重慶市主城區地表灰塵中As、Cr、Cd的污染研究

左竟成+楊力

摘 要：按功能區在重慶市主城區范圍內采集了15個街道地表灰塵，分析了其中As、Cd、Cr的含量，并評價了重慶市主城區地表灰塵As、Cd、Cr的污染特征。結果表明，地表灰塵中As、Cr、Cd平均含量分別為261.38、104.82、5.02g/g，重慶市地表灰塵重金屬As、Cd、Cr的污染程度與國內外其他城市相比并沒有明顯的差異。地表物重金屬的污染程度顯著受到交通與功能定位的影響，即車流量越大，污染越重，且繁華區>工業區>其他功能區。

關鍵詞：城市污染；地表灰塵；重金屬

中圖分類號：S132 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170833217

近年來，重慶經濟發展迅速，工業快速增長，伴隨而來的環境污染也逐步顯現。街道灰塵是城市生態環境的重要組成部分，其質量優劣與城市生態環境及民眾健康等具有較大關聯性[1]。雖有學者已開展城市街道灰塵的相關研究工作，但由于起步較晚，研究不夠深入，特別是對街道灰塵中重金屬污染的研究更少。

城市地表塵土中污染物來源很多，如汽車排放、工業企業、人為活動、大氣污染物沉降等[2-5]。這些污染物逐漸積累、沉積于城市街道表面，形成地表灰塵。因此，地表灰塵是城市地表最重要的容納和提供地，可直接反映城市的污染特征和狀況，地表灰塵成為城市污染研究中一個極為重要的課題。通過對重慶市地表灰塵重金屬及相關環境因素的測定，能夠準確全面地反映重慶市的環境質量及其發展趨勢，為其環境管理、污染源控制和環境規劃提供科學的依據。

1 研究方法

1.1 采樣點選取

重慶市主城區包括渝中區、江北區、沙坪壩區等，其基本特征見表1。

地表灰塵的積累遷移受大氣沉降、地形地貌、土地利用、交通、地面覆蓋物等諸多因素共同影響，具有隨機性、間歇性和突發性等特征。因此，對采樣點周圍的地理環境、交通等狀況進行事前調查是地表灰塵研究中的重要環節[2]。本研究按功能屬性進行布點和采樣，將功能屬性分成3大類：繁華區包括商貿區和交通區；工業區；其他功能區包括居民區、醫院、旅游區、文教區。采樣的地點分布在能代表各行政區功能屬性的地點，包括：沙坪公園、大渡口、工學院、李家坨、工商大學、新牌坊、朝天門、紅巖村、北碚新城、學田灣、五里店、菜園壩、銅元局、花卉園、高灘巖。各采樣點的行政屬性和功能屬性見表2。

1.2 樣品采集

主城區街道清掃時間多在06：00—14：00之間，故本研究采樣時間為15：00—17：00，且時間固定。采樣季節和天數可隨研究需要任選。采樣時應記錄采樣點位置與環境特征等。Sartor等研究表明，在距街道邊坎約15.2cm范圍內，聚集了街道近80%的地表物總量，因此采樣在距離街道邊坎25cm的范圍內進行。樣點收集范圍一般為2～5m2，采用人工清掃采樣，先用毛刷收集采樣區域內的地表物，再收入塑料帶中。樣品取回實驗室后，可用自然風干或烘干，烘干時溫度約60～100℃。待干燥以后，將樣品過篩，裝瓶待測。灰塵樣品分析方法與土壤分析類似 [3]。

1.3 樣品化學分析

1.3.1 分析方法來源

本研究中，針對不同的重金屬采用不用的分析測定方法：地表灰塵中Cr、Cd使用原子吸收分光光度法；地表灰塵中As采用比色法測定[3-4]。

1.3.2 分析方法步驟

樣品中的As，經HNO3、H2SO4分解后，轉變成H3AsO4·1/2H2O，它在酸性溶液中還原。產生砷化氫氣體（AsH3），將此氣體凈化后與AgDDC經過作用身成紅色膠體銀。經吸光度測定其濃度。測定鉻時，用磷酸、硫酸、硝酸混合液消煮土樣，使鉻轉化為可溶態進入溶液。濾去殘留物質后，用高錳酸鉀將鉻氧化成六價鉻，除去多余的高錳酸鉀后，使六價鉻在酸性環境下與DPC反應，生成穩定的紫紅色絡合物，在540nm波長進行分光光度測定。

測定鎘時，先稱取1.00g樣品，放入150mL三角瓶中，加少量去離子水潤濕。緩慢加入王水，使其與樣品充分混勻。放在電熱板上保持微沸，直至近干，再加入5mL濃鹽酸，繼續消煮至樣品呈白色。取下三角瓶并加入10mL去離子水。用濾紙過濾于50mL容量瓶定容、搖勻、備測。

1.4 評價標準

采用國家土壤環境質量標準（GB 15618—1995）規定的三級標準值（表3）作為評價標準。

1.5 污染評價方法

采用多重比較、聚類分析法、富集系數評價和對應分析4種分析方法對本研究得到的數據進行評價和分析[3]。

2 結果與討論

2.1 重慶市地表灰塵As、Cd、Cr的賦存量分析

通過對各采樣點樣品進行檢測分析，可知重慶市地表灰塵As、Cd、Cr的賦存量（表4）。由表4可知，重慶市地表灰塵中As濃度為108.61～527.76μg/g，Cd為2.20～7.80μg/g，Cr為14.64～318.16μg/g，不同區域街塵中3種重金屬的濃度差異巨大，這可能與各區域的功能屬性、人為活動程度和汽車排放等有關。

2.2 污染特征及評價

表4反映各采樣點重金屬含量在0.5%顯著水平下的顯著性關系，有相同字母表示無顯著性，反之。

由表4可知，大渡口和五里店與其他采樣點存在顯著性差異，也說明各城區地表灰塵中重金屬污染比較平均，工業和交通集中區域比其他地區污染嚴重。

圖1 聚類分析

根據表4對砷、鎘、鉻進行聚類分析法分析得圖1。由圖1可知，工商大學的地表灰塵中重金屬綜合污染最嚴重，其次是大渡口、銅元局，地表灰塵中重金屬中度污染，分為第二檔；最后工學院、學田灣、五里店、新牌坊、沙坪公園、北碚新城、李家坨、高灘巖、花卉園、菜園壩、朝天門，紅巖村地區組成第三檔，第三檔地區所受As、Cd、Cr重金屬污染程度相對較低。endprint

采用內梅羅評價方法計算富集系數，表5是以采樣點土壤中相關重金屬含量作為標準值，分析可知重慶城區地表灰塵As、Cr、Cd污染較為嚴重，其中As污染最嚴重，而Cr、Cd污染相對較輕。

根據2.1節測試結果，對重慶主城區地表灰塵As、Cr、Cd污染進行分析，可得圖2、圖3和圖4。分析可知，重慶市地表灰塵中重金屬污染有以下特征：

重金屬含量受交通影響巨大。所測3種重金屬中，As、Cd、Cr重金屬含量，在作為交通繁華區的地區，重金屬含量明顯高于其他采樣點。而同樣是車流量較大的南岸，重金屬含量也比其他采樣點偏高。而作為文教區重金屬含量較高，估計也與該區距離交通繁華區較近的緣故。

工業區重金屬含量高于其他區域，但低于交通繁華區。除個別值以外，重金屬含量交通繁華區>工業區>其他功能區。

與重慶市土壤背景值相比，地表灰塵重金屬濃度以As與Cr最高，其次為Cd。除個別污染嚴重地區以外，大都接近或低于土壤背景值。

將重慶市主要重金屬污染物同其他城市比較（表6、圖5），結果表明，重慶市地表灰塵As、Cd、Cr的污染程度與國內外其他城市相比沒有顯著差異[6]。

3 結論

對重慶市主城區15個采樣點的地表灰塵樣品進行分析，得到地表灰塵中Cr、Cd、As平均含量分別為104.82、5.02、261.38μg/g。對結果進行顯著性分析表明，大渡口和五里店與重慶城區其他采樣點存在顯著性差異，其中大渡口的地表灰塵匯總Cr、Cd、As最為嚴重。進行聚類分析、富集系數評價后發現，重慶市地表灰塵中As的污染情況最嚴重，且繁華區和工業區污染較重，順序依次是交通繁華區>工業區>其他功能區。與國內及世界上緯度相近的城市相比，污染程度接近。

參考文獻

[1]張從.環境評價教程[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[2]奚旦力.環境監測[M].北京：高等教育出版社，1987.

[3]何增耀.環境監測[M].北京：中國農業出版社，2002.

[4] Darren D.，R.Tomlinson and P.Williams，Pollutant concentration in road runoff：Southeast Queensland case stu- dy，j.of Envir.Engrg[J].ASCE，2000，126（4）：313-320.

[5] J.B.Ellis，D.M.Revitt et al.，The contribution of highway surface to urban storm water sediments and metal Loa-ding[J].The Science of the Total Environment，1987（59）：339-349.

[6]環境污染物分析方法研究協作組編.環境污染分析法[M].北京：科學出版社，1979.endprint