西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的污染評(píng)價(jià)及其來(lái)源識(shí)別

田東凡, 盧新衛(wèi), 景一鳴, 張 蒙, 羅 潤(rùn)

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710119)

西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的污染評(píng)價(jià)及其來(lái)源識(shí)別

田東凡, 盧新衛(wèi), 景一鳴, 張 蒙, 羅 潤(rùn)

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710119)

[目的] 研究西安市長(zhǎng)途汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的主要成分、可能來(lái)源及其污染水平,為改善汽車(chē)站內(nèi)及周邊環(huán)境現(xiàn)狀提供科學(xué)依據(jù)。[方法] 利用X-Ray熒光光譜儀對(duì)西安市內(nèi)20個(gè)具有代表性的汽車(chē)站地表灰塵中Cu,Mn,Ni,Pb,V和Zn的元素含量進(jìn)行分析,采用地積累指數(shù)法及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)灰塵重金屬的污染水平及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),利用主成分分析。聚類(lèi)分析等方法來(lái)研究城市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的主要成分及其可能來(lái)源。[結(jié)果] Cu,Pb,Zn均在不同程度上超過(guò)陜西省土壤背景值,其含量的平均值分別為36.3,107.7,113.5 mg/kg。地積累指數(shù)法評(píng)價(jià)表明,除Pb為中度污染以外,其余元素均為無(wú)污染;潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法表明,西安汽車(chē)站地表灰塵中的重金屬元素處于中等污染水平,具有中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。[結(jié)論] Cu,Mn和Ni主要來(lái)自于自然源和交通源,Pb和Zn主要來(lái)自汽車(chē)尾氣的排放及零部件的磨損,V則主要來(lái)自于自然源。

汽車(chē)站; 地表灰塵; 重金屬; 多元統(tǒng)計(jì)分析; 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

文獻(xiàn)參數(shù)： 田東凡，盧新衛(wèi)，景一鳴，等.西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的污染評(píng)價(jià)及其來(lái)源識(shí)別[J].水土保持通報(bào)，2017,37(1)：034-038.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.006； Tian Dongfan, Lu Xinwei, Jing Yiming, et al. Assessment of heavy metal pollution and source identification in surface dust at urban coach stations in Xi’an City[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：034-038.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.006

城市灰塵主要是指附著、淀積于人工鋪地(道路、橋面、街道、廣場(chǎng))及地面附著物、建筑物的裸露面上，未被固化粘結(jié)，且易于被地表徑流、雨水及大氣帶動(dòng)、運(yùn)移和飄浮的粒徑小于20目(<0.840 mm) 的固體顆粒物[1]?；覊m中常常積累了大量對(duì)人體有毒有害的物質(zhì)(如重金屬、多環(huán)芳烴等)[2-4]，其在風(fēng)力、降水、機(jī)動(dòng)車(chē)和人群活動(dòng)等條件影響下，可重新發(fā)生移動(dòng)，也可通過(guò)呼吸道直接進(jìn)入人體內(nèi)，對(duì)生態(tài)環(huán)境以及居民身體健康造成嚴(yán)重危害。

由于汽車(chē)的大量普及，城市的大規(guī)模發(fā)展以及第二產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了一系列有毒有害的污染物，重金屬污染尤為嚴(yán)重[5-6]。自1975年Day等[7]開(kāi)始研究城市灰塵以來(lái)，世界各地相繼開(kāi)展了一系列的城市灰塵污染研究，涉及到灰塵中重金屬的含量、形態(tài)、來(lái)源及健康風(fēng)險(xiǎn)等內(nèi)容。重金屬因具有持久性和難降解性，被稱(chēng)為“化學(xué)定時(shí)炸彈”[8]。由于其累積效應(yīng)明顯，重金屬的環(huán)境危害較大。

隨著中國(guó)城市化水平的不斷提高，城市地表灰塵的來(lái)源變得越來(lái)越復(fù)雜多樣，其主要來(lái)源之一即為機(jī)動(dòng)車(chē)排放[9]。由此可見(jiàn)交通是城市地表灰塵中重金屬的重要來(lái)源，汽車(chē)尾氣中含有大量的重金屬，而汽車(chē)站是人們密集活動(dòng)的重要場(chǎng)所之一，因此，汽車(chē)站及其周邊的地表灰塵中的重金屬可以對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。目前，中國(guó)重金屬的研究多涉及道路街塵[10-11]、工業(yè)灰塵[12]、休息娛樂(lè)場(chǎng)所灰塵[13]等，但對(duì)城市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的研究較少。西安市是中國(guó)16個(gè)特大城市之一，城市發(fā)展快，人口密度大，交通流量大，車(chē)站數(shù)量較多。本文擬選取西安市內(nèi)20個(gè)具有代表性的長(zhǎng)途汽車(chē)站，采樣并分析其地表灰塵中重金屬Cu,Mn,Ni,Pb,V和Zn的元素含量，利用地積累污染指數(shù)法、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)其進(jìn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，利用主成分分析、聚類(lèi)分析等方法研究其地表灰塵中重金屬的主要成分及其可能來(lái)源，旨在為改善汽車(chē)站內(nèi)及周邊環(huán)境現(xiàn)狀提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

根據(jù)西安城市交通區(qū)分布和人口流動(dòng)狀況，在全市范圍內(nèi)選擇了20個(gè)長(zhǎng)途汽車(chē)站，分別為高陵客運(yùn)站、藍(lán)田縣汽車(chē)站、紡織城客運(yùn)站、臨潼汽車(chē)站、閻良長(zhǎng)途客運(yùn)站、周至汽車(chē)站、周至尚村客運(yùn)站、長(zhǎng)安區(qū)客運(yùn)站、水司客運(yùn)站、引鎮(zhèn)客運(yùn)站、戶(hù)縣汽車(chē)站、戶(hù)縣汽車(chē)北站、戶(hù)縣汽車(chē)南站、威遠(yuǎn)客運(yùn)站、三府灣客運(yùn)站、城西客運(yùn)站、城北客運(yùn)站、城南客運(yùn)站、西安汽車(chē)站、西安長(zhǎng)途客運(yùn)站。在每個(gè)汽車(chē)站隨機(jī)采集3～5個(gè)位點(diǎn)的地表灰塵(總量不少于500 g)，采樣在至少連續(xù)7 d為晴天后進(jìn)行，以確保樣品的代表性。利用塑料刷和塑料鏟子采集灰塵，并用聚乙烯塑料袋密封包裝。

將采集好的街塵樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，使其在通風(fēng)、避光、室溫的條件下自然風(fēng)干1～2周，過(guò)10目(2 mm)的尼龍篩，去除砂礫、石子、植物根莖等外來(lái)可見(jiàn)雜物，然后將樣品分成2份，其中一份過(guò)20目篩子(0.9 mm)后裝袋并做好標(biāo)記，用于測(cè)量基本理化指標(biāo)；另一份取約10 g，用于測(cè)定重金屬的全量。

1.2 樣品分析與質(zhì)量控制

稱(chēng)取4 g處理后的樣品，放入磨具內(nèi)，將其撥平，用硼酸將周?chē)顫M(mǎn)，使用半自動(dòng)壓樣機(jī)(YYJ-60型，長(zhǎng)春光機(jī)研究所)于30 t壓力下壓制成以硼酸襯底鑲邊的圓片狀待測(cè)物品，用X-Ray熒光光譜儀(PW2403，荷蘭帕納科儀器公司)測(cè)定樣品中的Cu,Mn,Ni,Pb,V和Zn的含量。在分析過(guò)程中，采用GSS1標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行質(zhì)量控制，將其誤差控制在5%以?xún)?nèi)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的城市灰塵重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法，本文采用地積累污染指數(shù)法和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法對(duì)西安汽車(chē)站地表灰塵進(jìn)行污染和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)為Cu,Mn,Ni,Pb,V和Zn。

1.3.1 地積累污染指數(shù)法 地積累污染指數(shù)法是由德國(guó)海德堡大學(xué)沉積物研究所的Müller于1969年提出[14]，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于街塵中重金屬含量的評(píng)價(jià)。其公式為：

IGeo=log2〔Ci/(k×Bi)〕

(1)

式中：IGeo——地積累污染指數(shù)；Ci——汽車(chē)站地表灰塵中重金屬含量的實(shí)測(cè)值(mg/kg)；Bi——所測(cè)元素的背景值，本文選取陜西省土壤背景值；k——常數(shù)，k=1.5。地積累污染指數(shù)可劃為7個(gè)等級(jí)，即：0—6級(jí)(表1)[15]。

1.3.2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法是由瑞典學(xué)者Lars H?kanson在1980年提出，用于評(píng)價(jià)重金屬污染及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性的一種方法[16]。其計(jì)算公式為：

(2)

表1 地積累污染指數(shù)分級(jí)

(3)

式中:Cd——重金屬污染指數(shù)。

(4)

(5)

式中:ER——綜合重金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

重金屬污染評(píng)價(jià)指標(biāo)及其污染程度具體數(shù)值如表2所示。

表2 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分級(jí)

2 結(jié)果與分析

2.1 西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬濃度水平

西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬含量測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn)，西安汽車(chē)站地表灰塵中Cu,Pb,Zn,V,Mn和Ni的平均含量分別為36.3,107.7,113.5,46.8,296.2和23.2 mg/kg。與陜西省土壤背景值相比，Cu,Pb和Zn,的平均含量均超過(guò)陜西土壤背景值，而Mn,Ni和V的平均含量均低于陜西土壤背景值。Cu,Pb,Zn和Ni的變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差/平均值)較大，表明各汽車(chē)站地表灰塵中這4種元素的含量差異大。同時(shí)，在所調(diào)查的灰塵樣品中，Cu,Pb,Zn和Ni含量超過(guò)陜西土壤背景值的樣品分別占到75%,100%,75%和15%。Cu,Pb,Zn這3種元素的平均值分別是陜西省土壤重金屬背景值的1.37,5.03,1.64倍，說(shuō)明這3種元素在西安汽車(chē)站地表灰塵中存在一定程度的積累，其中以Pb的積累最為嚴(yán)重。

表3 西安城市汽車(chē)站地表灰塵重金屬含量

已有研究表明，福州市公交樞紐站地表灰塵中的重金屬Cu,Pb,Zn,Mn,Ni的含量分別為138.96,112.73,113.4,670.93,23.2 mg/kg，浙江省城市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬Cu,Pb,Zn，Mn,Ni的含量分別為172.8,287.1,424.0,788,54.4 mg/kg。與福州市相比，Pb和Ni的含量?jī)烧呦嗨疲獵u,Zn,Mn的含量西安市遠(yuǎn)低于福州市；與浙江省相比，該5種元素的平均含量西安市均遠(yuǎn)低于浙江省。

2.2 西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬元素的多元分析

2.2.1 相關(guān)性分析 利用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從表4可見(jiàn)，在置信水平為0.01水平下，Cu-Ni,Mn-Ni,Pb-Zn的相關(guān)系數(shù)較高，呈顯著正相關(guān)；在置信水平為0.05水平下，Cu-Zn的相關(guān)系數(shù)較高，呈顯著正相關(guān)。

一般情況下Mn被看作是自然來(lái)源的特征元素，Cu-Ni和Mn-Ni之間相關(guān)系數(shù)較高，推測(cè)Mn,Ni這2種重金屬主要受自然母質(zhì)——全新世近期黃土的影響[18]。而西安市汽車(chē)站地表灰塵中Cu,Pb,Zn的含量與陜西省土壤背景值相比顯著超標(biāo)，推測(cè)這3種元素可能有相似的來(lái)源，且主要受人類(lèi)活動(dòng)的影響。

表4 西安市汽車(chē)站地表灰塵重金屬含量的皮爾遜相關(guān)系數(shù)矩陣

注: **表示在0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān); *表示在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.2.2 主成分分析 運(yùn)用正交旋轉(zhuǎn)法對(duì)西安汽車(chē)站地表灰塵中的重金屬元素進(jìn)行主成分分析，根據(jù)分析結(jié)果，西安市汽車(chē)站地表灰塵中的前5個(gè)因子的累計(jì)解釋總方差為85.753%，各重金屬元素在5因子上的載荷如表5所示。

如表5和圖1所示，第1個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為34.523%，Mn,Ni和Cu在第1主成分上有較高的正載荷，分別為0.872,0.837和0.695；第2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為30.386%，Pb和Zn在第2主成分上有較高的正載荷，為0.939和0.801；第3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為20.844%，V在第3主成分上有較高的正載荷，為0.953。

表5 西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬 含量主成分分析的旋轉(zhuǎn)成分矩陣

金屬元素主成分123變量共同度Cu0.6950.442-0.4530.883Mn0.872-0.1770.2670.863Ni0.8370.2700.1540.798Pb-0.0720.9390.1380.905V0.2180.0390.9530.957Zn0.2740.801-0.1530.739特征值2.0711.8231.251—解釋總方差/%34.52330.38620.844—累計(jì)解釋總方差/%34.52364.90985.753—

注:提取方法為主成分法；旋轉(zhuǎn)法為具有 Kaiser 標(biāo)準(zhǔn)化的正交旋轉(zhuǎn)法；旋轉(zhuǎn)在6 次迭代后收斂。

2.2.3 聚類(lèi)分析 對(duì)西安市汽車(chē)站地表灰塵中的重金屬元素進(jìn)行聚類(lèi)分析，聚類(lèi)樹(shù)狀圖(圖1)形象地反映了元素間的遠(yuǎn)近程度，可以幫助我們更好地了解不同重金屬元素之間的親疏關(guān)系。從圖1可知，Cu,Mn,Ni為第1類(lèi)，Pb和Zn為第2類(lèi)，V為第3類(lèi)。聚類(lèi)分析結(jié)果與因子分析結(jié)果吻合。

2.2.4 來(lái)源分析 汽車(chē)站地表灰塵的化學(xué)組成成分不僅與當(dāng)?shù)亟煌顩r有關(guān)，也受當(dāng)?shù)毓I(yè)、生活等污染因素的影響[19]，上述分析結(jié)果表明，第Ⅰ主成分中Cu,Mn,Ni有較高的正載荷，Mn和Ni的平均含量均低于陜西省土壤重金屬背景值，Cu的最小值也小于陜西省土壤重金屬背景值，且Mn是成土母質(zhì)的重要組成成分，故第Ⅰ主成分可能反映了地球化學(xué)成分的影響。Ni的最大值出現(xiàn)在城西客運(yùn)站附近，為55mg/kg,是陜西省土壤重金屬背景值的1.9倍，位于西安地鐵1號(hào)線(xiàn)的出口附近，周邊人流密度大，商販眾多，車(chē)流密集，所以Ni還與交通污染有一定關(guān)系，有研究表明，Ni主要來(lái)自汽車(chē)制動(dòng)器襯片及其他零件[20]。Cu的主要來(lái)源之一即為交通污染，特別是汽車(chē)等金屬零部件的磨損[21]，所以，Cu,Mn和Ni主要來(lái)自于自然源和交通源。

圖1 基于平均聯(lián)接(組內(nèi))的聚類(lèi)分析

Cu,Pb和Zn元素的含量均顯著高于陜西省土壤重金屬背景值，說(shuō)明西安市汽車(chē)站地表灰塵中這些重金屬的狀況已不再受當(dāng)?shù)赝寥揽刂?，而是存在人為的污染源，并以Pb和Zn的含量最高，污染最為嚴(yán)重。陜西土壤背景值中Pb和Zn的含量分別為21.4,69.4mg/kg，而Pb和Zn測(cè)量的平均值分別是背景值的5.03和1.64倍。又根據(jù)相關(guān)分析和主成分分析可知，Pb和Zn有共同的污染來(lái)源。汽車(chē)尾氣的排放以及磨損的橡膠輪胎和剎車(chē)?yán)镆r，產(chǎn)生的重金屬會(huì)吸附在地表顆粒物中[20,22]。Amato等[23]在對(duì)巴塞羅那<10 μm的地表顆粒物的進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，重金屬來(lái)源由剎車(chē)?yán)镆r貢獻(xiàn)27%，礦物燃燒貢獻(xiàn)37%，尾氣排放貢獻(xiàn)20%，輪胎磨損則貢獻(xiàn)16%。李海燕等[24]認(rèn)為，交通活動(dòng)對(duì)地表灰塵重金屬含量與分布的影響主要表現(xiàn)在交通流量及車(chē)輛行駛速度和變速頻率上。結(jié)合汽車(chē)站的實(shí)際情況和采樣點(diǎn)周邊的環(huán)境狀況分析可知，汽車(chē)尾氣排放、零部件損耗以及車(chē)輛經(jīng)常的剎車(chē)及停車(chē)等是造成Pb和Zn排放超標(biāo)的主要原因，且Zn和Pb的地表吸附量與交通流量有正相關(guān)關(guān)系[25]。V的平均含量低于陜西省土壤重金屬背景值，故推測(cè)V的主要來(lái)源即為自然源。

2.3 西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬元素的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

2.3.1 基于地積累污染指數(shù)法的評(píng)價(jià) 圖2是以陜西省土壤重金屬背景值為評(píng)價(jià)參比，基于地積累污染指數(shù)法，由重金屬元素的平均值所計(jì)算出的西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬污染的評(píng)價(jià)結(jié)果。

圖2 地積累污染指數(shù)法評(píng)價(jià)結(jié)果

由圖2知，西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬污染水平為:Pb>Cu>Zn>Ni>V>Mn，其中Cu,Zn,Ni,V,Mn均為無(wú)污染，而Pb則為偏中度污染。由Paniand等的研究可知，同一道路，在其車(chē)輛經(jīng)常減速、剎車(chē)以及停車(chē)的區(qū)域，顆粒物的積累量和重金屬的含量都會(huì)受到相應(yīng)的影響，特別是會(huì)導(dǎo)致Pb的富集。

2.3.2 基于潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法的評(píng)價(jià) 由表6可以看出，西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬元素多項(xiàng)污染系數(shù)的平均值為10.40，屬于中等污染；潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的平均值為41.21，屬于中等風(fēng)險(xiǎn)。不同重金屬元素的單項(xiàng)污染系數(shù)從大到小的順序?yàn)?Zn>Cu>Pb>Ni>V>Mn，單項(xiàng)潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)從大到小的順序?yàn)?Zn>Cu>Ni>Pb>V>Mn。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，在單項(xiàng)污染系數(shù)指標(biāo)下，Zn的污染等級(jí)為較重，Cu和Pb為中等，Ni,V和Mn均為低污染等級(jí)。在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)指標(biāo)下，Zn的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為強(qiáng)，其余元素均為輕微風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

表6 西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬

3 結(jié) 論

(1) 重金屬元素含量分析表明,西安市汽車(chē)站地表灰塵中Cu,Pb,Zn,V,Mn,Ni含量的平均值分別為36.3,107.7,113.5,46.8,296.2,23.2 mg/kg,其中Cu,Pb,Zn這3種元素的平均值分別是陜西省土壤重金屬背景值的1.37,5.03,1.64倍,V和Mn的含量均未超標(biāo)。

(2) 根據(jù)多元統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,西安市汽車(chē)站地表灰塵中的Cu,Mn和Ni主要來(lái)自于自然源和交通源,Pb和Zn主要來(lái)自汽車(chē)尾氣的排放及零部件的磨損,V則主要來(lái)自于自然源。

(3) 地積累污染指數(shù)法評(píng)價(jià)表明,西安市汽車(chē)站地表灰塵中重金屬的污染水平為:Pb>Cu>Zn>Ni>V>Mn,其中Cu,Zn,Ni,V,Mn均為無(wú)污染,而Pb則為中度污染。

(4) 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)表明,西安市汽車(chē)站地表灰塵中的重金屬元素處于中等污染水平,具有中等潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。Zn的污染等級(jí)為較重,Cu和Pb為中等,Ni,V和Mn均為低污染等級(jí);Zn的潛在風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為強(qiáng),其余元素均為輕微風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

[1] 朱禮學(xué).城市塵土地球化學(xué)調(diào)查的意義及構(gòu)想[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào),2003,23(3):174-175.

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

[3] Akther M S, Madany I M. Heavy metals in street and house dust in Bahrain [J]. Water, Air, and Soil Pollution, 1993, 66(1):111-119.

[4] 向麗,李迎霞,史江紅,等.北京城區(qū)道路灰塵重金屬和多環(huán)芳烴污染狀況探析[J].環(huán)境科學(xué),2010,31(1):159-167.

[5] Loganathan P, Vigneswaran S, Kandasamy J. Road-deposited sediment pollutants: A critical review of their characteristics, source apportionment, and management[J]. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 2013,43(13):1315-1348.

[6] Jordanova D, Jordanova N, Petrov P. Magnetic susceptibility of road deposited sediments at a national scale-relation to population size and urban pollution[J]. Environmental Pollution, 2014,189(12):239-251.

[7] Day J P, Hart M, Robinson M S. Lead in urban street dust[J].Nature, 1975,253(31):243-245.

[8] Stigliani W M, Doelman P, Salomons W, et al. Chemical time bombs-predicting the unpredictable [J]. Environment, 1991,33(4):4-30.

[9] 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(lái)源及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)研究,2013,26(8):906-912.

[10] 韓秀鳳,盧新衛(wèi),龐龍,等.包頭市街道灰塵重金屬空間分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[J].干旱區(qū)地理,2014,37(3):561-569.

[11] 劉德鴻,王發(fā)園,周文利,等.洛陽(yáng)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),2012,33(1):253-259.

[12] 王利軍,盧新衛(wèi),荊淇,等.寶雞長(zhǎng)青鎮(zhèn)鉛鋅冶煉廠(chǎng)周邊土壤重金屬污染研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2012,3(2):325-330.

[13] 黃麗,盧新衛(wèi),翟萌,等.西安城市公園灰塵重金屬污染及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].城市環(huán)境與城市生態(tài).2010,23(1):17-20.

[14] Müller G. Index of geoaccumulation in sediments of the Rhine River [J]. Geojournal, 1969, 2(3):108-118.

[15] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局,中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.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,1990:87-90;330-497.

[16] 張菊,鄧煥光,陳振樓,等.上海市區(qū)街道灰塵重金屬污染研究[J].土壤通報(bào),2007,38(4):727-731.

[17] 王利軍,盧新衛(wèi),雷凱.寶雞市街塵重金屬元素含量及其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].土壤通報(bào),2012,43(1):200-205.

[18] 陳秀端,盧新衛(wèi),趙彩鳳,等.西安市二環(huán)內(nèi)表層土壤重金屬空間分布特征[J].地理學(xué)報(bào),2011,66(9):1281-1288.

[19] 章明奎.浙江省汽車(chē)站地表灰塵中重金屬含量及其來(lái)源研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(11):2294-2303.

[20] Preciado H F, Li L Y, Evaluation of metal loadings and bioavailability in air, water and soil along two highways of British Columbia, Canada[J]. Water, Air, and Soil Pollution, 2006, 172(1/2/3/4):81-108.

[21] 陳青林,王惠,楊寶山,等.濟(jì)南市地表灰塵重金屬含量及其污染評(píng)價(jià)[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2013,27(4):428-432.

[22] Gunawardana C, Goonetilleke A, Egodawatta P, et al. Source characterization of road dust based on chemical and mineralogical composition[J].Chemosphere, 2012,87(2):163-170.

[23] Amato F, Schaap M, Hugo A C, et al. Short-term variability of mineral dust, metals and carbon emission from road dust resuspension[J]. Environment, 2013, 74(2):134-140.

[24] 李海燕,石安邦.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),2014,23(11):1852-1860.

[25] Pandian S, Gokhale S, Ghoshal A K. Evaluating effects of traffic and vehicle characteristics on vehicular emissions near traffic intersections[J]. Transportation Research(Part D): Transport and Environment, 2009,14(3):180-196.

Assessment of Heavy Metal Pollution and Source Identification in Surface Dust at Urban Coach Stations in Xi’an City

TIAN Dongfan, LU Xinwei, JING Yiming, ZHANG Meng, LUO Run

(CollegeofTourismandEnvironment,ShaanxiNormalUniversity,Xi’an,Shaanxi710119,China)

[Objective] The objective of the study is to investigate heavy metal pollution and possible sources of heavy metals in surface dust in coach stations of Xi’an City, in order to provide support for improving the environment in coach stations of Xi’an City. [Methods] Dust samples were collected from 20 representative coach stations in Xi’an City and the concentrations of Cu, Mn, Ni, Pb, V, and Zn were measured by X-Ray fluorescence spectroscopy. Pollution level and environmental risk of heavy metals in the dust were assessed using the geo-accumulation pollution index and the potentially ecological risk index, respectively. Correlation coefficient analysis, principal component analysis and cluster analysis were used to identify the possible sources of these heavy metals. [Results] The mean content of Cu, Pb and Zn in the dust was 36.3, 107.7 and 113.5 mg/kg, respectively, which were significantly higher than their background values in soil in Shaanxi. The geo-accumulation index results indicated that the pollution level of Pb was medium, while other heavy metal pollution belonged to low-level. The potentially ecological risk index showed that the surface dust from coach stations was moderately polluted, and have medium ecological risk. [Conclusion] Source identification results suggest that Cu, Mn and Ni in the surface dust mainly came from nature and traffic, Pb and Zn mainly came from automobile exhaust emissions and worn-out parts, and V mainly came from the nature.

coach station; surface dust; heavy metal; multivariate statistical analysis; potentially ecological risk index.

2016-04-25

2016-06-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“冶煉焦電工業(yè)區(qū)重金屬與PAHs污染特征及人群健康風(fēng)險(xiǎn)研究”(41271510); 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(cx15041)

田東凡(1995—),女(漢族),山東省青島市人,本科生,環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)。E-mail:673854139@qq.com。

盧新衛(wèi)(1968—),男(漢族),陜西省藍(lán)田縣人,博士,教授,主要從事環(huán)境污染與修復(fù)。環(huán)境評(píng)價(jià)與治理方面研究。E-mail:luxinwei@snnu.edu.cn。

A

1000-288X(2017)01-0034-05

X53