公路路域土壤重金属污染研究进展.docx

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公路路域土壤重金属污染研究进展

公路路域土壤重金属污染研究进展

摘要：

对近年来公路交通导致的公路路域土壤重金属污染现状、污染物分布规律及其影响因素等进行了分析，提出了对公路路域土壤重金属污染进行修复的一些合理化建议。

关键词：

公路；路域；土壤；重金属ａｂｓｔｒａｃｔ：

ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｈｅａｖｙｍｅｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｏｉｌｂｅｓｉｄｅｔｈｅｒｏａｄｓｉｄｅwasｒｅｖｉｅｗｅｄ．ｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｔａｔｕｓ，ｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎwereｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ｔｈｅｒｅｓｔｏｒｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎwereｇｉｖｅｎｔｏｏ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｒｏａｄ；ａｒｅａ；ｓｏｉｌ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ１公路路域土壤污染现状近年来，随着经济的快速发展，交通运输业也相应发展迅猛。

其中公路交通对中国经济发展做出了巨大贡献。

但是，公路交通在促进经济发展的同时，也引起了很多环境问题，包括噪声污染、大气污染和土壤污染等，土壤污染中以重金属污染较为严重。

中国是一个农业大国，许多公路邻近农田，公路汽车尾气和灰尘中的重金属通过自然沉降或者经雨水冲刷后进入农田土壤，长期存在并累积。

一方面会影响农作物生长，另一方面重金属进入农作物后，通过食物链在生物体内富集，对食品安全和人类健康造成影响。

重金属污染具有隐蔽性和滞后性，往往在发现时已经造成了很大的影响。

公路土壤重金属污染以铅为主，其次是锌、镉、铬、铜、镍和锰等［１，２］，其中铅污染主要来源于汽车尾气。

自１９３２年四乙基铅被作为汽油抗暴剂使用以来，公路路域铅污染便不断加剧，对人类健康造成威胁。

这一问题引起了各国政府的注意并采取了相应措施。

中国于２０００年７月１日起全国所有汽车停止使用含铅汽油，改用无铅汽油。

但是，一方面含铅汽油已经使用了几十年，公路路域土壤中的铅短期内无法消除，另一方面无铅汽油并不是绝对无铅，含铅汽油是指铅含量不大于０．０１３ｇ／ｌ，无铅汽油是指铅含量不大于０．００５ｇ／ｌ，所以即使使用无铅汽油，经过汽车大流量、长时间累积后，仍然会对公路路域土壤形成铅污染。

据报道，京珠高速［３］、沪宁高速［４］、３１２国道［５］、３１６国道［６］等公路路域土壤已经受到严重的铅污染。

其他重金属污染主要来自汽车轮胎等零部件磨损产生的碎屑。

汽车轮胎和刹车片中含有锌，轮胎中含有镉、铅和铜等重金属，汽车皮带轮、制动器等处含有铬。

实际上在公路路域土壤重金属中锌的含量超过铅，只不过其危害不如铅明显，所以人们关注较少。

国外对于公路重金属污染的研究从铅开始，２０世纪９０年代开始研究重金属复合污染［７］，包括对污染物分布规律与影响因素研究［８］。

中国对公路路域重金属污染的研究主要是重金属污染的分布规律和影响因素研究，但目前缺少较为系统全面的资料，多限于对某一小段公路路域进行研究，而且对于铅污染的研究较多，对于其他重金属污染的研究相对较少。

随着汽车保有量的增加，公路路域土壤重金属污染问题会日益突出，农产品所受污染也会日渐严重。

在大力提倡生态农业和绿色农产品的现代社会，研究公路路域土壤重金属污染可以为安全农产品生产基地规划与农业、农村的可持续发展提供科学依据。

２公路路域土壤污染物分布规律２．１随着公路垂直距离增加，重金属污染程度下降研究发现，在距离公路３５～１５０ｍ［３，４，９－１１］范围以内，土壤中重金属含量相对较高，随着垂直距离的增加，污染程度下降，在１５０ｍ以外，土壤中重金属污染物含量较低，接近背景值。

对于铅污染，一般认为对土壤污染程度明显的是在距离公路０～１００ｍ范围内，且随着距公路的垂直距离的增加而急剧降低。

黄忠臣等［１２］研究发现，随着距离公路垂直距离增加，重金属污染程度下降。

李湘南等［１３］研究认为，在距离公路１００ｍ范围内，污染程度随离公路距离增加而降低，相当多的污染物是在距离公路５０ｍ以内，以５～８０ｍ范围内的污染最为严重。

但也有研究发现，公路路域土壤重金属含量随着离公路垂直距离的增加并不是一直下降，而是先逐渐升高，至某一峰值后再下降，最后接近背景值。

詹凤平等［１４］研究发现，在距离公路１０～１５ｍ处铅的污染最为明显，而后逐渐下降。

甄宏［１１］研究沈大高速公路时发现，公路路域土壤镉含量在距离公路２０～４０ｍ处出现峰值，而后逐渐下降，在距离公路５０ｍ范围内污染明显，距离公路１００ｍ以外污染接近背景值。

２．２污染程度随土壤深度的增加而下降詹凤平等［１４］研究发现，在土壤表层３０ｃｍ以内，铅污染随深度增加变化不明显，在３０～５０ｃｍ范围内明显降低。

分析原因是采样点土壤长期翻种，３０ｃｍ以内为耕作层，经常翻耕，土壤混合度高，铅含量变化不大。

３０～５０ｃｍ土壤接近深耕层，不经常耕作，铅含量变化不大，且含量低。

魏秀国等［１０］研究发现，公路两侧表层土壤中铅含量较高，４０～６０ｃｍ土壤中铅含量较低，接近背景值水平。

一方面是下层土壤不经常翻耕，不易污染，另一方面是重金属易被植物根系和土壤颗粒吸附，导致重金属污染较轻。

３影响公路路域土壤重金属污染分布的因素３．１公路运营时间和车流量公路运营时间越长，车流量越大，公路两侧土壤受重金属污染越严重［１０，１５，１６］。

有研究表明，香港城市公路两侧土壤中铅含量是交通流量较小的深圳公路土壤中铅含量的１．４５倍。

詹凤平等［１４］研究２０９国道和２２９国道时发现，２０９国道铅污染明显大于２２９国道，２０９国道车流量要大于２２９国道。

黄忠臣等［１２］研究发现，京通快速路远通桥南侧土壤中铅含量最高，原因是其为京通快速路和北京五环路连接处，车流量大。

ｉｄｅｒｉａｈ等［１７］研究了高密度行车区（＞２０００００辆／ｄ）、低密度行车区（＜１０００００辆／ｄ）和交通限制区（０～５辆／ｄ）不同公路路域土壤重金属的含量，经过线性回归显示，土壤中重金属含量与交通流量呈正相关。

我国学者曾对多地公路路域土壤重金属污染情况进行研究，包括西宁、扬州、上海、沈阳、广州、北京、长株潭以及３１２国道自东向西系列地区。

从区域上看，山东和广东经济发达，车流量大，土壤重金属污染严重。

其次是辽宁、山西、河南、河北、浙江以及四川和云南，而西藏、青海、新疆、宁夏和贵州一带，由于车流量小，土壤所受重金属污染的程度相对要轻一些。

３．２公路所处地理位置山区公路较平原公路相对而言更容易造成两侧土壤重金属污染，且受污染范围会更大，污染更为严重。

原因是山区空气流通不畅，污染物难以在大气中扩散稀释，更容易形成污染。

十字路口、盘旋山路和路况较差的公路，轮胎摩擦严重，从而产生大量含重金属的颗粒物造成污染。

陈建安等［１８］对山区公路的研究显示，坡度为２０°的坡道旁１０ｍ处的土壤中铅含量为１２６ｍｇ／ｋｇ，是坡度为１０°坡道同距离处污染值的１．７倍，是平道同位置处的２．５倍。

３．３气候及气象因素包括降雨量、降雨时间、湿度、风向、风速和风力等。

多雨潮湿地区，含重金属颗粒物很容易随降水（雨雪等）沉降下来，公路两侧重金属扩散范围一般较小，但相对而言，离公路较近土壤所受污染也就越严重。

南方公路土壤污染比北方相对要明显［１９］。

风向和风速也会影响公路土壤重金属污染程度。

一般下风向地区土壤中重金属平均含量比上风向地区要高。

在上风向和风力较大一侧，大气中重金属颗粒物被稀释，使得这一侧污染减轻，但却导致另一侧重金属污染加剧。

３．４土壤覆盖情况及土壤自身性质农田系统中的重金属，一部分被截留在生长的植被表面，随着农作物的收获或者植物的凋谢而迁移到其他区域，减少了本区域的污染，一部分重金属则进入土壤，在土壤中累积导致土壤的污染。

其累积程度与土壤自身性质，如ｐｈ值、颗粒轻重、有机质含量、生长的植物种类等有关，研究表明，质地粘重、有机质含量高的土壤中重金属更易累积，不易迁移，土壤污染严重［２０，２１］。

研究发现，同一地区、同一类型土壤，稻田土壤铅含量高于旱田土壤［２２］。

土壤中大部分重金属以不溶态的无机盐形式存在，或被络合在有机质的交换位置上。

有机质的存在可以使其被络合，导致其迁移率下降，污染加重。

土壤ｐｈ可影响重金属的溶解从而影响其迁移。

另外，当有农作物生长时，重金属会向植物根系迁移，从而被吸收，降低土壤重金属污染，但此时已经对农作物造成污染，影响其生长。

农作物对重金属的吸收主要通过根系完成，不同农作物对重金属的吸收能力不同，从而对污染的影响也不同。

３．５公路两侧障碍物公路两侧防护林、绿化带能有效影响公路重金属颗粒的扩散。

阮宏华等［１］研究发现防护林能有效阻止铅的扩散，因为防护林不但对含铅颗粒物有吸附作用，还能阻止和减弱空气流动，防止铅进一步扩散。

不同绿化带由于树种、树龄、种植密度、林带宽度等因素，对重金属污染的防护效果不同。

但是防护林宽度有限，而且多为落叶乔木，防护效果也有限，一般是防护林加绿化带，绿化带一般为３０ｍ。

绿化植物应以乔木、灌木、草本植物相搭配。

公路两侧绿化带宽度往往因涉及农业用地而受限。

解决方法是选择对重金属富集能力较强的植物。

目前已经发现３６０多种植物能富集各种重金属，大多是十字花科植物，影响较大的有蜈蚣草、天蓝芥蓝菜等。

４结论和展望我国对公路路域土壤重金属污染的研究，近年来日益增多，但多限于对某一路段污染情况的研究，缺乏长距离大范围统一研究，对全国范围公路污染情况缺乏统一了解，这有待于相关部门来协调组织，从而进一步了解各地区主要公路沿线农业土壤和农产品生产基地污染程度及特征，为安全农产品生产基地的规划和建设提供科学依据。

部分地区或者某些科研人员对于某一类型公路，包括高速公路、城市市郊公路以及农村、山区公路的研究结果，可以作为该地区评价或者安排工作的依据，以利于合理安排该地区工农业生产，并对该地区环境保护等提供依据。

虽然无铅汽油已经推广使用１０余年，但随着工业化进程的加快，公路网的延伸，车流量的增大，根据各地科研人员研究结果看，公路路域重金属对土壤的污染并没有明显下降。

由于经济发展的需求，车流量不会下降，污染很难降低，这就需要我们在设计公路路线时合理规划，尽量减少对于农业耕地和农产品的污染。

另外，应适当发展电动汽车、乙醇汽车等，减少传统汽油汽车的使用，从而减少铅的排放。

对于污染的修复，传统的理化方法工作量较大，难以实现，植物修复是一种可行的污染修复方法，应加大能对多种重金属富集、生长迅速的超累积植物的研究。

参考文献：

［１］阮宏华，姜志林．城郊公路两侧主要森林类型铅含量及分布规律［ｊ］．应用生态学报，１９９９，１０（３）：

３６２－３６４．［２］ｈｉｌｔｏｎｆｇｈ，ｌｅｖｉｎｓｏｎａ．ｆａｃｔｏｒｉｎｇｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｋｕｚｎｅｔｓｃｕｒｖｅ：

ｅｖｉｄｅｎｃｅｆｒｏｍａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｌｅａｄｅｍｉｓｓｉｏｎ［ｊ］．ｊｏｕｒｎａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｃｏｎｏｍｉｃｓａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，１９９８，３５（２）：

１２６－１４１．［３］王超，周继良，陈向明，等．高速公路两侧土壤中重金属污染的测定和环境影响评价［ｊ］．信阳农业高等专科学校学报，２０１０，２０（３）：

１２９－１３０．［４］李波，林玉锁，张孝飞，等．沪宁高速公路两侧土壤和小麦重金属污染状况［ｊ］．农村生态环境，２００５，２１（３）：

５０－５３，７０．［５］吴永刚，姜志林，罗强．公路边茶园土壤与茶树中重金属的积累与分布［ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２００２，２６（４）：

３９－４２．［６］徐永荣，冯宗炜，王春夏，等．绿带对公路两侧土壤重金属含量的影响研究［ｊ］．湖北农业科学，２００２，41（５）：

７５－７７．［７］ｎａｂｕｌｏｇ，ｏｒｙｅｍ－ｏｒｉｇａｈ，ｄｉａｍｏｎｄｍ．ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｌｅａｄ，ｃａｄｍｉｕｍ，ａｎｄｚｉｎｃｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｒｏａｄｓｉｄｅｓｏｉｌｓ，ｓｕｒｆａｃｅｆｉｌｍｓ，ａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｓｉｎｋａｍｐａｌａｃｉｔｙ，ｕｇａｎｄａ［ｊ］．ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ，２００６，１０１（１）：

４２－５２．［８］ｖｉａｒｄｂ，ｐｉｈａｎｆ，ｐｒｏｍｅｙｒａｔｓ，ｅｔａｌ．ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌ（ｐｂ，ｚｎ，ｃｄ）ｈｉｇｈｗａｙｐｏｌｌｕｔｉｏｎ：

ｂｉｏａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｓｏｉｌ，ｇｒａｍｉｎａｃｅａｅａｎｄｌａｎｄｓｎａｉｌｓ［ｊ］．ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒｅ，２００４，５５（１０）：

１３４９－１３５９．［９］孔德秀，姜守俊．高速公路两侧土壤污染的实例分析［ｊ］．广东公路交通，２００８（３）：

３８－４０．［１０］魏秀国，何江华，王少毅，等．城郊公路两侧土壤和蔬菜中铅含量及分布规律［ｊ］．农业环境与发展，２００２，１９（１）：

３９－４０．［１１］甄宏．沈大高速公路两侧土壤重金属污染分布特征研究［ｊ］．气象与环境学报，２００８，２４（２）：

６－９．［１２］黄忠臣，王崇臣，王鹏，等．北京地区部分公路两侧土壤中铅和镉的污染现状与评价［ｊ］．环境化学，２００８，２７（２）：

２６７－２６８．［１３］李湘南，凌玲，李海东．汽车废气中铅对沿线农田污染的环境质量评价［ｊ］．武汉汽车工业大学学报，２０００，２２（６）：

３７－４１．［１４］詹凤平，江映翔，李明．汽车尾气中铅在两侧土壤中的分布规律研究［ｊ］．环境科学与管理，２００７，３２（１０）：

５８－６１．［１５］李湘洲，祝浩．长株潭公路系统土壤铅累积分布格局及其植物对铅累积状况的研究［ｊ］．环境保护，２００３（９）：

４８－５２．［１６］潘如圭，宋佩扬，潘秀琴，等．汽车尾气中铅对蔬菜污染的研究［ｊ］．江苏环境科技，１９９８（３）：

９－１１，２８．［１７］ｉｄｅｒｉａｈｔｊｋ，ｂｒａｉｄｅｓａ，ｉｚｏｎｆｕｏｗａｌ，ｅｔａｌ．ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｓａｌｏｎｇｒｏａｄｓｉｄｅｓｉｎｐｏｒｔｈａｒｃｏｕｒｔｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ，ｎｉｇｅｒｉ［ｊ］．ｂｕｌｌｅｎｖｉｒｏｎｃｏｎｔａｍｔｏｘｉｃｏｌ，２００４，７３（１）：

６７－７０．［１８］陈建安，林健，兰天水，等．山区公路边土壤铅污染水平及其分布规律研究［ｊ］．海峡预防医学杂志，２００１，７（２）：

５－８．［１９］陈长林，李晓所，张勤，等．公路交通对土壤重金属污染的研究［ｊ］．公共卫生与预防医学，２００６，１７（６）：

１９－２１．［２０］曹立新，李惕川，刘莹，等．公路边土壤和水稻中铅的分布、累积及临界含量［ｊ］．环境科学，１９９５，１６（６）：

６６－６８．［２１］成春奇．粘土对重金属污染物容纳阻滞能力研究［ｊ］．水文地质工程地质，２００１，２８（６）：

１２－１４，２５．［２２］张振维，常艳君，李光辉．沈大高速公路环境铅污染现状［ｊ］．辽宁城乡环境科技，１９９９，１９（６）：

５１－５２．