濟(jì)青高速兩側(cè)土壤重金屬污染分布特征研究

戰(zhàn)錫林，馬保民，鄧保軍，董 潔，馬海麗

（1.濟(jì)南市環(huán)境監(jiān)測中心站，山東濟(jì)南250014；2.山東省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東濟(jì)南250014）

高速公路在推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)不可避免的帶來了環(huán)境污染問題。高速公路對周邊的污染主要是由交通運(yùn)輸產(chǎn)生，其來源于汽車行駛中產(chǎn)生的汽車尾氣、輪胎和機(jī)械部件磨損污染物、燃料油、潤滑油的泄漏及機(jī)動車運(yùn)載貨物導(dǎo)致的揚(yáng)塵對道路周圍的環(huán)境污染［1－5］。產(chǎn)生的污染物質(zhì)通過降雨雪（形成路面徑流）、自然沉降等方式進(jìn)入土壤，高速公路成為周邊環(huán)境的污染源，并導(dǎo)致土壤中重金屬富集［6］。污染土壤的重金屬主要是生物毒性顯著的汞、鎘、鉛以及砷［7］。這里選擇As，Cd，Cr，Hg，Pb 5種重金屬為研究對象，對公路兩側(cè)土壤重金屬污染物的分布特征進(jìn)行了研究。

濟(jì)青高速作為山東省最早建設(shè)的高速公路，連接濟(jì)南、淄博、濰坊、青島等重要工業(yè)城市。該項(xiàng)目1990年7月開工建設(shè)，1993年年底主線工程建成通車。設(shè)計(jì)日車流量3萬輛標(biāo)準(zhǔn)車，實(shí)際上高峰時(shí)日車流量已經(jīng)達(dá)到5萬輛。選擇濟(jì)青高速作為研究對象能較好的反映高速公路對周圍土壤的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 采樣點(diǎn)位

選擇濟(jì)青高速濟(jì)南收費(fèi)站作為零點(diǎn)，濟(jì)青高速章丘段作為間距點(diǎn)，采樣點(diǎn)位均位于農(nóng)田，周圍無大型廠礦企業(yè)，在零點(diǎn)和間距點(diǎn)南北兩側(cè)50m，100m，150m，300m，500m，1 000m處放射狀布點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)見圖1。

圖1 高速公路零點(diǎn)和間距點(diǎn)點(diǎn)位布設(shè)

1.2 樣品采集

對角線法混合采樣，采樣深度一般為0～20cm。各分點(diǎn)樣品等重混勻后四分法棄取，保留1kg土樣，用于測定。

1.3 樣品處理及分析

1.3.1 樣品處理

樣品經(jīng)風(fēng)干、粗磨、細(xì)磨后過篩，四分法棄取，裝瓶備分析用。

1.3.2 樣品消解

土壤樣品中加入硝酸、氫氟酸、高氯酸三酸體系，微波消解后用于測定Cd，Cr，Pb；加入新配置的王水，采用王水浸提法消解，用于測定As，Hg。

1.3.3 樣品分析

土壤樣品中各元素的測定方法依據(jù)、分析儀器等見表1。

表1 分析項(xiàng)目、方法、儀器

1.4 評價(jià)方法

研究的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為HJ 332－2006《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，所測土壤數(shù)據(jù)均采用單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合污染指數(shù)法進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)。

（1）單項(xiàng)污染指數(shù)：

式中：Pi—土壤中單項(xiàng)污染物單因子污染指數(shù)；

Ci為土壤中污染物測定值（mg／kg）；

Si為污染物評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值（mg／kg）；

（2）綜合污染指數(shù)（即內(nèi)梅羅指數(shù)法）：

式中：Pt—評價(jià)單元內(nèi)梅羅污染指數(shù)；

Pmax—評價(jià)單元中污染物污染指數(shù)的最高值；

Pi—土壤中評價(jià)單元單項(xiàng)污染物單因子污染指數(shù)；

Ci—土壤中評價(jià)單元單項(xiàng)污染物的平均含量；

Si—污染物評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值。

1.5 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

5種重金屬元素的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來源于HJ 332－2006《食用農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)土壤的pH值和用地類型確定標(biāo)準(zhǔn)值。由于在研究中，濟(jì)青高速公路零點(diǎn)及間距點(diǎn)兩側(cè)均為旱田且各點(diǎn)位土壤pH測定值均大于7.5，因此各重金屬元素的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值如表2所示。

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) mg／kg

2 結(jié)果與分析

2.1 高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染總體情況

高速公路兩側(cè)土壤中重金屬含量的測定值見表3。

表3 高速公路兩側(cè)土壤重金屬質(zhì)量比 mg／kg

從表3可以看出，高速公路兩側(cè)土壤中的重金屬含量隨距公路距離的變化呈如下特點(diǎn)：

（1）高速公路兩側(cè)土壤中重金屬均有檢出，土壤中重金屬的平均含量大小為：Cr＞Pb＞As＞Cd＞Hg；

（2）不同點(diǎn)位測定的土壤重金屬中，Hg的測定值差異性較大，而Cr，Pb，As，Cd的測定值比較穩(wěn)定，差異性較小。

2.2 高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染分布特征

所測土壤重金屬數(shù)據(jù)采用單項(xiàng)污染指數(shù)進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)，各點(diǎn)位各元素單項(xiàng)污染指數(shù)值匯總見表4。

表4 高速公路兩側(cè)土壤重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)

由表4可以看出：

（1）高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染物單項(xiàng)污染指數(shù)均小于1，不存在超標(biāo)現(xiàn)象；

（2）高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染物單項(xiàng)污染指數(shù)的最大值均出現(xiàn)在距離高速公路500m范圍內(nèi)，特別是集中在距離高速公路300m的范圍內(nèi)；

（3）高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染物單項(xiàng)污染指數(shù)隨與高速公路距離的增加呈明顯下降的趨勢。

2.3 高速公路兩側(cè)土壤重金屬污染狀況分析

采用綜合污染指數(shù)法計(jì)算各點(diǎn)位多元素的綜合污染指數(shù)，各點(diǎn)位的綜合污染指數(shù)見表5。

表5 高速公路兩側(cè)點(diǎn)位綜合污染指數(shù)

并繪制了零點(diǎn)和間距點(diǎn)高速公路兩側(cè)點(diǎn)位綜合污染指數(shù)圖2和圖3。

圖2 高速公路南側(cè)土壤綜合污染狀況

數(shù)據(jù)分析顯示濟(jì)青高速零點(diǎn)和間距點(diǎn)兩側(cè)污染主要有以下特點(diǎn)：

（1）零點(diǎn)高速公路兩側(cè)土壤中重金屬綜合污染指數(shù)均大于間距點(diǎn)高速公路兩側(cè)，說明零點(diǎn)高速公路兩側(cè)土壤受重金屬污染的程度要高于間距點(diǎn)；

圖3 高速公路北側(cè)土壤綜合污染狀況

（2）零點(diǎn)高速公路兩側(cè)土壤中重金屬綜合污染指數(shù)在150m范圍內(nèi)與間距點(diǎn)的對應(yīng)點(diǎn)位存在較大差異，超過150m范圍后兩者趨于一致；

（3）零點(diǎn)高速公路兩側(cè)土壤中重金屬綜合污染指數(shù)在不同的點(diǎn)位存在較大的變化，最大值均出現(xiàn)在150m處，距離高速公路50m處為第2高點(diǎn)；

（4）間距點(diǎn)高速公路兩側(cè)土壤中重金屬綜合污染指數(shù)在不同點(diǎn)位變化不大，均處于較低水平；

（5）高速公路兩側(cè)各點(diǎn)位土壤中重金屬綜合污染指數(shù)隨距離的增大而降低，與高速公路的距離近則土壤受污染程度高。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

研究表明，隨著與高速公路距離的增大，重金屬含量在逐漸降低，且高速公路兩側(cè)土壤中重金屬均不存在超標(biāo)現(xiàn)象，表明目前高速公路的運(yùn)營對其兩側(cè)土壤產(chǎn)生了影響，但影響相對較小，沒有達(dá)到污染的級別。土壤中的重金屬很難自然降解，隨著高速公路的持續(xù)運(yùn)營，污染物不斷累積，污染程度必定會不斷加重，一旦發(fā)生污染就很難修復(fù)。

3.2 建 議

（1）道路兩側(cè)種植對交通特征污染物富集能力強(qiáng)的樹種作為城市的行道樹和高速公路的隔離帶，應(yīng)以常綠樹種為主，喬灌結(jié)合，發(fā)揮高速公路生態(tài)景觀系統(tǒng)強(qiáng)大的環(huán)保功能，使高速公路的景觀系統(tǒng)具有可持續(xù)性［8－9］。

（2）在公路兩側(cè)的農(nóng)田種植一些不易富集重金屬的農(nóng)作物或非食用農(nóng)作物，盡量不要種植蔬菜類。

（3）開發(fā)清潔能源，代替汽油、柴油等為主的石油類燃料。

（4）改善剎車片和輪胎生產(chǎn)工藝。

［1］ 王再嵐，何 江，劉玉虹.鄂爾多斯地區(qū)公路兩側(cè)土壤重金屬污染特征［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，30（2）：15－19.

［2］ 李 波，林玉鎖，張孝飛.滬寧高速公路兩側(cè)土壤和小麥重金屬污染狀況［J］.農(nóng)村生態(tài)環(huán)境，2005，21（3）：50－53.

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