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近年来,城市化发展迅速,大量的人口在城市中聚集,随之而来的城市污染问题不断引起社会的关注。重金属是一种有毒有害的无机污染物,易在城市道路灰尘中富集,威胁着城市生态系统和居民健康。为了探究济南市道路灰尘中重金属的污染特征和环境风险,在济南市二环内采集了 77个道路灰尘样品,利用pH计、电导率仪、TOC分析仪、磁化率仪以及激光粒度仪分析了道路灰尘的pH值、电导率(EC)、总碳(TC)、总有机碳(TOC)、无机碳(IC)、低频磁化率(LF)、高频磁化率(HF)、频率磁化率(FD)、黏粒、粉砂和沙砾等理化指标。利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析了济南市道路灰尘中Co、Cr、Cu、Cd、Mn、Ni、Pb、Zn、V和Ba的浓度。在此基础上,利用GIS空间分析分析了重金属的空间分布特征。运用正定矩阵正交因子分析法(PMF)、UNMIX和主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)三种受体模型综合诊断了重金属的来源和相应的贡献。利用修正BCR连续提取法和生理提取试验(PBET)的体外胃肠模拟方法,分析重金属在灰尘中的赋存形态、迁移特征和生物可给性。运用地累积污染指数(Igeo)和污染负荷指数(PLI)评价了重金属的污染水平。利用潜在生态风险指数(RI)和形态风险评价指数(RAC)分析了重金属的生态风险。采用美国环境保护部(USEPA)健康风险模型评价了人群暴露重金属的健康风险,并利用形态和胃肠模拟的生物可给性修正了健康风险评价值。利用Pearson相关分析和冗余分析(RDA)研究了重金属形态与胃肠生物可给性之间的关系,以及灰尘理化性质等控制因子对灰尘重金属的含量、形态和胃肠生物可给性的影响。主要研究结论如下:(1)济南市道路灰尘中Co、Cr、Cu、Cd、Mn、Ni、Pb、Zn、V和Ba平均含量分别为 8.25、114.09、87.71、1.08、517.04、30.29、85.71、497.64、51.76和642.77 mg/kg。除Co、Mn、V外,其它重金属均超过山东省土壤元素背景值,尤其是Cd,达到了相应背景的12.91倍。重金属的相对高含量点位主要分布在济南市二环北部工业区和交通密集的地区。(2)PMF、UNMIX和PCA-MLR鉴定济南市道路灰尘中重金属主要为自然与燃煤来源、工业来源和交通来源。PMF解析的贡献率分别为35.92%、41.33%和22.75%,UNMIX分别为46.28%、18.89%和 34.89%,PCA-MLR分别为40.85%、41.33%和 17.82%。(3)济南市道路灰尘中Cd、Zn和Mn的酸溶态比重最高,分别达到全量的39.9%,27.8%和24.3%,意味着较强的迁移性和较高的环境风险。Zn还原态比重相对较高达到30.0%,Cu和Pb的氧化态比重较高分别达到59.2%和48.4%,表明具备一定的潜在迁移性和生物可给性。Cd、Zn、Pb、Cu和Mn在道路灰尘中主要以可提取态存在,而Co、Cr、Ba、V和Ni主要以残渣态存在。重金属具有最强迁移性和风险性的酸溶态比重顺序为Cd>Zn>Mn>Ni>Co>Ba>Pb>Cu>V>Cr。而能够在环境发生迁移转化的可提取态比重顺序为Cd>Zn>Cu>Pb>Mn>Ba>Co>Ni>V>Cr。(4)胃肠模拟生物可给性分析表明,Cd在胃相具有最高的生物可给性,达到了全量的82.7%,Cu在肠相生物可给性最高,达到了全量的24.6%。重金属在胃相中的生物可给性顺序为Cd>Zn>Mn>Ni>Pb>Cu>V>Cr>Co=Ba,肠相中的生物可给性顺序为Cu>Cd>Mn>Ni>Pb>Zn>Cr>V>Co=Ba。关系分析结果表明,重金属在胃相的生物可给性主要与酸溶态和可提取态有关,而肠相的生物可给性与形态之间关系并不显著。(5)Igeo评价表明,济南市道路灰尘中Cd整体达到偏重度污染,Cu和Zn整体处于中度污染,Cr和Pb整体处于轻度污染,而Co、Ni、Mn、V和Ba整体为无污染。PLI分析表明,济南市灰尘中重金属整体表现为中度污染,同时,存在一些极重污染的点位,主要分布在济南市二环北部。(6)潜在生态风险评价表明,济南市道路灰尘中Cd具有极强的生态风险,且远高于其它重金属。Cr、Pb、Zn和Cu仅在少数点位具有中等及以上的生态风险,而Co、Ni、Mn、V和Ba在全部点位均表现为低生态风险。重金属具有较高潜在生态风险的区域主要集中在济南市二环北部,且与Cd的生态风险分布特征一致。(7)健康风险评价表明,儿童和成人的非致癌风险指数(HI)<1,意味着无显著的非致癌风险,儿童的非致癌风险均大于成人。重金属通过手口直接摄入的暴露剂量和非致癌风险均大于呼吸作用吸入和皮肤黏附吸收途径。儿童和成人的致癌风险中,Cd的致癌风险评价值(CR)处于10-6～10-4之间,表明风险处于可接受的范围,且Cd的致癌风险远高于其它重金属。利用可提取态和胃肠相生物可给性修正的健康风险表明,可提取态和胃、肠相间均无明显非致癌风险。通过直接摄入暴露的Cd可提取态与胃相的致癌风险处于可接受范围,而肠相为无风险。(8)控制因子分析表明,道路灰尘中重金属主要与低频和高频磁化率有较强关系,而与其它指标(pH、EC和TC等)关系并不显著。重金属赋存形态的影响因素复杂多样,而重金属胃肠相的生物可给性往往与TC和TOC关系密切。