李春艷，胡夢(mèng)珺，王 佳，張亞云，李娜娜

（西北師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，蘭州 730070）

城市地表灰塵是近地面大氣降塵及人類活動(dòng)所產(chǎn)生的固體沉降顆粒物［1］，含有重金屬、多環(huán)芳烴等多種污染物［2，3］，對(duì)城市生態(tài)環(huán)境具有明顯的環(huán)境指示意義，這些污染物在人體中累積到一定程度會(huì)造成慢性中毒。近年來，業(yè)內(nèi)對(duì)城市地表灰塵重金屬污染研究主要集中在重金屬的富集狀況、空間分布［4］和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［5-8］等方面，發(fā)現(xiàn)城市地表灰塵均存在不同程度的污染，給城市生態(tài)環(huán)境和居民身體健康帶來極大危害［9，10］。同時(shí)也對(duì)一些特殊環(huán)境如中小學(xué)（幼兒園）［11-16］做了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)校園地表灰塵重金屬在空間上具有高度的異質(zhì)性，手-口是重金屬對(duì)兒童的主要暴露途徑，校園灰塵中的Ni、Pb和Zn 高于城市廣場(chǎng)，幼兒園灰塵重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均為強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)且Pb 是主要因子。但這些研究側(cè)重城市不同功能區(qū)地表灰塵重金屬含量分析和評(píng)價(jià)［17］，或某一城市地表灰塵重金屬污染水平及影響因素［18］，而對(duì)半干旱河谷型城市灰塵重金屬污染狀況研究較少。同時(shí)中小學(xué)校園是未成年人學(xué)習(xí)生活的重要場(chǎng)所，重金屬可經(jīng)過皮膚接觸、手-口誤食等暴露途徑進(jìn)入人體，造成健康危害［19］。甘肅省蘭州市作為西北地區(qū)重要的工業(yè)基地、綜合交通樞紐和社會(huì)經(jīng)濟(jì)中心，經(jīng)歷了快速的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化，造成城市土壤和灰塵重金屬污染［20，21］。因此，本研究以蘭州市主城區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)蘭州市主城區(qū)校園灰塵重金屬污染狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)及評(píng)估，以期為城市地表灰塵重金屬污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

蘭州市地處黃土高原、青藏高原和內(nèi)蒙古高原的交匯地帶，黃河穿城而過，是典型的河谷型城市。蘭州市屬溫帶大陸性半干旱氣候，年均溫6～9 ℃，年均降水量300 mm 左右，降水偏少且集中在夏季，風(fēng)力為1～4 級(jí)。受特殊地形和大陸氣團(tuán)控制的影響，蘭州市冬季靜風(fēng)條件下形成的大氣逆溫層阻礙了污染物的擴(kuò)散；加之作為西北地區(qū)重要的工業(yè)基地、綜合交通樞紐和社會(huì)經(jīng)濟(jì)中心，近幾十年來快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化使得蘭州市環(huán)境問題較多且較為嚴(yán)重。本研究的蘭州市主城區(qū)指以黃河為主線、沿河谷南北分布的西固區(qū)、安寧區(qū)、七里河區(qū)及城關(guān)區(qū)的城區(qū)部分，其中西固區(qū)是綜合工業(yè)區(qū)，安寧區(qū)以科學(xué)教育為主，七里河區(qū)以民族商貿(mào)為主，城關(guān)區(qū)則是政治、經(jīng)濟(jì)中心［22］。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與處理

于蘭州市4 個(gè)主城區(qū)內(nèi)每區(qū)選取12 所學(xué)校（幼兒園及中小學(xué)各4 所），采樣用網(wǎng)格法布設(shè)多點(diǎn)（以操場(chǎng)和教室布點(diǎn)為主），共計(jì)48 所作為校園地表灰塵采樣點(diǎn)，于2018 年1—12 月月末靜風(fēng)和連續(xù)晴朗天氣采集室外地表灰塵，前后2 次采樣的間隔時(shí)間為25～30 d，共采集576 個(gè)樣品，采集距離地面1 m 以上的窗臺(tái)或建筑表面的落塵，所有樣品用毛刷和錫箔紙采集，用四分法取適量裝入貼好標(biāo)簽的自封袋中。采樣時(shí)觀察并記錄周圍環(huán)境特征，利用GPS 記錄采樣點(diǎn)坐標(biāo)，通過ArcGIS 10.2 繪制蘭州市主城區(qū)校園地表灰塵樣點(diǎn)示意圖（圖1）。

圖1 蘭州市主城區(qū)校園地表灰塵采集樣點(diǎn)

灰塵樣品在實(shí)驗(yàn)室剔除雜物，自然風(fēng)干后過0.15 mm 銅篩，混合均勻取15 g 置于碳化鎢磨樣機(jī)（ZHM-1A）研磨至粒徑小于200 目，研磨樣品在105 ℃下烘干后取4 g 放入制樣模具，加入硼酸鑲邊墊底，用30 t的半自動(dòng)壓樣機(jī)（ZHY-401A）下壓成內(nèi)徑為32 mm 的樣片放入干燥器中待測(cè)。樣片用順序式波長(zhǎng)色散型X 射線熒光光譜儀（型號(hào)：Axios；產(chǎn)地：荷蘭）測(cè)定元素含量，分析軟件為SuperQ Version 5.0。本研究選取5 種重金屬元素（Cr、Ni、Cu、Zn 和Pb）進(jìn)行分析。

2.2 研究方法

2.2.1 單因子污染指數(shù)法 單因子污染指數(shù)法是對(duì)灰塵中某一重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)［23］。公式為：

式中，Si為單因子污染指數(shù)；Ci為重金屬的實(shí)測(cè)含量（mg/kg）；Bi為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg），本研究采用蘭州市土壤元素背景值［24］作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。Si分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為重度污染（Si>3）、中度污染（2

2.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法［25］能整體反映地表灰塵重金屬的污染狀況。公式為：

式中，SN為內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)，其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為重度污染（SN>3）、中度污染（2

2.2.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法 重金屬通過皮膚接觸、手-口攝入、呼吸吸入等途徑進(jìn)入人體，危害人體健康，本研究采用USEPA 人體暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)未成年人健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。Cr、Ni、Cu、Zn 和Pb 都具有慢性非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)Cr 和Ni還具有致癌風(fēng)險(xiǎn)［26］，各暴露途徑的重金屬日均暴露量計(jì)算如式（3）至式（5）所示，致癌風(fēng)險(xiǎn)重金屬的暴露量通過式（6）計(jì)算。

式中，ADDdermal為皮膚接觸途徑的日均暴露量，ADDlng為手-口暴露攝入途徑的日均暴露量，ADDlnh為呼吸吸入暴露途徑的日均暴露量，LADDlnh為致癌風(fēng)險(xiǎn)重金屬的暴露量；其余參數(shù)見表1，個(gè)別參數(shù)結(jié)合中國(guó)實(shí)際情況作了修正。

表1 重金屬未成年人日均暴露量參數(shù)取值

非致癌風(fēng)險(xiǎn)和致癌風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算公式為：

式中，HI為非致癌總風(fēng)險(xiǎn)，HI小于1 認(rèn)為不存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)，HQij為單一重金屬的非致癌風(fēng)險(xiǎn)，AD?Dij、RfDij分別為暴露量和參考劑量。 RiskT為致癌總風(fēng)險(xiǎn)，Riski為第i 種污染物的致癌風(fēng)險(xiǎn)，SFi為致癌斜率因子［31，32］，LADDi為致癌重金屬終生日均暴露量，mg/（kg·d），當(dāng)RiskT數(shù)值低于10-4時(shí)，不具有致癌風(fēng)險(xiǎn)。RfD 和SF 取值見表2。

表2 重金屬人體參考劑量（RfD）及致癌斜率因子（SF）［單位：mg（/kg·d）］

3 結(jié)果與分析

3.1 校園地表灰塵重金屬含量時(shí)空分布特征

3.1.1 校園地表灰塵重金屬含量時(shí)間分布 研究區(qū)校園地表灰塵重金屬含量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3 所示。研究區(qū)各季節(jié)灰塵中Cr、Ni、Cu、Zn、Pb 平均含量均超出蘭州市土壤背景值（其中，Cr 為59.85 mg/kg，Ni 為26.52 mg/kg，Cu 為22.94 mg/kg，Zn 為67.06 mg/kg，Pb為21.98 mg/kg），分別為背景值的1.49～5.48 倍，除Ni的個(gè)別樣點(diǎn)外，其他重金屬元素單個(gè)樣品的超標(biāo)率均為100%，說明研究區(qū)校園環(huán)境受到了不同程度的污染。其中，春季地表灰塵Cr、Ni、Cu、Zn、Pb 平均含量值分別為（102.82±26.78）mg/kg、（39.69±14.49）mg/kg、（59.00±22.12）mg/kg、（298.13±188.55）mg/kg、（79.45±54.18）mg/kg，分別為背景值的1.72、1.50、2.57、4.45、3.61 倍，夏季地表灰塵各重金屬的平均含量 分 別為（96.85±17.57）mg/kg、（39.57±8.36）mg/kg、（57.96±30.50）mg/kg、（324.97±180.27）mg/kg、（80.00±42.81）mg/kg，分別為背景值的1.62、1.49、2.53、4.85、3.64 倍，春、夏季空間變異程度類似，變異系數(shù)表現(xiàn)為Pb、Zn 較大；秋季地表灰塵各重金屬的平均含量分別為（100.75±25.68）mg/kg、（41.07±14.12）mg/kg、（65.71±57.00）mg/kg、（337.07±183.81）mg/kg、（90.32±61.98）mg/kg，分別為背景值的1.68、1.55、2.86、5.03、4.11倍，空間變異系數(shù)表現(xiàn)為Cu最大；冬季地表灰塵各重金屬的平均含量分別為（107.60±39.37）mg/kg、（44.04±22.63）mg/kg、（74.70±27.28）mg/kg、（367.40±238.50）mg/kg、（95.71±45.69）mg/kg，分別為背景值的1.80、1.66、3.26、5.48、4.35 倍，空間變異系數(shù)表現(xiàn)為Zn 最大。各重金屬元素平均含量均在冬季達(dá)到最高。

根據(jù)變異系數(shù)（CV）分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［33］：CV<10%為弱變異，10%≤CV≤30%為中等變異，CV>30%為強(qiáng)變異；蘭州市冬季地表灰塵各重金屬變異系數(shù)均大于30%，均為強(qiáng)變異，春、秋2 季除Cr 為中等變異外，其余重金屬都是強(qiáng)變異；夏季除Cr、Ni 屬于中等變異外，其他重金屬均為強(qiáng)變異，這表明研究區(qū)地表灰塵重金屬含量空間分布差異大，來源復(fù)雜，受人為活動(dòng)干擾較大。

蘭州市冬季屬于采暖期，各種燃料燃燒量增加，使得大氣顆粒物中重金屬含量增加；同時(shí)受亞洲高壓控制，大氣穩(wěn)定度高，不利于灰塵擴(kuò)散和污染物稀釋，故冬季城市地表灰塵重金屬含量最高。夏季屬于非取暖期，對(duì)流旺盛且多暴雨，地面灰塵重金屬含量最低。春、秋2 季的大氣穩(wěn)定度和重金屬含量介于冬季和夏季之間，故其重金屬含量居中等水平。此外，據(jù)Chon 等［34］研究發(fā)現(xiàn)灰塵中Cu、Zn 和Pb 含量雨季前高于雨季后，這可能導(dǎo)致夏、春季灰塵重金屬含量低于冬、秋季。

3.1.2 校園地表灰塵重金屬空間分布 為更直觀反映校園地表灰塵重金屬的空間分布特征，在SPSS 軟件中對(duì)5 種重金屬元素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行K-S 正態(tài)分布檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果均為正態(tài)分布，說明可以采用反距離加權(quán)插值法（IDW）繪制校園地表灰塵重金屬含量的空間分布圖。因此，以蘭州市土壤背景值為分界，再取重金屬含量最低值至背景值、背景值至最高值，從低到高分別填充為淺藍(lán)色、黃色和紅色，如圖2 所示。由圖2可以看出，各校園地表灰塵Cr、Ni、Cu、Zn、Pb 含量空間分布差異明顯；灰塵Cr、Ni 高值區(qū)主要分布在西固區(qū)和七里河區(qū)（圖2a、圖2b），Cu、Zn 高值區(qū)在主城區(qū)均有分布（圖2c、圖2d），城關(guān)區(qū)灰塵Pb含量普遍較高（圖2e），各重金屬空間分布狀況可能與蘭州市城市形態(tài)布局以及特殊的地理環(huán)境有關(guān)。

Cr 元素在主城區(qū)（自西向東）的平均濃度分別為105.89、94.16、108.95、99.02 mg/kg，其中七里河區(qū)和城關(guān)區(qū)變異系數(shù)最大，分別為42.45%和29.02%。七里河區(qū)樣點(diǎn)34、36 以及城關(guān)區(qū)樣點(diǎn)25、41、46 為Cr 含量分散分布的高值點(diǎn)，主要因?yàn)檫@2 個(gè)區(qū)域都位于主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向，容易造成灰塵中重金屬的累積；同時(shí)七里河區(qū)是機(jī)械制造、煤炭等工礦區(qū)以及鐵路交通樞紐和民族商貿(mào)區(qū)，這可能是該區(qū)灰塵重金屬的重要來源。Ni 元素在西固區(qū)、安寧區(qū)、七里河區(qū)以及城關(guān)區(qū)的平均濃度分別為46.51、38.41、44.66、34.78 mg/kg，Ni 高值區(qū)主要集中分布在西固區(qū)，呈組團(tuán)狀分布，這可能是由于西固區(qū)的工業(yè)活動(dòng)造成灰塵中重金屬局部含量偏高；其中城關(guān)區(qū)樣點(diǎn)25 和七里河區(qū)樣點(diǎn)34 采樣校區(qū)Ni 含量遠(yuǎn)超周圍樣點(diǎn)，其他采樣點(diǎn)處于較低水平，全區(qū)自西向東高低交替分布。

Cu、Zn 含量高值區(qū)呈點(diǎn)狀不均勻分布，在主城區(qū)均有分布，但二者變異系數(shù)最高值均出現(xiàn)在安寧區(qū)，分別為68.28%和79.64%，表明除安寧區(qū)外，2 種重金屬含量高值點(diǎn)分布具有相似性。安寧區(qū)樣點(diǎn)20、21 Cu、Zn 含量存在明顯差異，20 采樣校區(qū)Zn 含量達(dá)1 144.62 mg/kg，為所有樣點(diǎn)中最高值；21 采樣校區(qū)Cu 含量為179.97 mg/kg，遠(yuǎn)高于平均含量64.34 mg/kg，出現(xiàn)這種情況的首要原因是受到高新科技產(chǎn)品工業(yè)生產(chǎn)的影響，其次受到人類活動(dòng)的影響。

表3 不同季節(jié)重金屬含量統(tǒng)計(jì)

圖2 校園地表灰塵重金屬含量空間分布特征

Pb元素含量均值分布規(guī)律為城關(guān)區(qū)>西固區(qū)>七里河區(qū)>安寧區(qū)，其中城關(guān)區(qū)變異系數(shù)最高（69.24%）。Pb 主要集中分布于城關(guān)區(qū)中部，這是由于該區(qū)是蘭州市的經(jīng)濟(jì)、政治、貿(mào)易等中心，頻繁的交通可能是導(dǎo)致該區(qū)灰塵Pb 含量高的主要原因；其他區(qū)域個(gè)別樣點(diǎn)含量較高，分別為西固區(qū)8、9、11 和七里河區(qū)35校區(qū)采樣點(diǎn)，這可能與工業(yè)活動(dòng)以及固體廢物排放有關(guān)；Pb 含量東西分異明顯，呈東高西低的趨勢(shì)，且城關(guān)區(qū)高值區(qū)Pb 含量自東南向西北減弱。

3.2 校園地表灰塵重金屬污染水平分析

3.2.1 單因子污染指數(shù)分析 由圖3 可知，單因子污染指數(shù)月均值都大于1，其中Zn 最大，Pb 次之，再次為Cu，最后為Cr、Ni。Cr、Ni 污染交錯(cuò)分布，處于低水平且變化穩(wěn)定，受外部條件變化影響小；其余重金屬污染水平在2 月顯著增加，其后降低，3—6 月為一年中低水平階段，6—8 月小幅增長(zhǎng)，10 月下降，之后污染水平又加重。這是由于秋、冬季蘭州市逐步進(jìn)入采暖期，煤炭等燃料燃燒量大于其他時(shí)段，污染物排放量增加，使秋、冬季污染加重［35］。

對(duì)各月單因子污染等級(jí)發(fā)生次數(shù)占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（表4），多數(shù)采樣校區(qū)均存在不同程度的污染，其中全年污染等級(jí)為非污染和警戒限的次數(shù)為27次，占污染等級(jí)評(píng)定總次數(shù)的0.94%，各學(xué)校明顯存在單一或混合重金屬污染。各月以輕度和重度污染為主，輕度污染表現(xiàn)為春、夏多，秋、冬少的變化特點(diǎn)，重度污染則與之相反，二者隨季節(jié)變化差異明顯，這可能與蘭州市秋、冬季降水條件、燃煤燃燒量有關(guān)。

表4 各月單因子污染不同污染等級(jí)發(fā)生次數(shù)占比（單位：%）

由表5 可知，研究區(qū)地表灰塵中Cr、Ni以輕度污染為主，其他污染等級(jí)發(fā)生次數(shù)占比分別為12.33%、12.67%，少數(shù)樣點(diǎn)為中度和重度污染，二者污染狀況具有相似性；Cu 中度污染占52.60%，輕度、重度污染累積占比為47.23%；Pb、Zn 重度污染嚴(yán)重，少數(shù)校區(qū)為輕度和中度污染。研究證明，汽車尾氣排放、車輛經(jīng)常的剎車及停車等是造成Pb、Zn 排放超標(biāo)的主要原因［36］，而Pb 對(duì)兒童智力發(fā)育和行為發(fā)展影響顯著，在環(huán)境中難以自然消解，故需格外重視主城區(qū)校園Pb 污染，尤其是對(duì)兒童的長(zhǎng)期影響。

表5 全年單一重金屬不同污染等級(jí)發(fā)生次數(shù)占比

3.2.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分析 由圖4 可知，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)月均值均大于3，呈重度污染狀態(tài)，其中2 月污染最為嚴(yán)重、4 月最輕；春、夏季較低，秋季波動(dòng)性大，冬季高且污染嚴(yán)重。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的變異系數(shù)與月均值演變具有相似性，表明各校區(qū)污染水平差異顯著，月度變化明顯，反映出灰塵重金屬累積過程不穩(wěn)定，這可能與人類活動(dòng)、天氣條件、大氣運(yùn)動(dòng)等因素［37-39］有關(guān)。蘭州市冬季燃煤源增加，逆溫頻率較高，同時(shí)受下墊面地形影響，靜風(fēng)天氣多，不利于污染物擴(kuò)散；春、秋季大風(fēng)天氣多，有利于地表灰塵傳輸遷移。

圖4 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)月均值和變異系數(shù)

3.3 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

依據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)研究區(qū)未成年人灰塵重金屬暴露量及健康風(fēng)險(xiǎn)熵進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果（表6）表明，各重金屬不同暴露途徑的非致癌風(fēng)險(xiǎn)為手-口暴露＞皮膚暴露＞呼吸暴露，由手-口接觸暴露途徑所產(chǎn)生的非致癌健康風(fēng)險(xiǎn)熵最大，是構(gòu)成健康風(fēng)險(xiǎn)熵的主體，月均風(fēng)險(xiǎn)熵也表現(xiàn)為手-口暴露＞皮膚暴露＞呼吸暴露；從全年風(fēng)險(xiǎn)來看，5 種重金屬非致癌風(fēng)險(xiǎn)為Zn＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu，風(fēng)險(xiǎn)熵處于1.18～61.67，均存在非致癌風(fēng)險(xiǎn)，且Zn、Pb、Ni 非致癌風(fēng)險(xiǎn)熵遠(yuǎn)大于風(fēng)險(xiǎn)上限，分別為61.67、16.99、7.53。Zn 是主要的環(huán)境污染物［40］，Zn 過量會(huì)影響生命體機(jī)能發(fā)育［41］，因此需要預(yù)防Zn 過量導(dǎo)致的非致癌風(fēng)險(xiǎn)；Pb 對(duì)人體神經(jīng)、消化等系統(tǒng)都具有廣泛的影響［42］，而Ni 除了具有致癌性外，對(duì)皮膚和呼吸系統(tǒng)也有顯著影響［42］，故各校區(qū)需格外重視Pb、Ni 導(dǎo)致的健康風(fēng)險(xiǎn)，降低在校人員的健康風(fēng)險(xiǎn)。

表6 未成年人灰塵重金屬暴露劑量及健康風(fēng)險(xiǎn)熵

2018 年各月灰塵重金屬非致癌風(fēng)險(xiǎn)總熵值如圖5 所示。非致癌風(fēng)險(xiǎn)總熵處于10.48～121.41，其中5 月、9 月處于低水平階段，遠(yuǎn)小于其他月份，2 月、8月、12 月為全年風(fēng)險(xiǎn)水平峰值；各月風(fēng)險(xiǎn)熵均大于警戒限，非致癌風(fēng)險(xiǎn)極高，對(duì)健康產(chǎn)生危害的可能性強(qiáng)。

圖5 非致癌風(fēng)險(xiǎn)總熵全年變化趨勢(shì)

致癌重金屬Cr 終生暴露量大于Ni（表6），前者約是后者的2 倍，Cr 致癌風(fēng)險(xiǎn)極高，但由于致癌強(qiáng)度系數(shù)較小，全年范圍內(nèi)致癌風(fēng)險(xiǎn)總熵在2.57×10-8～3.01×10-8，低于警戒限10-4～10-6，表明其致癌概率較低，對(duì)人體健康危害較小。

3.4 影響因素分析

相比于城市道路［6，7］、公園［43］、裸露地表［11］等公共環(huán)境，校園實(shí)際上是一個(gè)不完全開放的半封閉環(huán)境，校園灰塵主要是由大氣降塵和地表揚(yáng)塵在大氣環(huán)境、空氣運(yùn)動(dòng)［38，39］以及師生教學(xué)活動(dòng)等作用下進(jìn)入校園。因此，以2018 年蘭州市月均降水量、風(fēng)力等級(jí)及空氣質(zhì)量指數(shù)（Air quality index，AQI）［44］、師生教學(xué)活動(dòng)強(qiáng)度等作為影響指標(biāo)，通過Pearson 相關(guān)系數(shù)探究灰塵中重金屬含量及內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與氣候因素的相關(guān)性。

由表7 可知，灰塵中Cr含量與月均降水量、東南風(fēng)等級(jí)分別呈極顯著和顯著負(fù)相關(guān)，月均降水量越大、東南風(fēng)級(jí)越強(qiáng)，Cr 含量越低；Ni、Cu、Zn、Pb、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與風(fēng)力等級(jí)均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。風(fēng)引起地表灰塵的遷移，風(fēng)力越強(qiáng)灰塵越不易累積，重金屬含量越低，但受到學(xué)校所處空間位置、建筑格局等因素影響，風(fēng)力對(duì)灰塵重金屬累積的作用效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究。此外，Cu 還受到大氣AQI影響；Pb 與東南風(fēng)力等級(jí)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.586，其受東南風(fēng)影響強(qiáng)于其他重金屬。故風(fēng)力等級(jí)對(duì)研究區(qū)重金屬含量和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)的影響最顯著，其次為東南風(fēng)，月均降水量和AQI也對(duì)個(gè)別重金屬含量具有影響。

表7 灰塵重金屬含量和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)與氣候環(huán)境條件的相關(guān)系數(shù)

由于學(xué)校在節(jié)假日期間，師生活動(dòng)強(qiáng)度與正常教學(xué)期間不同，故當(dāng)月師生教學(xué)活動(dòng)強(qiáng)度等于當(dāng)月在校天數(shù)/當(dāng)月天數(shù)×在校總?cè)藬?shù)的算法表示，不考慮畢業(yè)班提早離校和請(qǐng)假、課程設(shè)置差異等情況，在?？?cè)藬?shù)為當(dāng)年度兩學(xué)期平均值。在SPSS 22.0 中相關(guān)性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每月5 種重金屬含量和師生活動(dòng)強(qiáng)度不存在顯著的相關(guān)性，月均含量與師生活動(dòng)強(qiáng)度也不相關(guān)，則校園重金屬累積與師生活動(dòng)強(qiáng)度相互獨(dú)立，并無直接的影響關(guān)系，重金屬累積主要受校園外在環(huán)境的影響。

4 小結(jié)與討論

4.1 小結(jié)

通過對(duì)蘭州市主城區(qū)中小學(xué)及幼兒園2018 年各季節(jié)校園地表灰塵含量、污染特征及健康風(fēng)險(xiǎn)研究發(fā)現(xiàn)：①蘭州市主城區(qū)校園地表灰塵中Cr、Ni、Cu、Zn、Pb 季節(jié)平均含量均超出蘭州市土壤背景值，分別為背景值的1.62～1.80 倍、1.49～1.66 倍、2.53～3.26 倍、4.45～5.48 倍、3.61～4.35 倍，存在明顯的季節(jié)變化；空間分布表現(xiàn)為西固區(qū)Cr、Ni 含量高，富集程度最強(qiáng)，Pb 含量高的樣點(diǎn)在各區(qū)均有分布，城關(guān)區(qū)中部較為密集，Cu、Zn 高值在主城區(qū)呈點(diǎn)狀不均勻分布。②單因子污染表現(xiàn)為Cu、Zn、Pb 全年污染嚴(yán)重，秋、冬季Pb 重度污染多發(fā)；綜合污染水平表現(xiàn)為冬季嚴(yán)重、春季和夏季低、秋季不穩(wěn)定。③重金屬非致癌風(fēng)險(xiǎn)主要來源于手-口暴露途徑，非致癌風(fēng)險(xiǎn)依次為Zn＞Pb＞Ni＞Cr＞Cu；致癌重金屬Cr、Ni 的致癌風(fēng)險(xiǎn)低。④月均降水量、風(fēng)力等級(jí)及東南風(fēng)與灰塵重金屬含量和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)呈明顯負(fù)相關(guān)，師生活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)重金屬累積影響不顯著。

4.2 討論

本研究著重分析了2018 年蘭州市部分學(xué)校重金屬污染的時(shí)空特征及健康風(fēng)險(xiǎn)，并探究了氣候因素和師生活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)重金屬累積的影響，其中師生活動(dòng)強(qiáng)度與重金屬累積關(guān)系的探究可能需要深入分析，還需要進(jìn)一步考慮到學(xué)校類型、課程設(shè)置、學(xué)生校園活動(dòng)強(qiáng)度等差異對(duì)師生活動(dòng)強(qiáng)度的影響。對(duì)來自外界的重金屬累積，需要對(duì)學(xué)校周圍環(huán)境如工業(yè)廠區(qū)布設(shè)、道路密度、產(chǎn)業(yè)分布等實(shí)際情況進(jìn)行研究，探明污染來源和強(qiáng)度，進(jìn)而為降低校園重金屬污染和學(xué)校選址、校園周邊環(huán)境營(yíng)建提供參考。