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ICP-MS在城市道路塵土中非常規(guī)監(jiān)測微量元素污染評價中的應(yīng)用

文檔作者：殷淑華１高博１李強２周懷東１王健康３黃勇１文檔來源：１暢中國水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所２暢華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院３暢石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月06日
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第３３卷，第１２期　　　　　　　　　　　　光譜學(xué)與光譜分析Vol暢３３ ，No暢１２ ，pp３３９６‐３４０１
２ ０ １ ３ 年１ ２ 月　　　　　　　　　　　　Spectroscopy and Spectral Analysis December ，２０１３ 　
ICP‐MS 在城市道路塵土中非常規(guī)監(jiān)測微量元素污染評價中的應(yīng)用
殷淑華１ ，高　博１ 倡，李　強２ ，周懷東１ ，王健康３ ，黃　勇１
１暢中國水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所，北京?。保埃埃埃常?　
２暢華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，河南鄭州?。矗担埃埃保?
３暢石河子大學(xué)水利建筑工程學(xué)院，新疆石河子　８３２０００
摘　要　采集了石河子城區(qū)３２ 個站點的道路塵土樣本，測定了樣品中１０ 種非常規(guī)監(jiān)測微量元素（B ，Be ，
Bi ，Co ，Ga ，Li ，Sb ，Sn ，Tl ，V）的含量。并采用地積累指數(shù)法、元素相關(guān)性分析和主成分分析法對塵土中的
微量元素污染程度和來源進行了分析。結(jié)果表明：道路塵土中微量B ，Be ，Bi ，Co ，Ga ，Li ，Sb ，Sn ，Tl 和V
的平均含量分別為４１暢１１ ，１暢６８ ，０暢５２ ，１３暢５８ ，３６暢２６ ，２４暢９１ ，３暢３７ ，３暢６４ ，０暢４２ ，７２暢６６ mg · kg － １ 。其中，
Co ，Li 和Tl 的平均含量均低于新疆土壤元素背景值，B ，Be 和V 的平均含量和新疆土壤元素背景值相似，
Bi ，Ga ，Sb 和Sn 的平均含量高于新疆和世界土壤元素背景值。地積累指數(shù)計算結(jié)果表明：B ，Be ，Co ，Ga ，
Li ，Tl 和V 污染級數(shù)為０ ，說明無污染，而Sb ，Bi 和Sn 污染較為嚴重（污染等級分別為２ ，１ ，１） 。元素相關(guān)
性分析和主成分分析多元統(tǒng)計方法計算結(jié)果表明，Bi ，Co ，Sb 和Tl 主要是人為來源，B ，Be ，Li 和V 主要是
自然來源，而Ga 和Sn 可能受自然因素和人為因素的共同影響。
關(guān)鍵詞　非常規(guī)監(jiān)測微量元素；道路塵土；地積累指數(shù)；污染源；石河子
中圖分類號：X８２１ 　　文獻標識碼：A 　　　DOI ：１０暢３９６４／j暢issn暢１０００‐０５９３（２０１３）１２‐３３９６‐０６
　收稿日期：２０１３‐０３‐２２ ，修訂日期：２０１３‐０６‐１２
　基金項目：國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體基金項目（５１０２１０６６）和國家重大科學(xué)儀器裝備專項項目（２０１１YQ１４０１５００９）資助
　作者簡介：殷淑華，１９６８ 年生，中國水利水電科學(xué)研究院水環(huán)境研究所高級工程師　　e‐mail ：yinsh＠ iwhr暢com
倡通訊聯(lián)系人　　e‐mail ：gaobo＠ iwhr暢com
引　言
　　城市道路塵土是城市環(huán)境污染物的一種重要載體，對污
染物在城市環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化及歸宿起著重要的作用［１］ ，并
且城市道路塵土中含有的有毒有害的微量元素和有機物
等［２ ，３ ］ ，可能對城市生態(tài)環(huán)境和居民健康帶來潛在的威脅。
目前對城市道路塵土微量元素污染的研究多關(guān)注Pb ，Cu ，
Cd ，Hg ，As 等常規(guī)監(jiān)測的微量元素，然而對Sc ，Ga ，Sb ，Tl
等非常規(guī)監(jiān)測微量元素（seldom monitored trace elements ，
SMTEs）污染的研究較少。由于SMTEs 在環(huán)境中的毒性、持
久性以及難降解性而被認為是潛在污染物［４］ 。隨著工業(yè)生產(chǎn)
對這類微量元素的不斷需求，勢必會增加環(huán)境中SMTEs 的
濃度［５ ］ 。事實上，Sn 和V 是動物和人類必須的微量元素，由
于它們潛在的毒性，當環(huán)境中含量增加到一定程度時會對人
類健康產(chǎn)生威脅［６ ，７］ 。目前，Sb 和Tl 及其化合物已被美國
環(huán)境保護局（EPA）列為優(yōu)先限制的污染物［８ ，９］ 。Bi 是動物和
人類非必需的微量元素，它會對動物機體產(chǎn)生毒性作用［１０］ 。
國內(nèi)外學(xué)者對東部發(fā)達地區(qū)城市環(huán)境中道路塵土微量元素的
污染研究已有相關(guān)報道［３ ，１１］ ，然而對我國西部地區(qū)城市微量
元素污染，尤其是SMTEs 污染卻未見報道。
新疆石河子市是以農(nóng)業(yè)為主的城市，近年來隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)
構(gòu)的調(diào)整，工業(yè)發(fā)展較為迅速，建立了化工廠，電廠等一批
有污染的工業(yè)，城市環(huán)境有可能面臨SMTEs 污染的威脅。
因此，采用ICP‐MS 對石河子市道路塵土中的SMTEs（B ，
Be ，Bi ，Co ，Ga ，Li ，Sb ，Sn ，Tl ，V）的含量進行了分析測
定，并對它們的分布特征、來源及污染評價進行了研究，以
期為石河子城市環(huán)境治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。
１ 　實驗部分
1暢1 　樣品采集
道路塵土樣品于２０１２ 年８ 月采集，前期晴天累計天數(shù)
約為兩周。按照石河子城市功能區(qū)的劃分，在市區(qū)共布設(shè)了
３２ 個采樣點，主要設(shè)置在石河子市城區(qū)主干道及部分次級
干道交匯處，具體點位見圖１ 。每處采集３ ～ ４ 個樣品，樣品
重量約為５００ g ，混勻，裝在自封的聚乙烯塑料袋中，在實驗
室通風(fēng)及室溫的條件下自然風(fēng)干一個星期，去除樣品中的煙
頭、碎屑，植物根莖等雜質(zhì)。然后過２００ 目尼龍篩（ ≤ ０暢０６３
mm） ，將過篩后的樣品裝入密閉的自封聚乙烯袋中，以待樣
品消解與分析。
Fig暢1 　Sampling sites of road dusts in Shihezi city
1暢2 　方法
所有實驗用水由Milli‐Q 高純水發(fā)生器制得（ ＞ １８暢２
M Ω · cm） 。HCl ，HNO３ 和HF 為微電子級（BV‐ Ⅲ 級，北京
化學(xué)試劑研究所） 。實驗過程中所用器皿均采用２０％ HNO３
浸泡過夜，并用高純水沖洗干凈后備用。
塵土樣品的前處理參考文獻［１２］ 。準確稱取樣品４０ mg ，
置于容量為１０ mL 的聚四氟乙烯消解罐中。然后加入２ mL
HNO３ 和０暢２ mL H２ O２ ，超聲１ h 后在電熱盤上６０ ℃ 保溫
２４ h 。蒸干樣品后，加入２ mL ６ mol · L － １ 的HNO３ ，超聲１
h 后保溫過夜，然后加入２ mL HF 放在電熱盤上，再６０ ℃
保溫２４ h 。蒸干樣品，加入１ mL ６ mol · L － １ HNO３ 和１ mL
HF 后，放入高壓釜中１９０ ℃ 消解４８ h 。此消解程序可以保
證沉積物樣品完全消解并得到澄清的溶液。稀釋后，加入內(nèi)
標，采用Elan DRC‐e 型ICP‐MS（美國Perkin‐Elmer 公司）測
定樣品中微量元素B ，Be ，Bi ，Co ，Ga ，Li ，Sb ，Sn ，Tl ，V 的
含量。
質(zhì)量控制：在分析沉積物和土壤樣品的同時，采用相同
的分析程序分析了空白樣品、平行樣品以及沉積物標準物質(zhì)
ESS‐１（GBW０７３１２ ，中國環(huán)境科學(xué)研究院標準物質(zhì)研究所） 。
測定結(jié)果的相對標準偏差（RSD）低于１０％ ，各元素測定結(jié)果
均在標樣的保證值范圍之內(nèi)。
1暢3 　評價方法
采用地積累指數(shù)法對石河子市道路塵土微量元素進行污
染程度評價。地積累指數(shù)法是德國學(xué)者Müller［１３］ 提出的用
于微量元素污染評價的方法，目前已經(jīng)成為了微量元素污染
評價應(yīng)用最為廣泛的方法之一。該法比較直觀地反映了外源
微量元素在環(huán)境介質(zhì)中的富集程度，數(shù)據(jù)具有較高的可比
性。計算表達式為
Igeo ＝ log２
Ci
１暢５ Bi
　　表達式中，Ci 為石河子市道路塵土微量元素的實測含
量；Bi 為該微量元素的地球化學(xué)背景值；n 為常數(shù)，用于校
正由于自然成巖作用引起的地球背景值的變化，本工作中n
取值為１暢５ 。
地積累指數(shù)按照Igeo 值的計算結(jié)果共分為７ 級（０ ～ ６
級）［１４］ 。微量元素污染程度與Igeo 值的對應(yīng)關(guān)系見表１ 。
Table 1 　Index of Geoaccumulation and
classification of pollution degree
Igeo 級數(shù)污染程度
≤ ０ ０ 無 ０ ～ １ １ 無 ～ 中 １ ～ ２ ２ 中 ２ ～ ３ ３ 中 ～ 強 ３ ～ ４ ４ 強 ４ ～ ５ ５ 強 ～ 極強 ＞ ５ ６ 極強 ２ 　結(jié)果與討論
2暢1 　石河子市道路塵土中微量元素的含量水平
石河子市道路塵土中SMTEs 的濃度、新疆土壤元素背
景值以及世界土壤元素背景值見表２ 。由表可知，石河子市
道路塵土中Li ，Be ，B ，V ，Co ，Ga ，Sn ，Sb ，Tl ，Bi 的含量分
別為１９暢４３ ～ ３０暢５３ ，１暢２４ ～ ２暢１１ ，２７暢２８ ～ ５８暢５５ ，５８暢２９ ～
８１暢１６ ，９暢２４ ～ ９８暢２９ ，２７暢３３ ～ ５２暢０３ ，２暢１４ ～ ６暢５ ，２暢０７ ～
５暢２１ ，０暢３６ ～ ０暢６２ 和０暢２９ ～ ２暢４１ mg · kg － １ ，平均含量分別
為２４暢９１ ，１暢６８ ，４１暢１１ ，７２暢６６ ，１３暢５８ ，３６暢２６ ，３暢６４ ，３暢３７ ，
０暢４２ 和０暢５２ mg · kg － １ 。其中，石河子市道路塵土微量元素
中Li ，Tl 和Co 的平均含量均低于新疆土壤元素背景值，Be ，
B 和V 的平均含量和新疆土壤元素背景值接近，Ga ，Sn ，
Sb ，Bi 的平均含量均高于新疆和世界土壤元素背景值［１５］ ，分
別是新疆土壤元素背景值的２暢１ ，１暢７ ，３暢１ ，１暢９ 倍，是世界
土壤元素背景值的１暢８ ，０暢９ ，３暢３７ 和２暢６ 倍，其中Ga 和Sb
尤為突出，分別是新疆土壤元素背景值的１暢６ ～ ３ ，１暢９ ～ ４暢８
倍。此外，Co 和Bi元素含量的最大值分別是新疆土壤元素
背景值的６暢２ 和８暢９ 倍，說明塵土中這兩種元素存在一定的
累積現(xiàn)象。
目前，國內(nèi)其他城市關(guān)于SMTEs 的相關(guān)研究報道較少。
有研究者對徐州該類微量元素進行了研究［１６］ 。石河子市和
徐州市道路塵土中微量元素含量相比可以發(fā)現(xiàn)：石河子市道
路塵土中Co ，Ga ，Bi 的含量比徐州市道路塵土中的同類微
量元素含量高，而Li ，V ，Sn 的含量則低于徐州市，Be 和Sb
的含量，兩個城市道路塵土中的含量相近。不同城市間微量
元素含量的差別，不僅與當?shù)氐耐寥拉h(huán)境背景值相關(guān)，還可
能與人類活動（交通運輸、工業(yè)生產(chǎn)等）有很大關(guān)系。
2暢2 　石河子市道路塵土中微量元素的含量分布
石河子市各采樣點中Sb ，Bi ，Sn 和Ga 的微量元素含量
分布特征見圖２ ?？紤]到石河子市道路塵土中Li ，Tl ，Co ，
Be ，B 和V 的平均含量均低于或接近新疆土壤元素背景值，
因此，這６ 種微量元素的分布未進行進一步的討論。由圖２
可知，石河子市道路塵土不同采樣點微量元素Sb ，Sn ，Bi 和
Ga 含量均不相同。Ga ，Sn ，Sb ，Bi 含量最高的地方分別出現(xiàn)
在采樣點SHZ‐２０ ，SHZ‐１６ ，SHZ‐３２ 和SHZ － １ 處，分別為
第 １２期 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 光譜學(xué)與光譜分析 ３３９７
５２暢０３ ，６暢５０ ，５暢２１ 和２暢４１ mg · kg － １ ，含量最低的地方分別
出現(xiàn)在采樣點SHZ‐２７ ，SHZ‐２８ ，SHZ‐２８ 和SHZ‐２９ 處，分
別為２７暢３３ ，２暢１４ ，２暢０７ ，０暢２９ mg · kg － １ 。其中Bi 的含量，
不同采樣點含量差別較為顯著。Bi 含量在SHZ‐１ 處是SHZ‐
２９ 處的８暢３ 倍。采樣點元素含量的不同可能與采樣點附近的
工業(yè)生產(chǎn)等人類活動有關(guān)系。
Table 2 　SMTEs concentrations in street dusts in Shihezi city ／（mg · kg－ 1 ）
元素最小值最大值平均值變異系數(shù)系數(shù)％ 新疆土壤元素背景值［１５］ 世界土壤元素背景［１５］ 徐州［１６］
Li １９暢 ４３ ３０暢 ５３ ２４暢 ９１ ９ ３０暢 ２ ２５ ３５暢 ６ Be １暢 ２４ ２暢 １１ １暢 ６８ ９ １暢 ６５ ０暢 ３ １暢 ７９ B ２７暢 ２８ ５８暢 ５５ ４１暢 １１ １６ ４０暢 ９ ２０ － V ５８暢 ２９ ８１暢 １６ ７２暢 ６６ ６ ７４暢 ９ ９０ ７６ Co ９暢 ２４ ９８暢 ２９ １３暢 ５８ １１４ １５暢 ９ ８ １１暢 ７ Ga ２７暢 ３３ ５２暢 ０３ ３６暢 ２６ １３ １７暢 ３ ２０ １５暢 ２ Sn ２暢 １４ ６暢 ５０ ３暢 ６４ ３３ ２暢 ２ ４ ５暢 １３ Sb ２暢 ０７ ５暢 ２１ ３暢 ３７ ２２ １暢 ０８ １ ３暢 ４６ Tl ０暢 ３６ ０暢 ６２ ０暢 ４２ １３ ０暢 ５２４ ０暢 ２ － Bi ０暢 ２９ ２暢 ４１ ０暢 ５２ ８３ ０暢 ２７ ０暢 ２ ０暢 ４２ 　　Note ：“ － ” data unavailable
Fig暢2 　Concentrations and distribution of SMTEs in roadside dusts ，Shihezi city
2暢3 　石河子市微量元素污染程度等級
不同參比值的選擇會導(dǎo)致Igeo 值計算結(jié)果的不同，本研
究以新疆土壤元素背景值（表２）為參比值。石河子市道路塵
土SMTEs 的Igeo 值計算結(jié)果見表３ 。由表３ 可知，石河子
市所有采樣點中Li ，Be ，B ，V ，Co 和Tl 的Igeo 值是０ ，無
污染，然而采樣點SHZ‐３２ 即南一路與東六路處Co 的Igeo 值
是３ ，達到中到強度污染。Ga 在所有采樣點以及Sn 在大部
分采樣點的Igeo 值為１ ，在無到中等程度污染之間。石河子市
道路塵土中Sb 的Igeo 值在１ ～ ２ 之間，處于中等污染程度，Bi
的值在０ ～ １ 之間，處于無到中等污染程度，然而老街處Bi
的Igeo 值為３ ，是強度污染。南一路與東八路交叉口處的Co ，
Sb 和Bi 都屬于中強度污染，該處附近的污染源是一燃煤型
發(fā)電廠。發(fā)現(xiàn)燃煤飛灰中含有一定量的Sb 元素［１７］ ，因此該
處微量元素污染有可能與發(fā)電廠大量燃煤有關(guān)。從總體上
看，石河子市的Li ，Be ，V ，B ，Co 和Tl 處于無污染程度，而
Ga ，Sb ，Bi 和Sn 都有不同程度的污染。
根據(jù)石河子市道路塵土中微量元素的平均含量計算了石
河子市道路塵土的Igeo 值，從表３ 可看出石河子市道路塵土
３３９８ 光譜學(xué)與光譜分析 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 第 ３３卷
中微量元素污染以Sb 、Bi 和Sn 較為嚴重， Igeo 值為２ ，１ 和
１ ，污染程度是中到強度污染以及中等程度污染。Li ，Be ，B ，
V ，Co ，Ga 與Tl 污染級數(shù)為０ ，無污染。各金屬元素的污染
程度順序為：Sb＞ Bi＞ Sn＞ Ga＞ Be＞ B ＞ V ＞ Co ＞ Li＞ Tl 。
Table 3 　Index of geoaccumulation and classification of SMTEs pollution in road dusts
樣品編號Sn
Igeo 級數(shù)
Sb
Igeo 級數(shù)
Bi
Igeo 級數(shù)
Co
Igeo 級數(shù)
Ga
Igeo 級數(shù)
SHZ‐１ １暢 ０ １ １暢 ５ ２ ２暢 ６ ３ － １暢 ０ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐２ ０暢 ２ １ １暢 ５ ２ ０暢 ２ １ － １暢 ２ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐３ ０暢 ９ １ １暢 ２ ２ ０暢 ０ ０ － １暢 １ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐４ － ０暢 ２ ０ ０暢 ８ １ － ０暢 ５ ０ － １暢 ２ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐５ － ０暢 ３ ０ ０暢 ９ １ ０暢 ２ １ － １暢 ２ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐６ － ０暢 ３ ０ ０暢 ８ １ ０暢 １ １ － １暢 ０ ０ ０暢 ２ １ SHZ‐７ ０暢 ３ １ １暢 ０ １ ０暢 ２ １ － １暢 ０ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐８ ０暢 ５ １ １暢 ４ ２ ０暢 ５ １ － １暢 ２ ０ ０暢 ７ １ SHZ‐９ ０暢 ７ １ １暢 ２ ２ ０暢 １ １ － １暢 ３ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐１０ ０暢 ４ １ １暢 ０ １ － ０暢 ２ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 ４ １ SHZ‐１１ ０暢 ３ １ １暢 １ ２ － ０暢 ２ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐１２ － ０暢 ３ ０ ０暢 ９ １ － ０暢 １ ０ － １暢 １ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐１３ ０暢 ３ １ １暢 ０ １ ０暢 ６ １ － ０暢 ７ ０ ０暢 ２ １ SHZ‐１４ － ０暢 ３ ０ ０暢 ９ １ － ０暢 ３ ０ － １暢 ２ ０ ０暢 ４ １ SHZ‐１５ ０暢 ２ １ １暢 ４ ２ ０暢 ２ １ － １暢 ２ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐１６ １暢 ０ １ １暢 ３ ２ ０暢 １ １ － １暢 １ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐１７ ０暢 ５ １ １暢 ５ ２ ０暢 ９ １ － １暢 ０ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐１８ － ０暢 ４ ０ ０暢 ８ １ － ０暢 ２ ０ － １暢 ０ ０ ０暢 ３ １ SHZ‐１９ － ０暢 １ ０ ０暢 ９ １ ０暢 ０ ０ － １暢 １ ０ ０暢 ３ １ SHZ‐２０ ０暢 ３ １ １暢 ０ １ ０暢 １ １ － ０暢 ９ ０ １暢 ０ １ SHZ‐２１ － ０暢 ２ ０ １暢 ０ １ － ０暢 ３ ０ － １暢 ４ ０ ０暢 ３ １ SHZ‐２２ － ０暢 ３ ０ ０暢 ８ １ － ０暢 ４ ０ － ０暢 ８ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐２３ ０暢 ２ １ ０暢 ７ １ － ０暢 ３ ０ － １暢 ２ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐２４ － ０暢 ３ ０ ０暢 ９ １ － ０暢 ３ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐２５ ０暢 ０ ０ １暢 ３ ２ － ０暢 ２ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 ６ １ SHZ‐２６ － ０暢 ３ ０ １暢 ２ ２ － ０暢 ３ ０ － １暢 １ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐２７ － ０暢 ５ ０ ０暢 ７ １ － ０暢 ２ ０ － １暢 １ ０ ０暢 １ １ SHZ‐２８ － ０暢 ６ ０ ０暢 ４ １ － ０暢 ２ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 １ １ SHZ‐２９ － ０暢 ３ ０ ０暢 ６ １ － ０暢 ５ ０ － １暢 ３ ０ ０暢 ５ １ SHZ‐３０ － ０暢 ４ ０ ０暢 ５ １ ０暢 ８ １ － １暢 ２ ０ ０暢 ３ １ SHZ‐３１ ０暢 ３ １ ０暢 ６ １ － ０暢 ４ ０ － １暢 ４ ０ ０暢 ４ １ SHZ‐３２ － ０暢 １ ０ １暢 ７ ２ ２暢 １ ３ ２暢 １ ３ ０暢 ４ １ 平均值 ０暢 １４ １ １暢 ０５ ２ ０暢 ３６ １ － ０暢 ８１ ０ － ０暢 ４８ ０ 2暢4 　石河子市道路塵土中微量元素的來源分析
石河子市道路塵土中微量元素之間的相關(guān)性見表４ 。由
表可知，石河子市道路塵土中Li‐Be（０暢４８９） ，Li‐B（０暢５２３） ，
Li‐V（０暢５６５） ，V‐Tl（０暢４８３） ，Co‐Tl（０暢６７５） ，Co‐Bi（０暢５３７） ，
Sn‐Sb（０暢５５４） ，Sb‐Tl（０暢６７１） ，Sb‐Bi （０暢５６１）之間存在顯著
正相關(guān)（ p ＜ ０暢０１ ） 。B‐V （０暢４０７ ） ， Co‐Sb （０暢４４８ ） ， Ga‐Sn
（０暢４３２） ，Ga‐Sb（０暢３７７ ） ，Sn‐Bi（０暢３６２） ，Tl‐Bi（０暢４２３）之間
存在顯著正相關(guān)（p＜ ０暢０５） ，Be ，Li 和Co 存在顯著負相關(guān)關(guān)
系（ － ０暢５２５ ， p ＜ ０暢０１ 和－ ０暢４１４ ， p ＜ ０暢０５） 。道路塵土中金
屬元素的相關(guān)性越強，表示其污染源相似或接近。
　　主成分分析法在污染物來源分析中被廣泛的應(yīng)用［１８］ 。
石河子市微量元素的主成分分析結(jié)果見表５ 。對石河子市３２
個采樣點的十種元素進行了主成分分析，提取了３ 個主要因
子，解釋了總方差的７２暢８％ 。第一主成分的貢獻率為
３１暢４％ ，特點是第一主成分在Sb ，Co ，Tl 和Bi 上有較高的
正載荷，主要支配著Sb 和Tl 的來源，部分支配著Co 和Bi
的來源。并且結(jié)合相關(guān)性分析可知，Co 和Bi 存在正相關(guān)關(guān)
系。近年來石河子市工業(yè)發(fā)展較為迅速，工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)
生大量的Sb 和Co ，因此可以把因子１ 視為“人為因子” 。第
二主成分的貢獻率為２５暢６７１％ ，在Li ，Be ，B 和V 上有較高
的載荷，分別為０暢８４ ，０暢８０ ，０暢６４ 和０暢５７ 。從元素含量上
看，Li ，Be ，B 和V 的含量與新疆土壤元素背景值接近，并
且Li‐Be ，Li‐B ，Li‐V 之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，表明該組元
素來自于自然土壤母質(zhì)［１９］ ，因子２ 可看作“自然因子” 。第三
主成分的貢獻率為１５暢８％ ，主要特征是在Sn 和Ga 上有較
高的載荷，從地積累指數(shù)的計算結(jié)果知Ga 處于無到中等程
度污染，Sn 在部分采樣點存在無～ 中等程度污染。而且，Sn
和Ga 存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，表明Sn 和Ga 受自然因素和
第 １２期 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 光譜學(xué)與光譜分析 ３３９９
Table 4 　Correlation analysis of SMTEs of road dusts in Shihezi city
Li Be B V Co Ga Sn Sb Tl Bi
Li １暢 ０００
Be ０暢 ４８９ 倡 倡 １暢 ０００ B ０暢 ５２３ 倡 倡 ０暢 ２９６ １暢 ０００ V ０暢 ５６５ 倡 倡 ０暢 ３２６ ０暢 ４０７ 倡 １暢 ０００ Co － ０暢 ４１４ 倡 － ０暢 ５２５ 倡 倡 － ０暢 ０７７ ０暢 ２５５ １暢 ０００ Ga － ０暢 ０３８ ０暢 ２７７ ０暢 １６３ ０暢 １２９ － ０暢 ０６１ １暢 ０００ Sn ０暢 ０３１ ０暢 ２３１ ０暢 ０６４ ０暢 ０４９ － ０暢 ０８１ ０暢 ４３２ 倡 １暢 ０００ Sb － ０暢 １０７ － ０暢 ０９６ ０暢 ２５９ ０暢 １５４ ０暢 ４４８ 倡 ０暢 ３７７ 倡 ０暢 ５５４ 倡 倡 １暢 ０００ Tl ０暢 １２２ － ０暢 １２７ ０暢 ２２１ ０暢 ４８３ 倡 倡 ０暢 ６７５ 倡 倡 ０暢 １７０ ０暢 ２５０ ０暢 ６７１ 倡 倡 １暢 ０００ Bi － ０暢 ２１６ － ０暢 １９６ ０暢 ０３１ ０暢 １５６ ０暢 ５３７ 倡 倡 ０暢 １０４ ０暢 ３６２ 倡 ０暢 ５６１ 倡 倡 ０暢 ４２３ 倡 １暢 ０００ Note ： 倡correlation of significant at the ０暢０１ level （two‐tailed） ； 倡倡correlation is significant at the ０暢０５ level （two‐tailed）
人為因素的雙重影響。因此，第三主成分可看作是“混合因
子” 。
Table 5 　Principal component analysis of SMTEs in road dusts
元素
因子（主成分）
１ ２ ３ Li － ０暢 ０４２ 0暢 843 － ０暢 ３３３ Be － ０暢 １２４ 0暢 796 ０暢 ２４１ B ０暢 ２７９ 0暢 644 － ０暢 ２２６ V ０暢 ４４５ 0暢 567 － ０暢 ４９３ Co 0暢 683 － ０暢 ５２８ － ０暢 ４０３ Ga ０暢 ３６９ ０暢 ３０１ 0暢 595 Sn ０暢 ４９９ ０暢 ２３１ 0暢 670 Sb 0暢 867 － ０暢 ０１５ ０暢 ２４４ Tl 0暢 851 ０暢 ０３５ － ０暢 ２８９ Bi 0暢 721 － ０暢 ２５０ ０暢 ０７５ 特征值 ３暢 １４１ ２暢 ５６７ １暢 ５７８ 方差貢獻率／％ ３１暢 ４０６ ２５暢 ６７１ １５暢 ７７６ 累積方差貢獻率／％ ３１暢 ４０６ ５７暢 ０７７ ７２暢 ８５３ ３ 　結(jié)　論
　　（１）對石河子城市道路中SMTEs 的含量及分布分析表
明，Li ，Tl 和Co 的含量低于新疆土壤元素背景值，Be ，B 和
V 的含量與背景值接近，而Ga ，Sn ，Sb 和Bi 的含量大于新
疆土壤元素背景值。
（２）地積累指數(shù)的計算結(jié)果表明，石河子市道路塵土
SMTEs 中Li ，Be ，B ，V ，Co 和Tl 的級數(shù)是０ ，沒有污染，
其余元素屬于無到中等污染程度。石河子市道路塵土中相關(guān)
微量元素存在一定的污染風(fēng)險。各微量元素的污染程度依次
為：Sb＞ Bi＞ Sn＞ Ga＞ Be＞ B ＞ V ＞ Co ＞ Li＞ Tl 。
（３）相關(guān)性分析表明Li‐Be ，Li‐B ，Li‐V ，V‐Tl ，Co‐Tl ，
Co‐Bi ，Sn‐Sb ，Sb‐Tl ，Sb‐Bi 之間存在顯著正相關(guān)（p ＜ ０暢０１） 。
B‐V ，Co‐Sb ，Ga‐Sn ，Ga‐Sb ，Sn‐Bi ，Tl‐Bi 之間存在顯著正相
關(guān)（p ＜ ０暢０５） ，Be ，Li 和Co 存在顯著負相關(guān)。
（４）主成分分析和相關(guān)性分析結(jié)果表明，Sb ，Co ，Tl 和
Bi 主要是人為來源，Li ，Be ，B 和V 主要是自然來源，Sn 和
Ga 受自然因素和人為因素的共同影響。
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Application of ICP‐MS in Assessing the Pollution of Seldom Monitored
Trace Elements in City Roadside Dusts
YIN Shu‐hua１ ，GAO Bo１ 倡，LI Qiang２ ，ZHOU Huai‐dong１ ，WANG Jian‐kang３ ，HUANG Yong１
１暢Department of Water Environment ，China Institute of Water Resources and Hydropower Research ，Beijing ?。保埃埃埃常?，China
２暢School of Resources and Environment ， North China College of Water Resources and Hydropower ，Zhengzhou ?。矗担埃埃保?，
China
３暢College of Water Conservancy &amp;amp; Architectural Engineering ，Shihezi University ，Shihezi ?。福常玻埃埃?，China
Abstract 　Seldom monitored trace element concentrations in road dusts colleted from Shihezi City were studied ．A total of ３２
sampling stations were selected ．The concentration of １０ seldom monitored trace elements （B ，Be ，Bi ，Co ，Ga ，Li ，Sb ，Sn ，Tl ，
V） were determined ．Their pollution degree and source identification were analyzed by using Geoaccumulation Index ，correlation
coefficient and principal factor analysis ．The results indicated that the mean concentrations of Li ，Be ，B ，V ，Co ，Ga ，Sn ，Sb ，Tl
and Bi were ２４暢９１ ，１暢６８ ，４１暢１１ ，７２暢６６ ，１３暢５８ ，３６暢２６ ，３暢６４ ，３暢３７ ，０暢４２ and ０暢５２ mg · kg － １ ，respectively ．The mean concentrations
of Li ，Tl ，Co ，Be ，B ，and V were lower than or similar to the soil background values of Xinjiang province ．However
，the mean concentrations of Ga ，Sn ，Sb and Bi were higher than the background values of Xijiang province and world soil ．
The results of Geoaccumulation Index indicated that the pollution degrees of Li ，Be ，B ，V ，Co ，Ga and Tl were zero ，and belonged
to the category of non‐pollution ．However the pollution of Sb ，Bi and Sn were considerably serious ，and their pollution
grades were ２ ，１ and １ respectively ．The source of SMTEs in road dusts of Shihezi City was identified by multivariate statistics
（principal component analysis and correlation analysis） ．The results showed that Sb ，Co ，Tl and Bi mainly originated from human
activities ，Li ，Be ，B ，V represented natural sources ，while Sn and Ga have the mixed sources of nature and human activities
．
Keywords 　Seldom monitored trace elements ；Roadside dusts ；Geoaccumulation index ；Pollution sources ；Shihezi city
（Received Mar暢２２ ，２０１３ ；accepted Jun暢１２ ，２０１３） 　　
倡Corresponding author

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