成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征_徐国栋.pdf

2019 年 7 月 July 2019 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 38，No． 4 418 －428 收稿日期 2018 －11 －10; 修回日期 2019 －03 －12; 接受日期 2019 －04 －09 基金项目 成都市环境工程评审中心科技项目 “成都市中心城区非渗透下垫面地表沉积物污染特征研究” 20160823 作者简介 徐国栋， 高级工程师， 主要从事岩石矿物分析工作。E － mail xgd1230163． com。 通信作者 杜谷， 教授级高级工程师， 主要从事岩石矿物分析工作。E － mail dugucgs163． com。 徐国栋，葛建华，杜谷， 等． 成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征［ J］ ． 岩矿测试， 2019， 38 4 418 －428． XU Guo － dong，GE Jian － hua，DU Gu，et al． The Heavy Metal Distribution and Mineralogical Characteristics of Surface Sediments in Chengdu City［ J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2019， 38 4 418 －428．【DOI 10． 15898/j． cnki． 11 －2131/td． 201811100120】 成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征 徐国栋1，葛建华1，杜谷1*，王以尧2，金斌1，董俊1 1． 中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081; 2． 成都市环境工程评审中心，四川 成都 610000 摘要 城市地表沉积物已成为城市环境污染的重要组成部分， 是城市环境中各种污染物的“源” 和“汇” ， 通过研究城市地表沉积物的物化及矿物学特征对城市环境质量的监测具有良好的指示作用。本文在成都市 中心城区不同区域采集 40 件地表沉积物样品， 利用激光粒度分析仪、 扫描电镜能谱和 X 射线衍射等技术分 析研究了地表沉积物的粒径分布特征、 重金属分布特征、 矿物组成特征及微区形貌特征。结果表明 地表沉 积物粒径的质量和体积分布特征具有较高一致性， 均以中细颗粒物为主， 其中小于 0． 3mm 的地表沉积物占 总质量或体积的 70以上， 小于 0． 125mm 的地表沉积物占总质量或体积的 40 左右; Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 等重金属随着沉积物粒径的减小而呈明显增加的趋势， 主要存在于小于 0． 125mm 粒径的沉积物 中， 同时在成都市中心城区各方位区域和各环路区域的分布上存在一定的差异; Si、 Ca、 K、 Na 等造岩元素在 不同粒径级别沉积物中都大量存在; 地表沉积物矿物组成主要是石英、 长石类、 方解石等， 且各类矿物在不同 粒径级别沉积物中所占含量大致相当， 但细粒径矿物表现出胶体行为， 极易吸附各种微量重金属。研究认 为， 城市地表沉积物的粒径分布特征和矿物组成特征是影响重金属在沉积物中分布的内在因素， 而人类活动 是决定地表沉积物重金属污染程度的关键因素。 关键词 城市地表沉积物; 粒径分布; 重金属分布; 矿物组成; 形貌特征; 激光粒度分析仪; X 射线衍射法 要点 1 查明了成都市中心城区地表沉积物粒径分布特征、 重金属分布特征、 矿物组成特征和微区形貌特征。 2 采用多种技术手段和学科思路相互验证、 综合分析研究了城市地表沉积物的物化及矿物学特征。 3 城市地表沉积物重金属分布特征既受自身粒径分布和矿物组成特征的影响， 更与城市中人类活动息息 相关。 中图分类号 X820． 4; P575． 5文献标识码 A 城市地表沉积物是一种物质组成和来源复杂的 环境介质， 主要来自大气沉降、 城市交通、 建筑和工 业等各种非点源所产生的颗粒物质， 在风力、 水力及 重力作用下， 沉积在城市不透水表面而形成 ［1 －2 ］。 地表沉积物已经成为城市环境污染的重要组成部 分， 是承载各类污染物的重要媒介 ［3 －5 ］。首先它是 城市大气颗粒物的主要来源 ［6 －7 ］， 尤其是极细颗粒 物极易在风力及人类活动的扰动下进入大气， 携带 各类污染物 重金属、 多环芳烃等 通过皮肤干沉 降、 呼吸系统进入人体， 严重威胁城市居民的身体健 康 ［8 －10 ］。其次它是城市水体环境污染的重要因 素 ［11 －12 ］， 通过降雨、 城市道路洒水等外力作用下进 入城市水体环境系统， 将沉积物所携带的各类污染 物带入水体、 土壤、 动植物体内， 产生潜在的生态污 染效应。因此， 研究城市地表沉积物中各类污染物 的分布情况及影响因素对制定控制污染措施具有 814 ChaoXing 重要意义。 近年来国内外众多学者从不同角度对城市地表 沉积物展开了大量研究， 主要涉及各类污染物的来源 解析、 含量特征、 富集水平、 空间分布特征以及健康风 险评价等 ［ 13 －20 ］。Klees 等［ 21 ］研究了德国威斯特伐利 亚街道灰尘中多氯联苯等有机污染物， 认为多氯联苯 等有机污染物浓度随样品粒径的减小而增大， 主要来 自工业污染。krbic ＇等 ［ 22 ］在夏冬两季对塞尔维亚诺 维萨德市街道灰尘中多环芳烃进行了研究， 汽车尾气 的放排是街道灰尘中多环芳烃的主要来源， 对儿童的 致癌风险更高。对于城市灰尘污染的相关研究， 我国 起步较晚， 直到20 世纪90 年代初， 在 “成都市街道地 表物中的重金属” 一文中首次出现了关于地表灰尘的 研究 ［ 23 ］。近年， 随着人们对城市环境污染认识的提 高， 逐渐意识到地表灰尘的危害。Li 等 ［ 24 ］研究了城 市不同功能区的重金属污染程度， 认为街道灰尘中重 金属浓度高于当地土壤背景值， 对当地居民健康有较 大的危害。杨忠平等 ［ 25 ］对长春市城区近地表灰尘重 金属健康风险进行了评价， 结果表明重金属含量显著 高于研究区表层土壤， 已经受到一定程度的重金属污 染， 并对儿童造成了潜在健康风险。叶友斌等 ［ 26 ］对 北京城市道路积尘多环芳烃的粒度分布特征进行了 研究， 得出高比例的细颗粒及细颗粒中的多环芳烃使 得道路积尘再悬浮进入大气以及随湿沉降进入地表 径流的环境风险加大。田晖等 ［ 27 ］对西安市地表灰尘 中 Cd、 Cr、 Pb 赋存形态的研究表明， Cr 主要结合在残 渣态中， 其次以有机物结合态和铁锰氧化物结合态存 在; Pb 主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在， 少部 分以有机物结合态存在; Cd 依次主要以有机物结合 态、 残渣态和铁锰氧化物结合态存在。目前多数研究 是对各类污染物分布特征进行单一描述并采用美国 环境保护部推荐的健康风险评价模型进行评价， 而对 影响各类污染物分布特征综合因素的研究较少。 本文以成都市中心城区为研究区域， 采集地表 沉积物样品， 采用激光粒度分析仪、 电感耦合等离子 体质谱 ［28 －29 ］、 电感耦合等离子体发射光谱［30 ］、 原子 荧光光谱、 X 射线衍射、 扫描电镜能谱等技术手段分 析研究了地表沉积物中粒径分布特征、 重金属元素 分布特征、 矿物组成特征及微区形貌特征。通过对 成都市中心城区地表沉积物的物化及矿物学特征研 究， 了解了成都市中心城区地表沉积物重金属在不 同区域的分布特征及污染程度， 查明了影响重金属 分布特征和污染程度的主要因素， 为研究制定城市 地表沉积物环境质量标准奠定基础。 1实验部分 1． 1样品采集 在实际调研的基础上， 在成都市中心成区共设 置了 40 个地表沉积物采样点， 其中东南西北四个方 位的一环路内、 一环路和二环路之间、 二环路和三环 路之间、 三环路外共设置 16 个道路沉积物采样点和 16 个生活小区沉积物采样点， 道路和生活小区采样 点尽量靠近， 计 32 个样品; 同时设置两个特殊采样 区域， 工业园区和餐饮区， 每个特殊区域采集 4 个样 品， 计 8 个样品。总计采集地表沉积物样品 40 个。 在天气晴好的条件下， 至少连续一周， 采用飞利浦真 空吸尘器进行采集 3 ～5 处地表沉积物样品， 组成一 个混合样品， 每个样品质量约 100g。 1． 2分析方法 地表沉积物的实验测试主要包括粒度分析、 重 金属含量分析、 矿物组成特征和形貌特征等， 均由国 土资源部西南矿产资源监督检测中心承担。 1． 2． 1沉积物样品预处理 沉积物样品自然风干， 除去杂草、 小石块、 烟头 等杂物后， 放入聚乙烯塑料袋中密封保存。 1． 2． 2粒度分析 不同粒径级别沉积物样品质量分布采用振动筛 分仪 型号 AS200， 德国莱驰公司 进行分筛， 尺寸 分别 为 1 ～ 0． 45mm、 0． 45 ～ 0． 3mm、 0． 3 ～ 0． 125mm、 0． 125 ～0． 075mm、 ≤0． 075mm， 相应质量 使用精度为 0． 1mg 的分析天平进行称重。 不同粒径级别沉积物样品体积分布采用激光粒度 分析仪 型号 S3500， 美国麦克奇公司 进行分析。 1． 2． 3重金属含量分析 As 和 Hg 采用 50 的王水水浴提取， 原子荧光 光谱仪 型号 AFS － 230E， 北京海光仪器公司 测 定; Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 Cd、 Pb、 K、 Na 等元素采用四酸 盐 酸、 硝酸、 氢氟酸、 高氯酸 分解， 电感耦合等离子体 质谱仪 型号 iCAP Q， 美国 ThermoFisher 公司 和电 感耦合等离子体发射光谱仪 型号 iCAP6300， 美国 ThermoFisher 公司 测定。 1． 2． 4矿物组成分析 选取部分不同粒径级别的沉积物制成粒径为 75mm 样品， 采用 X 射线衍射分析仪 型号 X’ pert pro MPD， 荷兰帕纳科公司 对不同粒径级别的沉积 物进行矿物成分分析。 1． 2． 5微区形貌特征分析 选取预处理后的沉积物样品， 采用扫描电镜能 谱仪 型号 S －4800， 日本日立公司 对沉积物进行 914 第 4 期徐国栋， 等 成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征第 38 卷 ChaoXing 能谱和形貌特征分析。 2结果与讨论 2． 1地表沉积物粒径分布特征 粒径分布是指某一粒子群中不同粒子所占的比 例， 地表沉积物的粒径大小在一定程度上决定了沉 积物的可移动性和潜在的污染效应 ［31 ］。表 1 为 40 个样点不同粒径级别沉积物样品质量分布。从中可 以看出， 不同粒径级别沉积物的质量比存在一定的 差 异，0． 3 ～ 0． 125mm、0． 125 ～ 0． 075mm 和 ≤0． 075mm三个范围粒径的沉积物质量大致相当， 占总质量的70 以上， 小于0． 125mm粒径的沉积 表 1不同粒径级别沉积物样品质量分布 Table 1Weight distribution of surface sediments with different particle sizes 采样方位采样区域 不同粒径级别沉积物样品质量比 1 ～0． 45mm0．45 ～0．3mm0．3 ～0．125mm0．125 ～0．075mm≤0．075mm 一环路内道路10． 8621．2828．6521．5614．69 一环路内小区6． 9717．8723．6221．7727．06 一环 ～ 二环内道路14． 0423．5326．8418．2814．95 一环 ～ 二环内小区19． 5724．4722．5416．2613．03 东向二环 ～ 三环内道路7． 7514．4822．6627．3525．62 二环 ～ 三环内小区2． 177．0517．4228．2544．55 三环外道路19． 7324．8219．0613．7716．37 三环外小区7． 0815．9925．5023．7225．59 平均值11． 0218．6923．2921．3722．73 一环路内道路11． 3221．7126．3219．9015．83 一环路内小区4． 337．1913．6422．0349．79 一环 ～ 二环内道路12． 2425．5623．3920．7213．64 一环 ～ 二环内小区7． 0613．1622．1227．1726．20 南向二环 ～ 三环内道路23． 7526．9018．3812．7812．33 二环 ～ 三环内小区16． 6915．7014．2418．8120．32 三环外道路11． 2821．8725．1920．0218．34 三环外小区12． 6523．3323．4520．7515．21 平均值11． 6819．0422．1320．8522．13 一环路内道路16． 3923．3924．6219．6010．15 一环路内小区12． 3727．5126．0517．6312．90 一环 ～ 二环内道路14． 2723．9426．0621．4511．24 一环 ～ 二环内小区27． 6725．7815．7312．6510．97 西向二环 ～ 三环内道路13． 6526．1322．1519．3714．87 二环 ～ 三环内小区9． 3514．3519．2221．1427．10 三环外道路5． 0719．3625．9423．1921．24 三环外小区11． 1227．9023．3917．9318．83 平均值12． 3120．4222．3720．3220．22 一环路内道路17． 6429．0824．8314．239．85 一环路内小区7． 4723．5820．5217．3226．87 一环 ～ 二环内道路14． 3226．5926．8319．4511．21 一环 ～ 二环内小区3． 0318．4020．6220．7234．75 北向二环 ～ 三环内道路13． 1525．3024．1220．8614．72 二环 ～ 三环内小区8． 7011．1117．7928．5025．02 三环外道路6． 1817．2021．1722．4722．27 三环外小区16． 6922．1123．5017．1915．42 平均值11． 9920．7122．3820．2720．17 道路5． 8721．7623．8925．1115．96 道路21． 8629．0722．2615．018．29 工业区道路16． 5020．1720．4819．4714．87 道路16． 4220．3321．9621．3011．35 平均值12． 3020．9222．3620．2619．42 道路17． 2525．7620．6116．8216．25 道路14． 1819．6117．9018．5426．70 餐饮区道路9． 9113．5515．5318．6639．63 道路13． 8222．0720．8319．9419．13 平均值12． 4420．8622．0320．1119．95 024 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 物质量占总质量的 40 左右， 小于 0． 075mm 粒径 的沉积物质量占总质量的 20 左右， 说明地表沉积 物主要以中细颗粒物为主。图 1 为 1 个不同粒径级 别沉积物样品体积分布图。从图中可以看出， 沉积 物粒径体积分布曲线呈非正态多峰分布， 这是由城 市地表沉积物来源的复杂性及其高度变化时空分布 特征所决定的。小于 50． 38μm 粒径的沉积物体积 占总体积的25， 小于145． 1μm 粒径的沉积物体积 占总体积的50， 小于357． 4μm 粒径的沉积物体积 占总体积的 75， 与不同粒径级别沉积物样品质量 分布一致， 都是以中细颗粒物为主。 图 2重金属在不同粒径级别地表沉积物中含量比例分布箱式图 Fig． 2Box plots illustrating the results of heavy metals in surface sediment with different particle sizes 本文对地表沉积物粒径的质量和体积分布特 征， 所得结论与前人研究结果 ［32 －33 ］一致。 2． 2地表沉积物中重金属元素分布特征 2． 2． 1重金属元素在不同沉积物粒径级别中的 分布特征 将 Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 等 8 种重金属 图 1不同粒径级别地表沉积物样品体积分布图 Fig． 1Volume distribution of surface sediments with different particle sizes 元素和 Ca、 K、 Na 等 3 种造岩元素在不同沉积物粒 径级别中的含量绘制成箱线图， 如图 2 和图 3 所示。 从图中可以看出 Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 等重金 124 第 4 期徐国栋， 等 成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征第 38 卷 ChaoXing 图 3造岩元素在不同粒径级别地表沉积物中含量比例分布箱式图 Fig． 3Box plots illustrating the results of rock ing elements in surface sediments with different particle sizes 属含量随着沉积物粒径的减小而呈现明显增加的趋 势， 主要存在于粒径小于 0． 125mm 的沉积物中。而 Ca、 K、 Na 等造岩元素含量随着沉积物粒径的减小而 无明显变化。因此重金属在地表沉积物中的分布特 征体现了粒级效应， 即粒径越细， 重金属含量越高， 与 前人研究结论 ［ 32 －33 ］相似。而 Ca、 K、 Na 等造岩元素 在不同粒径级别沉积物中含量基本一致， 其组成岩石 矿物的结构可能对重金属的吸附有一定的影响。 表 2地表沉积物中重金属空间分布 Table 2Spatial distribution of heavy metals in surface sediments 采样方位采样位置 Ca K Na Cu μg/g Pb μg/g Zn μg/g As μg/g Hg μg/g Cr μg/g Cd μg/g Ni μg/g 一环内5． 201．401． 5490． 2159．95399．285．670．42207．571．2638．17 东向 一环 ～ 二环3． 841．411． 3084． 9875．69337．006．860．1197． 951．2128．28 二环 ～ 三环4． 471．501． 7341． 4343．07182．034．870．0382． 750．4919．92 三环外4． 611．581． 8626． 3224．36167．254．800．0477． 790．2719．69 一环内4． 621．441． 60133．1373．65351．296．110．88129．161．0128．49 南向 一环 ～ 二环4． 271．381． 29144．8856．27327．024．710．59101．700．9330．68 二环 ～ 三环5． 011．411． 61126．17380．22380．327．640．28184．221．8927．78 三环外6． 011．451． 71128．94122．94396．584．970．21162．491．2231．29 一环内5． 201．401． 5490． 2159．95399．285．670．42207．571．2638．17 西向 一环 ～ 二环4． 541．411． 74164．3351．03292．614．360．07140．190．5823．05 二环 ～ 三环4． 831．451． 75203．6673．54293．875．150．07212．430．5451．78 三环外4． 701．462． 2576． 2354．72250．415．140．09101．470．6433．68 一环内4． 621．441． 60133．1373．65351．296．110．89129．161．0128．49 北向 一环 ～ 二环5． 171．572． 2676． 39224．40266．414．760．06127．630．4224．18 二环 ～ 三环4． 561．662． 0559． 1153．24298．209．890．10101．920．4725．38 三环外5． 191．521． 9457． 8249．08215．925．470．06148．870．5531．62 工业区4． 731．601． 8486． 5357．37386．145．220．06173．651．1439．16 餐饮区5． 421．481． 6955． 2739．66197．454．300．3992．520．6224．16 2． 2． 2重金属元素在研究区的区域分布特征 表 2 显示了地表沉积物中重金属和造岩元素在 不同方位区域内的含量。Ca、 K、 Na 等造岩元素在 各个区域内含量差异不大。Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 平均含量在成都市各方位区域上分布顺序为 Cu 西向 ＞ 南向 ＞ 工业区 ＞ 北向 ＞ 东向 ＞ 餐饮区; Pb 南向 ＞ 北向 ＞ 西向 ＞ 工业区 ＞ 东向 ＞ 餐饮区; Zn 南向 ＞ 工业区 ＞ 西向 ＞ 北向 ＞ 东向 ＞ 餐饮区; As 北向 ＞ 南向 ＞ 工业区 ＞ 东向 ＞ 西向 ＞ 餐饮区; Hg 南向 ＞ 餐饮区 ＞ 北向 ＞ 西向 ＞ 东向 ＞ 工业区; Cr 工业区 ＞ 西向 ＞ 南向 ＞ 北向 ＞ 东向 ＞ 餐饮区; Cd 南向 ＞ 工业区 ＞ 西向 ＞ 东向 ＞ 北向 ＞ 餐饮区; Ni 工业区 ＞ 西向 ＞ 南向 ＞ 北向 ＞ 东向 ＞ 餐饮区。 综合以上比较， 在成都市各方位区域中， Cu、 Zn、 Pb、 Cr 含量差异较大， 而 As、 Hg、 Cd、 Ni 含量差异不 大。Cu、 Zn、 Pb、 Cr 在成都市西向、 南向和工业区相对 较高， 工业区集中了大量的电子科技类产业， 而西向 和南向是成都市繁华的商业区和居民区， 各类商店聚 集， 人员流动大， 车流缓慢， 这些重金属主要来源于人 类活动， 与成都市的经济发展区域结构特征相吻合。 224 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 等重金属平均含 量在成都市各环路区域上分布具有一定的差异， 西 向和南向各重金属在不同环路区域内的平均含量差 异不大， 而东向和北向各重金属在不同环路区域内 的平均含量差异较大， 由一环内向外逐渐降低。说 明成都市西向和南向地表沉积物中重金属整体污染 程度较高， 而东向和北向地表沉积物中重金属污染 主要集中在二环路之内。 通过以上分析表明， 城市地表沉积物重金属污 染程度与人类活动情况息息相关， 高速发展的经济 促进了人类社会和城市的发展， 但同时也带来了城 市生态环境的污染。 2． 3地表沉积物矿物组成的分布特征 地表沉积物矿物组成影响着沉积物粒径和重金 属元素分布特征， 采用 X 射线衍射分析仪对不同粒 径级别的沉积物进行矿物成分分析。从表 3 分析结 果可以看出 石英、 长石类、 方解石等矿物在不同粒 径级别沉积物中所占含量大致相当， 与 2． 2． 1 节所 述 Ca、 K、 Na 等造岩元素含量随着沉积物粒径的减 小而无明显变化结论一致。这些矿物机械性较强， 一般很难破损至很细粒径， 但在各粒径级别沉积物 中的含量大致相当， 说明在搬运过程中这些矿物有 的已经达到很细粒径， 二次挤压、 磨圆的作用不大。 而细粒径矿物常具有许多原生矿物所没有的特性， 如长石类矿物主要是铝硅酸盐， 具有层状结构， 细粒 径矿物表现出胶体行为， 大部分重金属都极易与其 发生作用。因此大部分人类活动产生的重金属多存 在于细颗粒沉积物中， 与 2． 2． 1 节结论相吻合。 表 3不同粒径级别地表沉积物的矿物组成 Table 3Mineral composition of surface sediment with different particle sizes 样品 编号 粒径 mm 石英 钠长石 微斜 长石 方解石 白云母 十字 沸石 镁铝蛇 纹石 1 ～0．4536．933．011．516．31．1－－ 0．45 ～0．347．129．813．53．01．23．8－ 10．3 ～0．12552．624．315．42．54．3－－ 0．125 ～0．07543．332．514．23．82．4－－ ≤0．07551．826．8 9．17．33．9－1．0 1 ～0．4544．429．79．78．94．7－－ 0．45 ～0．342．025．413．17．04．38．1－ 20．3 ～0．12548．730．012．66．8－－－ 0．125 ～0．07553．825．09．27．84．1－－ ≤0．07542．226．1 13．013．14．0－－ 注 表中 “－” 表示未检出该矿物。 2． 4地表沉积物的微区形貌特征 地表沉积物微区形貌特征研究可以更加直观、 无损地了解沉积物粒径分布特征， 辅以能谱分析可 以从微区原位角度了解沉积物的重金属元素分布特 征。图 4 为不同放大倍数的背散射电子成像图， 通 过图上比例尺可以直观地发现， 大部分沉积物颗粒 很小， 介于 50 ～ 500μm， 其中大粒径沉积物棱角分 明， 中细粒径沉积物多成光滑圆形、 椭圆形或方形。 a 和 b沉积物样品在不同位置放大 30 倍的背散射电子图像; c 和 d沉积物样品在不同位置放大 80 倍的背散射电子图像。 图 4地表沉积物扫描电镜背散射电子图像 Fig． 4Backscattered electron images of surface sediments measured by scanning electron microscopy 324 第 4 期徐国栋， 等 成都市中心城区地表沉积物中重金属分布及矿物学特征第 38 卷 ChaoXing 图 5 为不同粒径级别的沉积物颗粒能谱图， 发 现 Si、 Ca、 K、 Na 等造岩元素在不同粒径级别沉积物 中都大量存在， 大部分微量重金属主要存在于中细 粒径沉积物中。 图 5地表沉积物扫描电镜 － 能谱图 Fig． 5Scanning electron microscopy － energy spectra of surface sediments 3结论 利用多种技术手段分析研究了成都市中心城区 地表沉积物的物化及矿物学特征， 并探讨了影响重 金属分布特征的主要因素。研究表明成都市中心城 区地表沉积物粒径质量分布、 体积分布和形貌观察 分布具有高度一致性， 主要以中细颗粒为主; 不同粒 径级别地表沉积物重金属化学成分分析和微区原位 能谱分析结果类似， 重金属主要分布在中细粒径级 别的沉积物中， 体现了重金属元素分布的粒级效应; 不同粒径级别地表沉积物矿物组成均含有石英、 长 石类、 方解石等矿物， 这些矿物所具有的结构特征在 细粒径沉积物中表现出胶体行为， 极易吸附微量重 金属元素， 是重金属元素分布体现粒级效应的内在 决定因素; 在成都市中心城区不同方位区域和环路 区域， 重金属元素分布具有一定的差异， Cu、 Zn、 Pb、 Cr 在成都市西向、 南向和工业区相对较高， Cu、 Pb、 Zn、 As、 Hg、 Cr、 Cd、 Ni 在二环路之内相对较高， 体现 重金属元素空间分布的区域效应， 主要受城市人类 活动的影响。 424 第 4 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2019 年 ChaoXing 本研究成果可为城市生态环境的综合治理提供 理论支撑， 同时可为研究制定城市地表沉积物环境 质量标准奠定基础。当前， 城市地表沉积物的污染 程度缺乏评价标准， 多数学者采用与城市土壤基体 进行比较评价， 与城市土壤成分相对稳定的性质不 同， 城市地表沉积物组成和来源复杂， 迁移性强， 因 此急需研究制定城市地表沉积物环境质量标准， 也 是此领域研究的重要方向。 4参考文献 ［ 1］张春玲， 许新兵， 任小娜， 等． 城市地表灰尘的概念及 其研究现状分析［ J］ ． 环境科学与管理， 2016， 41 2 21 －24． Zhang C L， Xu X B， Ren X N， et al． Concept and research status of urban surface dust［J］ ． Environmental Science and Management， 2016， 41 2 21 －24． ［ 2］常静， 刘敏， 侯立军， 等． 城市地表灰尘的概念、 污染特 征与环境效应［J］ ． 应用生态学报， 2007， 18 5 1153 －1158． Chang J，Liu M，Hou L J，et al． Concept pollution character and environmental effect of urban surface dust ［ J］ ． Chinese Journal of Applied Ecology， 2007， 18 5 1153 －1158． ［ 3］王硕， 蔡立梅， 王秋爽， 等． 中国城市地表灰尘中重金 属的富集状况及空间分布特征［J］ ． 地理研究， 2018， 37 8 1624 －1640． Wang S， Cai L M， Wang Q S， et al． Spatial distribution and accumulation of heavy metals in urban surface dust of China［J］ ． Geographical Research， 2018， 37 8 1624 －1640． ［ 4］孙宗斌， 刘百桥， 周俊， 等． 天津城市道路灰尘重金属 污染及生态风险评价［J］ ． 环境科学与技术， 2015， 38 8 244 －250． Sun Z B， Liu B Q， Zhou J， et al． Heavy metals pollution and ecological risk assessment on urban street dust of Tianjin［ J］ ． Environmental Science ＆ Technology， 2015， 38 8 244 －250． ［ 5］赵一莎， 赵梦竹， 刘冲， 等． 兰州市城关区街尘重金属 的分布特征、 赋存形态及环境风险评价［ J］ ． 兰州大学 学报 自然科学版 ， 2016， 52 2 605 －610． Zhao Y S， Zhao M Z， Liu C， et al． Distribution character， chemical speciation and environmental risks of heavy metals in the surface dusts taken from Chengguan District of Lanzhou City［J］ ． Journal of Lanzhou University Natural Sciences ， 2016， 52 2 605 －610． ［ 6］常静， 刘敏， 李先华， 等． 上海城市地表灰尘重金属污 染累积过程与影响因素［J］ ． 环境科学， 2008， 29 12 3483 －3488． Chang J，Liu M，Li X H，et al． Heavy metal mass accumulation of urban surface dust in Shanghai City［ J］ ． Environmental Science， 2008， 29 12 3483 －3488． ［ 7］韩力慧， 庄国顺， 程水源， 等． 北京地面扬尘的理化特 性及其对大气颗粒物污染的影响［J］ ． 环境科学， 2009， 30 1 1 －8． Han L H， Zhuang G S， Cheng S Y， et al． Characteristics of re － suspended road dust and its significant effect on the airborneparticulatepollutioninBeijing ［J］ ． Environmental Science， 2009， 30 1 1 －8． ［ 8］杨朔， 陈辉伦， 盖楠， 等． 北京市大气颗粒物中全氟烷 基化合物的粒径分布特征［J］ ． 岩矿测试， 2018， 37 5 549 －557． Yang S，Chen H L，Gai N，et al． Particlesize distribution of perfluoroalkyl substances in atmospheric particulate matter in Beijing［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2018， 37 5 549 －557． ［ 9］周莉， 石贵勇， 付宇， 等． 广州市大气颗粒物 PM2． 5显微 形貌、 化学组成及其来源初探［ J］ ． 岩矿测试， 2016， 35 3 85 －91． Zhou L， Shi G Y， Fu Y， et al． Preliminary study on the microscopic morphology， chemical composition and its source of PM2． 5in Guangzhou［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2016， 35 3 85 －91． ［ 10］ 王喆， 谭科艳， 陈燕芳， 等． 南方某工业区大气总悬浮 颗粒物重金属来源解析及其对土壤环境质量的影响 ［ J］ ． 岩矿测试， 2016， 35 1 82 －89． Wang Z， Tan K Y， Chen Y F， et al． Origin of heavy metals in total suspended particle and their influence on soil environmental quality in an industrial area of South China［J］ ． Rock and Mineral Analysis， 2016， 35 1 82 －89． ［ 11］ 李娟英， 胡谦， 陈美娜， 等． 上海临港新城地表沉积物 与径流重金属污染研究［J］ ． 上海海洋大学学报， 2014， 23 6 882 －889． Li J Y， Hu Q， Chen M N， et al． Research on heavy metal of surface sediment and runoff of Lingang New City in Shanghai［