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        濟(jì)青高速兩側(cè)土壤重金屬污染分布特征研究

        2012-01-31 08:36:10戰(zhàn)錫林馬保民鄧保軍馬海麗
        環(huán)境影響評價(jià) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:點(diǎn)位零點(diǎn)間距

        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(dòng)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(dòng)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(huì)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.

        [3] 張建強(qiáng),白石清,渡邊泉.城市道路粉塵、土壤及行道樹的重金屬污染特征[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào),2006,41(1):68-73.

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