春光学精密机械与物理研究所研制的ZM-1型振动磨研磨10s进行灰尘重金属含量分析；另一份没有研磨的样品进行灰尘理化性质分析。

（二）样品分析

利用PHSJ-4A型pH计（上海雷磁）分析道路灰尘的pH值，利用PW2403型X-Ray荧光光谱仪（荷兰帕纳科仪器公司）分析了咸阳市道路灰尘中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、V和Zn的含量。同时，利用AFS-810型双道原子荧光光谱仪分析了灰尘中As和Hg的含量。

（三）评价方法

目前，国内外对于城市道路灰尘中重金属污染的评价没有统一的标准和方法，本文采用地积累污染指数法，对咸阳市道路灰尘中的重金属污染情况进行评价。

（四）数据处理与空间分析

测试数据的统计分析采用SPSS13.0和Excel，重金属的空间分布采用ArcGIS9.3中的地统计分析模块（反距离二次权重）。

二、结果与讨论

（一）道路灰尘理化性质

咸阳市道路灰尘的pH值范围是7.3～10.2，平均值为8.6，呈碱性；粒径分析表明，灰尘主要由5～50μm（28.61%）和>50μm（64.53%）的中粗颗粒组成。

（二）道路灰塵重金属含量

咸阳市道路灰尘中Cu、Zn、Pb、Co、Cr、Mn、V、As、Hg、Ni的含量范围分别为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，平均含量分别是54.6、196.0、100.7、21.8、162.3、463.3、63.3、4.1、0.6和22.4mg/kg。与陕西省土壤背景值比较发现，重金属元素的平均含量均高于陕西省土壤背景值（Mn、Ni、V和As除外），其中Hg的相对含量最高，是陕西省土壤背景值的16.6倍，Cu、Zn、Pb、Co和Cr含量的平均值是陕西省土壤背景值的2～5倍，说明灰尘中重金属元素存在不同程度的污染。

从道路灰尘中重金属变异系数大小来看，除Mn和V 外，其他重金属变异系数均较大，特别是Cu、Pb、As和Hg的变异系数分别高达0.7、0.6、0.6和1.1，表明其受人为因素影响较为明显。

（三）道路灰尘重金属污染评价

Co的地积累污染指数范围是-0.04～1.1，平均值为0.4，处于轻度污染水平；Cr的范围是1.2～2.4，平均值为0.7，处于轻度污染水平；Cu的范围是-1.5～2.6，平均值为0.5，处于轻度污染水平；Mn的范围是-1.5～-0.4，平均值为-0.9，不存在污染；V的范围是-1.2～-0.5，平均值为-0.7，不存在污染；As的范围是-6.3-0.9，平均值为-2.5，不存在污染；Ni的范围是-1.8～-0.5是，平均值为-1.0，不存在污染；Zn的范围是-1.4～1.8，平均值为0.8，处于轻度污染水平；Pb的范围是0.1～2.9，平均值为1.5，处于偏中度污染水平；Hg的范围是2.1～6.4，平均值为3.3，处于偏重度污染水平。

三、结论

（1）理化分析表明，咸阳市道路灰尘的pH值为8.58，呈碱性；灰尘主要由的中粗颗粒组成。（2）含量分析表明，道路灰尘中的重金属Cu、Zn、Pb、Co、Cr、Mn、V、As、Hg和Ni的平均含量均高于陕西省土壤背景值（Mn、Ni、V和As除外），其中Hg的相对含量最高，是陕西省土壤背景值的16.6倍。（3）空间分析表明，Pb、Zn和As主要分布在市区的西南，Co和Mn的浓度中心基本分布在市区四周，市区中心出现“空心效应”，Cr主要分布在市区东南，Cu在整体上南部高于北部， V和Ni浓度的高值区在东南和西北，Hg主要集中在市区中心。（4）污染评价表明，Co、Cr、Cu、Zn为轻度污染，Mn、Ni、V、As未污染，Pb属于偏中度污染，Hg处于偏重度污染水平。重金属污染程度的大小顺序为：Hg>Pb>Zn>Cr>Cu>Co>V>Mn>Ni>As，Hg污染最为严重。

参考文献

[1]刘文婷.扬州市城区道路两侧土壤和灰尘中重金属污染研究[D].扬州：扬州大学，2011.

作者简介：相东（1987.01—），男，陕西咸阳人，本科，礼泉县第二中学，研究方向：地理科学。