摘要：對(duì)近年來公路交通導(dǎo)致的公路路域土壤重金屬污染現(xiàn)狀、污染物分布規(guī)律及其影響因素等進(jìn)行了分析，提出了對(duì)公路路域土壤重金屬污染進(jìn)行修復(fù)的一些合理化建議。

關(guān)鍵詞：公路；路域；土壤；重金屬

中圖分類號(hào)：Ｘ７３４；Ｘ１３１．３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０12）18－3934-03

Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｉｌ bｅｓｉｄｅ ｔｈｅ Ｒｏａｄｓｉｄｅ

ＬＩ Ｊｉ－ｆｅｎｇ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｅｉｎａｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ Ｓｈａａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Jｏｉｎｍｅｎｔ Rｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｙｅｌｌｏｗ Rｉｖｅｒ，Ｗｅｉｈｅ Rｉｖｅｒ ａｎｄ Ｌｕｏｈｅ Rｉｖｅｒ，Ｗｅｉｎａｎ ７１４０００， Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｂｅｓｉｄｅ ｔｈｅ ｒｏａｄｓｉｄｅ was ｒｅｖｉｅｗｅｄ． Ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ， ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ were ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｔｏｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ were ｇｉｖｅｎ ｔｏｏ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｒｏａｄ； ａｒｅａ； ｓｏｉｌ； ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ

１公路路域土壤污染現(xiàn)狀

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)也相應(yīng)發(fā)展迅猛。其中公路交通對(duì)中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。但是，公路交通在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也引起了很多環(huán)境問題，包括噪聲污染、大氣污染和土壤污染等，土壤污染中以重金屬污染較為嚴(yán)重。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，許多公路鄰近農(nóng)田，公路汽車尾氣和灰塵中的重金屬通過自然沉降或者經(jīng)雨水沖刷后進(jìn)入農(nóng)田土壤，長(zhǎng)期存在并累積。一方面會(huì)影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，另一方面重金屬進(jìn)入農(nóng)作物后，通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，對(duì)食品安全和人類健康造成影響。重金屬污染具有隱蔽性和滯后性，往往在發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)造成了很大的影響。公路土壤重金屬污染以鉛為主，其次是鋅、鎘、鉻、銅、鎳和錳等［１，２］，其中鉛污染主要來源于汽車尾氣。自１９３２年四乙基鉛被作為汽油抗暴劑使用以來，公路路域鉛污染便不斷加劇，對(duì)人類健康造成威脅。這一問題引起了各國政府的注意并采取了相應(yīng)措施。中國于２０００年７月１日起全國所有汽車停止使用含鉛汽油，改用無鉛汽油。但是，一方面含鉛汽油已經(jīng)使用了幾十年，公路路域土壤中的鉛短期內(nèi)無法消除，另一方面無鉛汽油并不是絕對(duì)無鉛，含鉛汽油是指鉛含量不大于０．０１３ ｇ／Ｌ，無鉛汽油是指鉛含量不大于０．００５ ｇ／Ｌ，所以即使使用無鉛汽油，經(jīng)過汽車大流量、長(zhǎng)時(shí)間累積后，仍然會(huì)對(duì)公路路域土壤形成鉛污染。據(jù)報(bào)道，京珠高速［３］、滬寧高速［４］、３１２國道［５］、３１６國道［６］等公路路域土壤已經(jīng)受到嚴(yán)重的鉛污染。其他重金屬污染主要來自汽車輪胎等零部件磨損產(chǎn)生的碎屑。汽車輪胎和剎車片中含有鋅，輪胎中含有鎘、鉛和銅等重金屬，汽車皮帶輪、制動(dòng)器等處含有鉻。實(shí)際上在公路路域土壤重金屬中鋅的含量超過鉛，只不過其危害不如鉛明顯，所以人們關(guān)注較少。國外對(duì)于公路重金屬污染的研究從鉛開始，２０世紀(jì)９０年代開始研究重金屬復(fù)合污染［７］，包括對(duì)污染物分布規(guī)律與影響因素研究［８］。中國對(duì)公路路域重金屬污染的研究主要是重金屬污染的分布規(guī)律和影響因素研究，但目前缺少較為系統(tǒng)全面的資料，多限于對(duì)某一小段公路路域進(jìn)行研究，而且對(duì)于鉛污染的研究較多，對(duì)于其他重金屬污染的研究相對(duì)較少。隨著汽車保有量的增加，公路路域土壤重金屬污染問題會(huì)日益突出，農(nóng)產(chǎn)品所受污染也會(huì)日漸嚴(yán)重。在大力提倡生態(tài)農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)代社會(huì)，研究公路路域土壤重金屬污染可以為安全農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地規(guī)劃與農(nóng)業(yè)、農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

２公路路域土壤污染物分布規(guī)律

２．１隨著公路垂直距離增加，重金屬污染程度下降

研究發(fā)現(xiàn)，在距離公路３５～１５０ ｍ［３，４，９－１１］范圍以內(nèi)，土壤中重金屬含量相對(duì)較高，隨著垂直距離的增加，污染程度下降，在１５０ ｍ以外，土壤中重金屬污染物含量較低，接近背景值。對(duì)于鉛污染，一般認(rèn)為對(duì)土壤污染程度明顯的是在距離公路０～１００ ｍ范圍內(nèi)，且隨著距公路的垂直距離的增加而急劇降低。黃忠臣等［１２］研究發(fā)現(xiàn)，隨著距離公路垂直距離增加，重金屬污染程度下降。李湘南等［１３］研究認(rèn)為，在距離公路１００ ｍ范圍內(nèi)，污染程度隨離公路距離增加而降低，相當(dāng)多的污染物是在距離公路５０ ｍ以內(nèi)，以５～８０ ｍ范圍內(nèi)的污染最為嚴(yán)重。但也有研究發(fā)現(xiàn)，公路路域土壤重金屬含量隨著離公路垂直距離的增加并不是一直下降，而是先逐漸升高，至某一峰值后再下降，最后接近背景值。詹鳳平等［１４］研究發(fā)現(xiàn)，在距離公路１０～１５ ｍ處鉛的污染最為明顯，而后逐漸下降。甄宏［１１］研究沈大高速公路時(shí)發(fā)現(xiàn)，公路路域土壤鎘含量在距離公路２０～４０ ｍ處出現(xiàn)峰值，而后逐漸下降，在距離公路５０ ｍ范圍內(nèi)污染明顯，距離公路１００ ｍ以外污染接近背景值。

２．２污染程度隨土壤深度的增加而下降

詹鳳平等［１４］研究發(fā)現(xiàn)，在土壤表層３０ ｃｍ以內(nèi)，鉛污染隨深度增加變化不明顯，在３０～５０ ｃｍ范圍內(nèi)明顯降低。分析原因是采樣點(diǎn)土壤長(zhǎng)期翻種，３０ ｃｍ以內(nèi)為耕作層，經(jīng)常翻耕，土壤混合度高，鉛含量變化不大。３０～５０ ｃｍ土壤接近深耕層，不經(jīng)常耕作，鉛含量變化不大，且含量低。魏秀國等［１０］研究發(fā)現(xiàn)，公路兩側(cè)表層土壤中鉛含量較高，４０～６０ ｃｍ土壤中鉛含量較低，接近背景值水平。一方面是下層土壤不經(jīng)常翻耕，不易污染，另一方面是重金屬易被植物根系和土壤顆粒吸附，導(dǎo)致重金屬污染較輕。

３影響公路路域土壤重金屬污染分布的因素

３．１公路運(yùn)營時(shí)間和車流量

公路運(yùn)營時(shí)間越長(zhǎng)，車流量越大，公路兩側(cè)土壤受重金屬污染越嚴(yán)重［１０，１５，１６］。有研究表明，香港城市公路兩側(cè)土壤中鉛含量是交通流量較小的深圳公路土壤中鉛含量的１．４５倍。詹鳳平等［１４］研究２０９國道和２２９國道時(shí)發(fā)現(xiàn)，２０９國道鉛污染明顯大于２２９國道，２０９國道車流量要大于２２９國道。黃忠臣等［１２］研究發(fā)現(xiàn)，京通快速路遠(yuǎn)通橋南側(cè)土壤中鉛含量最高，原因是其為京通快速路和北京五環(huán)路連接處，車流量大。Ｉｄｅｒｉａｈ等［１７］研究了高密度行車區(qū)（＞２００ ０００輛／ｄ）、低密度行車區(qū)（＜１００ ０００輛／ｄ）和交通限制區(qū)（０～５輛／ｄ）不同公路路域土壤重金屬的含量，經(jīng)過線性回歸顯示，土壤中重金屬含量與交通流量呈正相關(guān)。我國學(xué)者曾對(duì)多地公路路域土壤重金屬污染情況進(jìn)行研究，包括西寧、揚(yáng)州、上海、沈陽、廣州、北京、長(zhǎng)株潭以及３１２國道自東向西系列地區(qū)。從區(qū)域上看，山東和廣東經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，車流量大，土壤重金屬污染嚴(yán)重。其次是遼寧、山西、河南、河北、浙江以及四川和云南，而西藏、青海、新疆、寧夏和貴州一帶，由于車流量小，土壤所受重金屬污染的程度相對(duì)要輕一些。

３．２公路所處地理位置

山區(qū)公路較平原公路相對(duì)而言更容易造成兩側(cè)土壤重金屬污染，且受污染范圍會(huì)更大，污染更為嚴(yán)重。原因是山區(qū)空氣流通不暢，污染物難以在大氣中擴(kuò)散稀釋，更容易形成污染。十字路口、盤旋山路和路況較差的公路，輪胎摩擦嚴(yán)重，從而產(chǎn)生大量含重金屬的顆粒物造成污染。陳建安等［１８］對(duì)山區(qū)公路的研究顯示，坡度為２０°的坡道旁１０ ｍ處的土壤中鉛含量為１２６ ｍｇ／ｋｇ，是坡度為１０°坡道同距離處污染值的１．７倍，是平道同位置處的２．５倍。

３．３氣候及氣象因素

包括降雨量、降雨時(shí)間、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和風(fēng)力等。多雨潮濕地區(qū)，含重金屬顆粒物很容易隨降水（雨雪等）沉降下來，公路兩側(cè)重金屬擴(kuò)散范圍一般較小，但相對(duì)而言，離公路較近土壤所受污染也就越嚴(yán)重。南方公路土壤污染比北方相對(duì)要明顯［１９］。風(fēng)向和風(fēng)速也會(huì)影響公路土壤重金屬污染程度。一般下風(fēng)向地區(qū)土壤中重金屬平均含量比上風(fēng)向地區(qū)要高。在上風(fēng)向和風(fēng)力較大一側(cè)，大氣中重金屬顆粒物被稀釋，使得這一側(cè)污染減輕，但卻導(dǎo)致另一側(cè)重金屬污染加劇。

３．４土壤覆蓋情況及土壤自身性質(zhì)

農(nóng)田系統(tǒng)中的重金屬，一部分被截留在生長(zhǎng)的植被表面，隨著農(nóng)作物的收獲或者植物的凋謝而遷移到其他區(qū)域，減少了本區(qū)域的污染，一部分重金屬則進(jìn)入土壤，在土壤中累積導(dǎo)致土壤的污染。其累積程度與土壤自身性質(zhì)，如ｐＨ值、顆粒輕重、有機(jī)質(zhì)含量、生長(zhǎng)的植物種類等有關(guān)，研究表明，質(zhì)地粘重、有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中重金屬更易累積，不易遷移，土壤污染嚴(yán)重［２０，２１］。研究發(fā)現(xiàn)，同一地區(qū)、同一類型土壤，稻田土壤鉛含量高于旱田土壤［２２］。土壤中大部分重金屬以不溶態(tài)的無機(jī)鹽形式存在，或被絡(luò)合在有機(jī)質(zhì)的交換位置上。有機(jī)質(zhì)的存在可以使其被絡(luò)合，導(dǎo)致其遷移率下降，污染加重。土壤ｐＨ可影響重金屬的溶解從而影響其遷移。另外，當(dāng)有農(nóng)作物生長(zhǎng)時(shí)，重金屬會(huì)向植物根系遷移，從而被吸收，降低土壤重金屬污染，但此時(shí)已經(jīng)對(duì)農(nóng)作物造成污染，影響其生長(zhǎng)。農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收主要通過根系完成，不同農(nóng)作物對(duì)重金屬的吸收能力不同，從而對(duì)污染的影響也不同。

３．５公路兩側(cè)障礙物

公路兩側(cè)防護(hù)林、綠化帶能有效影響公路重金屬顆粒的擴(kuò)散。阮宏華等［１］研究發(fā)現(xiàn)防護(hù)林能有效阻止鉛的擴(kuò)散，因?yàn)榉雷o(hù)林不但對(duì)含鉛顆粒物有吸附作用，還能阻止和減弱空氣流動(dòng)，防止鉛進(jìn)一步擴(kuò)散。不同綠化帶由于樹種、樹齡、種植密度、林帶寬度等因素，對(duì)重金屬污染的防護(hù)效果不同。但是防護(hù)林寬度有限，而且多為落葉喬木，防護(hù)效果也有限，一般是防護(hù)林加綠化帶，綠化帶一般為３０ ｍ。綠化植物應(yīng)以喬木、灌木、草本植物相搭配。公路兩側(cè)綠化帶寬度往往因涉及農(nóng)業(yè)用地而受限。解決方法是選擇對(duì)重金屬富集能力較強(qiáng)的植物。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)３６０多種植物能富集各種重金屬，大多是十字花科植物，影響較大的有蜈蚣草、天藍(lán)芥藍(lán)菜等。

４結(jié)論和展望

我國對(duì)公路路域土壤重金屬污染的研究，近年來日益增多，但多限于對(duì)某一路段污染情況的研究，缺乏長(zhǎng)距離大范圍統(tǒng)一研究，對(duì)全國范圍公路污染情況缺乏統(tǒng)一了解，這有待于相關(guān)部門來協(xié)調(diào)組織，從而進(jìn)一步了解各地區(qū)主要公路沿線農(nóng)業(yè)土壤和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地污染程度及特征，為安全農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地的規(guī)劃和建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。部分地區(qū)或者某些科研人員對(duì)于某一類型公路，包括高速公路、城市市郊公路以及農(nóng)村、山區(qū)公路的研究結(jié)果，可以作為該地區(qū)評(píng)價(jià)或者安排工作的依據(jù)，以利于合理安排該地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并對(duì)該地區(qū)環(huán)境保護(hù)等提供依據(jù)。

雖然無鉛汽油已經(jīng)推廣使用１０余年，但隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，公路網(wǎng)的延伸，車流量的增大，根據(jù)各地科研人員研究結(jié)果看，公路路域重金屬對(duì)土壤的污染并沒有明顯下降。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，車流量不會(huì)下降，污染很難降低，這就需要我們?cè)谠O(shè)計(jì)公路路線時(shí)合理規(guī)劃，盡量減少對(duì)于農(nóng)業(yè)耕地和農(nóng)產(chǎn)品的污染。另外，應(yīng)適當(dāng)發(fā)展電動(dòng)汽車、乙醇汽車等，減少傳統(tǒng)汽油汽車的使用，從而減少鉛的排放。

對(duì)于污染的修復(fù)，傳統(tǒng)的理化方法工作量較大，難以實(shí)現(xiàn)，植物修復(fù)是一種可行的污染修復(fù)方法，應(yīng)加大能對(duì)多種重金屬富集、生長(zhǎng)迅速的超累積植物的研究。

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收稿日期：２０１２－０２－０７

基金項(xiàng)目：陜西省渭南市科技計(jì)劃項(xiàng)目（２０１１ＫＹＪ－４）

作者簡(jiǎn)介：李吉鋒（１９７７－），男，山東青島人，副教授，碩士，主要從事光譜分析和環(huán)境分析研究，（電話）１３１５２３６３５７６（電子信箱）ｕｓｔｃ１＠１６３．ｃｏｍ。