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.

［4］ Fergusson J E，Kim N D.Trace elements in street andhouse dusts：sources and speciation［J］.The Science of the Total Environment，1991，100（1）：125－150.

［5］ Sternbeck J，Sjodin A，Andreasson K.Metal emissionsfrom road traffic and influence of resuspension–results from two tunnel studies［J］.Atoms Environment，2002，36（30）：4 735－4 744.

［6］ 劉 臨，金文興，熊知行.汽車尾氣對道路兩側(cè)土壤的鉛污染及其危害［J］.微量元素與健康研究，2005，22（6）：39－40.

［7］ 叢艷國，魏立華.土壤環(huán)境重金屬污染物來源的現(xiàn)狀分析［J］.現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2002（1）：18－20.

［8］ 徐永榮，馮宗煒，王春夏.綠帶對公路兩側(cè)土壤重金屬含量的影響研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002（5）：75－77.

［9］ 李仰征，馬建華.高速公路旁土壤重金屬污染及不同林帶防護(hù)效應(yīng)比較［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（1）：105－109.