公路建設對路域土壤的影響

周玉海 和瑩 牛偉

摘 要：由于公路建設，原有土壤被擾動，形成了一種新的人為土—路域土壤。公路建設過程中由于外來土壤的引入、施工機械的碾壓，導致土壤質地組成比例、土壤孔隙度、有效土層厚度等發生變化。公路運行過程中，由于汽車尾氣排放、輪胎磨損、燃料油泄漏等問題，導致土壤中重金屬和有機污染物含量不同程度的增加，造成土壤不同程度的污染。

關鍵詞：公路；路域；土壤

中圖分類號 S731.8 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）14-0114-03

Abstract：Because of road construction，the original soil is disturbed，and has formed a new artificial soil - soil roadside. Because of introduction of alien soils，construction machine rolling in the process of road construction，it leads to soil texture and composition ratio，soil porosity，soil effective thickness changes. During operation，because of vehicle emissions，tire wear，fuel oil leaks and other problems，this has resulted in an increase in soil with varying degrees of heavy metals and organic contaminants and different degrees of pollution.

Key words：Road；Roadside；Soil

1 引言

公路建成以后，隨著生態恢復等環保工程的實施，出現了一個寬約50～70m，長數十至數百公里不等的新生態系統，我們將其稱之為路域[1]。隨著我國公路建設規模快速增長，形成面積巨大的路域空間。公路的建設與運營對路域土壤環境帶來了較大影響，不僅改變了路域土壤的物理特性，也在不同程度上改變了其化學成分。

2 公路建設對土壤物理指標的影響

公路建設，需占用大量林業或農業用地，施工過程中無序侵入土體和施工翻動，原有土壤的表土層和腐殖質層遭到破壞，形成了一類獨特的土壤。土壤質量在由原始未受人為干擾的自然狀態向路域土壤演變的過程中，表現出明顯的退化現象。與原始土壤相比，表現為土壤剖面結構混亂、無層次、無規律、結構差、外來物質多、養分匱乏等特性[2]。

2.1 對土壤質地的影響 土壤質地指土壤中不同粒徑的礦物質顆粒組合狀況，與土壤保肥、保水、通氣狀況有密切關系。公路建設過程中，由于人類活動干擾，土壤組成比例發生變化。余海龍[3]等通過對胡集高速公路卓資縣六蘇木鄉境內公路路域土壤采樣研究發現，公路建成后，路域土壤的顆粒組成變化幅度較大，理化性質復雜。由于施工過程中產生的廢棄物、建筑垃圾等侵入物的影響，物質組成上人為侵入體較多，表現為物質組成在剖面上不連續，并受施工的影響，土壤質地在顆粒組成上粗粒化明顯。隨著土壤的退化，土壤重粉沙粘粒的比重趨于下降，中粗沙的比重趨于上升。對照地粉沙粘粒比重是受人為影響最嚴重的邊坡的4.19倍，這說明表層植被破壞后，土壤侵蝕嚴重，粉、粘粒明顯減少，土壤保肥、保水性變差。

2.2 對土壤空隙度影響 土壤空隙度指土壤中孔隙占土壤總體積的百分率，關系著土壤的透水性、透氣性、導熱性和緊實度。道路在修建過程中，由于人工堆砌、機械碾壓等人為干擾導致土壤結構重排、孔隙度變化。余海龍[3]等通過實驗表明中央隔離帶為人為搬運的異地混合土壤，孔隙度較大，緊實度為160.83～188.29kPa，低于自然土壤緊實度342.26kPa，而路塹邊坡與互通立交處緊實度分別為1156.25～2955.83kPa與342.26～837.52kPa，均高于自然土壤，土壤透氣、透水性變差。

2.3 對土壤有效土層厚度影響 有效土層，是指植物根系伸延容易，有一定的養分可以吸取，能正常生長發育的較松軟土層[4]。公路建設過程中土壤的開挖、堆砌，導致不同區域有效土層厚度有所差異，中央隔離帶與互通立交處，有效土壤厚度分別為50cm和40cm，高于自然坡厚度35cm，邊坡則較低，為10cm[5]，有效土層較薄，不利于植被的生長。

3 公路建設與運行對土壤化學指標的影響

3.1 對土壤pH值影響 道路建設中用于修路的填充材料可能與臨近區域土壤成分截然不同，比如道路建設時，經常將石灰石中提取的填充材料置于從酸性花崗巖中提取的填充材料之上（或者相反），在這種情況下，來源于路基的化學物質將改變相鄰區域土壤的酸堿度。Blume在1978年對柏林的土壤研究中發現，與道路相鄰的土壤，其30cm之內的表土層pH值可高達7～8，而距道路40～50m之外的林下土壤，其表土的pH值則小于4.5[6]。

康玲芬[7]等人通過對交通干線兩側及公園土壤樣品理化性質測定，結果表明交通干線兩側土壤和公園土壤pH值存在較大差異，公園內土壤的pH值明顯高于道路主干線兩側土壤，出現這種現象的一個主要可能原因是，汽車尾氣中的NOx和SO2等氣體與水結合形成酸性物質，進入道路兩側土壤，從而使道路主干線兩側土壤pH值降低。

3.2 對土壤營養成分變化影響 公路建設過程中對路域內土壤養分及有機質含量也帶來一定的影響。總的表現為表層土壤中養分和有機質的含量都有減少的趨勢，造成這種結果的原因是，工程建設過程中，地表植被清除，土層開挖，松散堆積，增強了風蝕、水蝕強度，造成土壤中養份隨風蝕、水蝕流失所致。

公路運行期間，土壤中全氮、速效磷和有機質隨著植被的恢復逐年恢復。研究表明土壤肥力的恢復進度隨種植植被不同而不同。李宗禹、黃巖[8]等對隴西互通立交綠化區采樣分析表明，植被恢復之后，土壤中的有機質和全氮含量比生土均有所增加，植被恢復6a后，有機質和全氮分別增加了4.7倍和4.3倍，隨著恢復時間的增加，二者含量亦不斷增加。在植被恢復初期，隨著年限的增加，土壤中速效磷含量也在增加，至采樣分析時，經過植被恢復的土壤，速效磷含量都高于5mg/kg，屬于中、高水平。

3.3 對土壤中重金屬含量影響 有研究顯示，路域土壤中重金屬含量，距離最近處，含量最高，隨著與公路距離的增加逐漸減小[9]。也有研究顯示，路域土壤中一些重金屬含量并不是距離公路越近含量越高，而是隨著與公路距離的增加先增加再減少，含量最高區域與公路存在著一定的距離[10-12]。

季輝、趙健[13]等對滬寧高速公路不同路段重金屬分布和影響因素進行了研究，結果表明，路域土壤中Pb含量的變化趨勢，總體上隨與公路距離的增加先增加后減小；但是Zn、Cr的含量變化沒有表現出一致的規律。公路交通產生的重金屬的來源與進入路域土壤的方式，對垂直公路方向不同距離土壤中重金屬含量變化有較大影響[14]。汽車尾氣是公路交通產生的Pb的主要來源[15]，據研究表明，75%的Pb以顆粒態的形式，隨汽車尾氣向公路兩側擴散[16]，汽車尾氣通常擴散一定距離后，才被地面或植被截留而進入土壤中，從而使路域土壤中的Pb含量，在距離公路一定距離處才出現最大值[14]。剎車里襯的機械磨損和輪胎的磨損是公路交通產生的Zn和Cr的主要來源[17]，Zn和Cr進入土壤的方式主要是地表徑流或揚塵擴散[18]，因此，Zn、Cr在路域土壤中含量的累積規律與Pb存在較大差異。Nabulo等[19]的研究表明，影響路域土壤中重金屬含量主要因素之一的道路車流量，與重金屬含量呈正相關關系，車流量越大的路段，路域土壤中Pb、Zn等重金屬含量越高。路域土壤中重金屬含量差異受風向影響較大，通常情況下，上風向土壤中重金屬含量要低于下風向[20]。

3.4 對土壤有機污染物含量影響 石油類物質中含有持久性有機污染物芳香烴等成分，其特點是，易在生物體內富集，且難以生物降解，若通過生物體進入人體，將會損害人體健康。由于燃料燃燒不完全，車輛在啟動時，污染物排放量最大[21]，監測表明，100輛客運車1a可排放2～10t的B（a）P。車輛行駛過程中，通過潤滑油和燃料油的泄漏及尾氣排放，將石油類污染物排放至環境中，再通過路面徑流、大氣等載體進入路域土壤。由于石油類污染物具有難生物降解性、非親水性等特性，同時受土壤的吸附而滯留在土壤中，造成土壤有機物污染。吳湘濱等[22]對衡昆高速公路路域土壤的研究顯示，高速公路路域土壤中石油類污染物含量為6.96～92.86mg/kg，距公路邊界35m范圍內，石油類污染物分布較為均勻，且含量最高，35m范圍之外，其含量隨距離的增加而減少。路域土壤中含量，石油類物質在大氣中彌散濃度、地面徑流距離、高差揚程以及風向風力、地表植被的茂密程度和地形地貌條件等，是其在路域土壤中含量的影響因素。

4 結論

（1）公路建設過程中，由于施工活動影響了路域土壤形態學性質，土壤土層排列凌亂，土層深淺變異較大，土壤中顆粒分布明顯不同于自然土壤。

（2）路域土壤遭受機械壓實、人為擾動等造成土壤結構受到破壞，通氣和持水孔隙降低，土壤緊實度增大。

（3）公路建設過程中，表層植被清除，表土開挖，導致土壤侵蝕嚴重。有機質和養分含量隨土壤侵蝕下降，表現為土壤粗粒化和貧瘠化，不再適于植物生長。

（4）公路運行過程中，汽車尾氣排放、輪胎磨損、燃料油泄漏等問題，導致路域范圍內，土壤中重金屬和有機污染物含量不同程度的增加，路域土壤受到不同程度污染。

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（責編：吳祚云）