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1、中国环境科学2014，34(2)：289-294 China Environmenta1 Science 天气因素对道路灰尘铂族元素累积的影响 刘玉燕 ，刘浩峰 ，曾何华 ，张 兰 (1昌吉学院环境科学研究所，新疆昌吉831 100；2新疆昌吉州I环境监测 站，新疆昌吉831100；3首都师范大学分析测试中心，北京100083) 摘要：以新疆昌吉市为研究区，探讨了天气因素对道路灰尘铂族元素(PGEs)累积的影响及其作用机制样品经王水消解后由ICPMS测定 结果表明，径流冲刷与风力是道路灰尘中PGEs迁移转化的主要外力，而降水量与气温是城市道路形成径流的主要影响因素，干旱区降水稀 少，更利于灰尘
2、PGEs的累积各类天气因素对道路灰尘PGEs含量的影响具体表现为：降水量d(12h降水N5mm)，且气温高于0C以上时的降雪(包含雨夹雪)后PGEs含量下降；气温低于0 时，无论降雪量大小，雪后PGEs含量下降单场次小雨(12h降雨量Srnrn) 后PGEs含量下降；连续性小雨(12h降雨量5mm)；but always decreased after snowfall，no matter how big，when the temperature was lower than 0CAfter single small rain，single moderate and bigger rain(1
3、2hours rainfall5mm)，and continuous small rain，the PGEs contents increased，decreased，and increased respectively,however,when the accumulation achieved top limit，there was no increasing but slow and steady decreasing tendency in continuous small rainAfter a wind force 4，the PGEs content decreased sign
4、ificantly Key words：weather situations；road dust；PGEs；accumulation；influences 铂族元素(PGEs)及其化合物是一类高发生 率的致敏物，部分PGEs化合物还具有致癌效 应【J咱】因具备较好的催化性能，PGEs被作为催化 剂广泛用于汽车尾气催化转化器(VECs)装置，在 净化尾气的同时，PGEs颗粒物随尾气不断排放 并累积于道路环境，从而形成一种新的潜在环境 风险 引 天气、气候条件对污染物迁移、转化及累积 具有深刻影响，但已有PGEs相关研究主要针对 气候条件对道路环境PGEs累积的影响开展了一 些研究【1刚，而天气因
5、素对其影响的研究报道较 收稿日期：20130601 基金项目：国家自然科学基金资助项目(41101497) 责任作者，教授，liuyuyan006126tom 290 中国环境科学 34卷 少鉴于此，本文选择新疆昌吉市为研究区，以天气 因素对道路灰尘PGEs累积的影响及其作用机制 为研究内容，以期对了解区域环境地球化学研究 内容、深化区域PGEs循环过程与机制提供参考 1材料和方法 11 样品采集 以新疆昌吉市为研究区，选择该市乌昌大道 为主要研究路段，在该路段车流量相对稳定的头 屯河大桥设采样点(873293。E，44001lON)乌昌 大道道路类型为城市快速路，最低限速为 100kmh，车
6、流量为4910 pcud(吉州交警大 队监测数据)采样点周边无工业、固废、污水等 其他污染源选取201 1-2012年期间若干次较为 典型的降雪、降雨、大风天气，对上述天气变化 前后道路灰尘样品进行采样(表1)其中，新疆11 月初开始降雪，但12月后，由于气温偏低，路面湿 度大，灰尘样品采集难度加大，故降雪的采样仅在 2011年1l12月进行 样品由昌吉市交警大队和环卫局清洁大队 协助采集，采集时固定面积(长20m、宽05m，沿 路缘石采集)、固定地点、固定时间(每日15：00)， 除车流外，尽可能排除其他人为干扰通常，于天 气变化前1日或当日15：00采样，如遇降水，需待 地面干燥日的15：
7、00继续采样；如遇连续几日降 水，地面持续潮湿，无法进行连续采样时，则需等 降水彻底结束后采样，此连续性降水也被视为1 场次降水进行研究；大风天气时，可在风后当日或 第2日15：00采样样品用毛刷清扫，聚乙烯铲截 取，采样工具用稀硝酸清洗过，保证每次采样工具 无污染，采集的样品除去大块砂石和树叶枝条等 杂质，自然状态下风干后置于烘箱内烘至恒重 (85，4h)，过200目筛，过筛后的样品均于聚乙烯 袋中干燥保存 表1 采样期相关天气条件 Table 1 Weather contitions in sampling period 注：“一”为无降水 12样品分析 1_21 主要仪器和试剂 Agil
8、ent ICPMS 7500c型电感耦合等离子体质谱仪；MilliQ超纯 水系统内标由Re标准储备液配制；调谐溶液由 锂、钴、钇、铈、铊混合标准溶液配JU(Agilent， Pa#5 1 843566) 1-22实验方法称量5g样品于lOOmL的锥 形瓶中，加入20mL新配置的王水(HCl：HNO3= 3：1)，静置过夜后先低温加热，然后升温赶酸至 近干时再加入20mL新配置的王水，继续加热至 2期 刘玉燕等：天气因素对道路灰尘铂族元素累积的影响 291 5mL时加入少许水使溶液分散，待溶液冷却后将 样品和残渣转移至50mL容量瓶，用水稀释至刻 度，摇匀后静置23d，稀释5O倍后用ICPMS测
9、 定【1 1 应用ICPMS测定复杂环境基体中的 痕量Pt、Pd、Rh时，Pt和Rh受到的质谱峰干扰 相对较小，而测定Pd时存在着明显的质谱峰干扰， 即 o8Cd、 Zn 4oAr、92M016O、9。ZrO、 CLI4。Ar、 Ar6 Ga、 Sr O等对Pd产生的干扰，这对痕量 Pd的准确测定造成一定的困难 因此，为了准确测定样品中的Pt、Pd、Rh， 采用普通模式测定Pt、Rh，采用ORS技术测定 Pd测定前对ICPMS分别采取的两种模式条件 进行最佳化选择L2 元素测定中所选用的同位素 为：l3Rh,lSpd Pt 上述实验标准溶液系列均由标准储备液逐 级稀释配得，介质为5硝酸；所用试
10、剂均为优级 纯，水为超纯水为保证实验数据的可靠性，选用 如下质量控制手段：用国家标准物质 GBW0729 1、GBW07293测定进行质量控制(表 警 面 如 菖 山 月9、 0日Ij荦量 l 一 恿 28 24 20 窆 16 垦 2)；同时采用样品平行控制，对同一样品进行多次 测定，其平均差不得超过3 表2国家标准物质GBW07291、GBW07293测定结果 (ngg) Table 2 The determination results of national standard product(GBW07291、GBW07293)(ngg) Pt 样品 测定值 标准值 标准值 4 30|
11、8 223 标准值 609 5685l GBW07291 6000土21 58005 GBW07291 4607土14 440士37 2结果与讨论 21 降雪对道路灰尘PGEs累积的影响 211降雪前后道路灰尘PGEs含量变化11月 9日、10日发生连续性降雪，降雪前Rh、Pd、Pt 含量分别为3428，3231，308ngg，降雪后Rh、Pd、 Pt含量分别为388，641，6568ngg，PGEs含量均呈 明显上涨趋势(图1) 11月15日降雪 11月22、25日降雪 12月3日降雪 及 -o I 面 30 吕 山 1O 一 =台 口一 、 口-，、 、口 Fig1 PGEs concen
12、tration before and after the snow 一口一Rh oPd- 一Pt 11月l5曰降雪前后PGEs含量变化：降雪前 Rh、Pd、Pt含量分别为599，272O，523ngg，降雪 后Rh、Pd、Pt含量分别为447，2528，412ngg， PGEs含量均呈下降趋势(图1) 11月22日、25日降雪前后PGEs含量变 化：11月22日，发生雨夹雪天气，地面尚未干燥，25 一 如 如 加 m 一暑 r軎姐丑。 292 中国环境科学 34卷 曰再次发生零星飘雪，故将其视为1场次连续性 降雪进行研究降雪前Rh、Pd、Pt含量分别为60， 5196，737ngg，降雪后Rh
13、、Pd、Pt含量分别为 691，5407，81lngg，PGEs含量均呈明显上涨趋 势(图1) 12月3日降雪前后PGEs含量变化：降雪前 I 、Pd、Pt含量分别为621，5507，802ngg，降雪 后Rh、Pd、Pt含量分别为478，5282，667ngg， PGEs含量呈下降趋势(图1) 212主要影响因素 降雪时道路灰尘PGEs 的输入除了汽车VECs的直接排放，还有大气湿 沉降带来的PGEs J，而此时道路灰尘PGEs主 要输出途径则依赖于由降水形成的径流或人为 对积雪的清扫降雪时，路面能否形成径流，主要 影响因素是降水量与气温，气温高于0C、降水 量高于5mm以上时，则可能形成径
14、流21 22；气温 低于0时，积雪不能融化，降水量无论大小，无 法形成径流，降雪均被机械或人力清除将采样 期内降雪类型依据其对道路灰尘PGEs累积的 影响进行划分： 降水量小(12h降水量5nun)，且气温高于0 以上时的降雪或雨夹雪：如1 1月15日降雪因气温 高，降雪量大，积雪融化，形成径流，道路灰尘PGEs 随径流大量输出，道路灰尘PGEs含量下降 降雪量无论大小 气温低于0 oc时的降雪：如 12月3曰降雪因气温偏低，积雪不能融化，需人 为清除，道路灰尘中部分PGEs被积雪吸附并随 积雪被清除，PGEs含量下降交通区积雪中PGEs 的相关研究亦证实了这个结论【2引 22 降雨对道路灰尘
15、PGEs累积的影响 2_21 降雨前后道路灰尘PGEs含量变 化2012年5月4日、5日、7日降雨前后PGEs 含量变化：5月4曰、5日、7曰分别降小雨4日 降雨前，Rh、Pd、Pt含量分别为765，4825， 804ngg，4日降小雨后Rh、Pd、Pt含量分别为 815，5603，901ngg，PGEs上升明显；5日降小雨 后，Rh、Pd、Pt含量分别为818，5815，1000ngg， PGEs含量依旧升高，但上涨趋势减缓；7日降雨 后，Rh、Pd、Pt含量分别为647，3755，765ngg， PGEs不再升高，反而呈下降趋势(图2) 2012年5月4日、 2012年5月l9 5日、7日降雨 日、20日降雨 0 0 0 0 0 0 0 采样日期 图2 降雨前后道路灰尘PGEs含量变化 Fig2 Variation PGEs Pollution concentration before and afterthe rain 一口一Rh oPd一Pt 2012年5月19日、20日降雨前后PGEs含量 变化：5月18日降雨前，Rh、Pd、Pt含量分别为618， 4412，490ngg，5月19日小雨后，Rh、Pd、Pt含量 分别为1059，5137，968ngg，PGEs明显上升：5月20 日中雨后ath、Pd、Pt含量分别为872、4186 8,09ngg，P
