其二，中心城区道路拥有吸附能力极强的细粒径灰尘，因此大量重金属被吸附于灰尘中；其三，车流量大的道路会致使车辆在行驶过程中运行不畅，而运行中车辆的停车和怠速都会引发汽车尾气附加排放量[1,43]，造成道路灰尘重金属含量增高[44,45]；其四，中心城区西北部布局大量冶金、化学医药和建材等工业，东部则是天津老工业基地，其排放的气体和颗粒物会吸附携带大量重金属，因此距离污染源较近的道路灰尘中重金属的含量会较高；其五，由于采样时间为12月份和1月份，因此在强大的亚洲高压与阿留申低压之间，形成了势力强大、干燥寒冷的偏北风，其对灰尘粒子的迁移具有一定的影响。根据研究结果，发现重金属污染最为严重的区域主要分布在商业区、交通密集区和工业区，这与郑小康等人的研究结果一致[31]。
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图4 天津城市道路灰尘重金属的空间分布特征
Fig.4 Spatial distribution maps of heavy metals in urabn street dust of Tianjin
3.4 天津城市道路灰尘重金属污染评价
对道路灰尘中重金属的污染评价方法有很多，主要包括内梅罗污染指数法、单因子指数法、地积累指数法、层次分层法和潜在生态风险指数法等，但至今国内外对此都没有统一的方法和标准。通过对各种不同评价方法进行对比，发现地积累指数Igeo法是主要研究沉积物中重金属的污染评价指标，潜在生态风险指数法是通过重金属的毒性效应定量分析其对环境的生态危害程度[46]。本文旨在评价存在于沉积灰尘中的重金属因子Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的污染水平，因此运用地积累指数Igeo法对天津城市道路灰尘重金属进行污染评价，运用潜在生态风险指数法对道路灰尘进行重金属污染风险评价。
3.4.1 基于地积累指数Igeo法的评价
地积累指数是由欧洲兴起，并广泛地应用于研究沉积物等物质中重金属的污染评价指标[47,48]。
地积累指数Igeo评价计算方法：Igeo＝log2[Cn/(k·Bn)]
式中，Igeo为单一重金属的地积累指数；Cn为道路灰尘中单一重金属的实测含量；Bn为道路灰尘中相应重金属的地球化学背景值（本文采用天津土壤环境背景值作为参考，Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的土壤环境背景值分别取0.09、84.20、28.80、33.30和21.00mg/kg）；k为考虑到地壳岩石运动引起的背景值波动而设定的参考系数（本文k取值1.5）。
Muller污染指数分级指标如表5所示，天津城市道路灰尘重金属的地积累指数及其污染程度如表6所示。
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表5 Muller污染指数分级指标
Table 5 The geo-accumulation indexes and the classification
污染指数 Igeo＜0 0＜Igeo＜1 1＜Igeo＜2 2＜Igeo＜3 3＜Igeo＜4 4＜Igeo＜5 Igeo＞5
分级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
污染程度 无污染 轻度污染 偏中度污染 中度污染 偏重度污染 重污染 严重污染
表6 天津城市道路灰尘重金属的地积累指数及其污染程度
Table 6 The geo-accumulation index and level of heavy metals in urban street dust of Tianjin 重金属 Cd Cr Cu Ni Pb
平均值（mg/kg）
0.99 121.41 100.62 43.35 61.48
污染指数 2.87 -0.06 1.22 -0.20 0.96
分级 Ⅳ Ⅰ Ⅲ Ⅰ Ⅱ
污染程度 中度污染 无污染 偏中度污染 无污染 轻度污染
如表6所示，天津城市道路灰尘中重金属Cd、Cr、Cu、Ni和Pb的地积累污染指数分别为2.78、-0.06、1.22、-0.20和0.96，其中重金属Cr和Ni基本处于无污染状态，Pb和Cu分别为轻度污染和偏中度污染。分析得知道路沉积灰尘中积累了低浓度的Cu和Pb，以及较高浓度的重金属Cd，因而造成了城市道路污染。通过与国内外其他城市对比，发现天津市区道路灰尘重金属Cd的污染水平较徐州、多伦多和渥太华等城市污染严重。因此，防治道路灰尘镉污染已经迫在眉睫。 3.4.2 潜在生态风险指数法的评价 （1）单一重金属污染系数计算方法：Pf＝
式中，Pf为灰尘中单一重金属的污染系数；C为天津城市道路灰尘中单一重金属的实际检测浓度；S为相应重金属污染评价参比值（本文中重金属Cd、Cr、Cu、Ni和Pb分别取值0.09、84.20、28.80、33.30和21.00mg/kg）。
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（2）单一重金属潜在生态风险指数计算方法：Er＝Tr×Pf
式中，Er为单一重金属的潜在生态风险指数；Tr为相应重金属毒性系数，即重金属的毒性水平，其中重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb分别取值30、2、5、5、5。 （3）多种重金属潜在生态风险指数计算方法：RI＝
潜在生态风险评价分级及等级划分如表7所示，天津城市道路灰尘重金属污染潜在生态风险指数及其污染程度如表8所示。
表7 潜在生态风险评价分级指标及等级划分
Table 7 The evaluation index and the grade division of potential ecological risk 等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
Er Er＜40 40≤Er＜80 80≤Er＜160 160≤Er＜320 Er≥320
RI RI＜150 150≤RI＜300 300≤RI＜600 RI≥600
潜在生态风险程度 生态危害低 生态危害中等 生态危害较高 生态危害高 生态危害极高
表8 天津城市道路灰尘重金属污染潜在生态风险指数及其污染程度
Table 8 The potential ecological risk index and level of heavy metals in urban street dust of Tianjin
平均值
重金属
（mg/kg）
Cd Cr Cu Ni Pb 多种重金属
0.99 121.41 100.62 43.35 61.48
污染系数Pf 11.00 1.44 3.49 1.30 2.93
Er /RI 330 2.88 17.47 6.51 14.64 371.50
潜在生态风险程度 生态危害极高 生态危害低 生态危害低 生态危害低 生态危害低 生态危害较高
通过对天津城市道路灰尘重金属污染进行潜在生态风险评价，分析发现Cr、Cu、Ni、Pb的潜在生态风险指数分别为2.88、17.47、6.51、14.64，生态危害均处于较低状态。综合生态风险指数为371.50，生态危害程度较高。
综上所述，通过地积累指数Igeo法和潜在生态风险评价法对天津城市道路灰尘重金属进行污染评价和风险评价，发现市区道路灰尘重金属Cd污染较为严重，属中度污染，生态危害程度较高，其余重金属污染指数均较低，且生态危害程度低；全市的生
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态危害程度处于较高水平。严重的污染现状和潜在的生态风险已严重影响到城市环境和人类的身体健康，镉严重超标以及其他重金属的轻度污染现象须引起各相关部门的重视并积极采取相应措施妥善解决。 3.5 天津城市道路灰尘重金属来源判析
相关性分析是判析道路灰尘中单一重金属以及复合重金属的污染来源的常用方法
[23,46,48-49]
。在国内外的研究成果中，道路灰尘重金属的来源主要取决于人类活动、交通
运输和工业污染排放等。本文采用SPSS19.0软件对天津城市道路灰尘中重金属和有机质进行相关性分析和主成分分析，进一步探讨道路灰尘中重金属的可能性来源[49-51]。
在进行SPSS相关性分析和主成分分析前，先做因素分析的适合度检验（KMO and Bartlett's Test）。适合度检验结果KMO＝0.598，通过KMO理论要求大于0.50的标准，数据达到显著性相关水平，说明原变量之间存在显著的结构性和相关关系。根据Kaiser给出的KMO度量标准，本研究的变量可以进行相关性分析和主成分分析。 3.5.1重金属和有机质Pearson相关系数分析
通过对天津城市道路灰尘中重金属和有机质进行相关性分析，得出Pearson相关系数，如表9所示。由表9得知，Cr-Cu、Pb-有机质（P＜0.05），以及Cu-Ni（P＜0.01）之间存在显著的相关性。分析得出Cu、Ni、Cr可能有相同的污染来源，来自于工业排放以及金属制造业污染等；而灰尘中有机质的含量也会对Pb的污染行为产生一定的影响。不同重金属之间均存在一定的相关性，说明道路灰尘中重金属污染已不再是单一因子的行为，而是由多因子复合影响的结果，而相关的非显著性又表明道路灰尘重金属污染来源的复杂性。
表9 天津城市道路灰尘中有机质和重金属含量的相关性系数
Table 9 Correlation coefficients of organic matter and heavy metals contents in urban street dust of
Tianjin
Cd Cr Cu Ni Pb 有机质
Cd 1 -0.140 -0.020 -0.065 -0.054 -0.036
Cr 1 0.224 0.081 -0.131 0.107
﹡
Cu 1 0.290
﹡﹡
Ni
1 0.145 0.058
Pb 1 0.191
﹡
有机质
1
0.057 0.116
﹡.在0.05（双侧）水平显著相关；﹡﹡.在0.01（双侧）水平显著相关
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