济南城市主干道降尘重金属污染特征及生态风险评价

摘要

降尘载带的重金属污染已成为国内外城市环境问题研究的热点,目前较多成果集中在对城市尺度的降尘污染研究方面,为实现降尘污染的精准控制和保护人体健康,了解城市降尘污染的重灾区、典型区域和关键污染因子是十分必要的。以济南市东西主干道经十路沿线为研究区域,采集了道路两侧5个点位的降尘,测算得到降尘通量,并采用ICP-MS和原子荧光分光光度计测定了降尘中9种重金属(Zn、Mn、Cr、Pb、Cu、Ni、Hg、Cd和As)元素含量,了解济南市区主干道降尘中重金属的活性组分,探究降尘重金属对环境及生物体的危害。结果表明,经十路两侧降尘中降尘通量在山东建筑大学点位最高,为10.18 t·km^−2·30 d^−1,高于京津冀地区的降尘量标准(9 t·km^−2·30 d^−1),其余4个点位均低于降尘量标准;而9种重金属元素中各点位Cd均为未检出,其余8种重金属元素总质量分数在泉城广场点位最高,达到1.64 mg·g−1,在山东商业职业学院点位最低,仅为1.09 mg·g^−1;其中Zn和Mn是降尘载带的9种重金属中的主要金属元素,二者质量分数之和占比为70.34%-77.19%。利用地累积指数法和潜在生态危害指数法分别评价了5个点位重金属的污染水平和潜在生态风险,从Igeo看,Hg为极重污染,Zn属于中度污染,Ni、Pb和Cu为轻度-中度污染,Mn和As未达到污染程度;从重金属形态看,Zn主要以乙酸可提取态存在,Pb主要以可还原态存在,Cu、Hg主要以可氧化态存在,Cr、Ni主要以残余态存在。生态风险评价结果表明,污染最严重的点位为泉城广场,主要受交通源影响所致。研究结果反映了城市主干道附近交通污染源和人为活动对降尘通量及其载带的重金属污染水平影响较大;车流量越大,重金属元素总质量分数越大,潜在的生态风险越大,污染越重。济南城市降尘污染控制应重点关注春冬季节人、车流量大的城市主要干道附近区域,从降低生态风险上应侧重降尘中的Zn、Pb和Hg进行精准控制策略。