秦東地區(qū)公路土壤重金屬污染分析

姚煥英，李林優(yōu)

(1.渭南師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，陜西渭南714000;2.蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司，陜西蒲城715500)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸業(yè)的迅猛發(fā)展，交通運(yùn)輸對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成的損害愈來愈嚴(yán)重，其中重金屬及其化合物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的污染尤其突出［1］.渭南地區(qū)是一個農(nóng)業(yè)地區(qū)，渭南市是一個發(fā)展中的城市，近幾年來其城市化建設(shè)速度不斷加快，公路數(shù)量不斷增多，公路路域土壤重金屬污染問題日益突出［2－4］.機(jī)動車尾氣和灰塵中的重金屬及其化合物通過自然沉降、雨水沖刷等進(jìn)入土壤長期存在并累積，在影響農(nóng)作物生長的同時，重金屬還會通過食物鏈傳遞在生物體內(nèi)富集和積累，進(jìn)而對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和人類健康造成影響.本文主要對渭南市城區(qū)周邊公路及交通運(yùn)輸繁忙的公路兩側(cè)固定距離內(nèi)土壤重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測分析，旨在為渭南地區(qū)綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地的建設(shè)提供有效依據(jù).

1 采樣與分析

1.1 采樣與制樣

選定G30渭南段(渭南西收費(fèi)站西3 km)、渭清路渭南段(渭富大橋收費(fèi)站北2 km)、S107省道(渭蒲大橋北2 km)、S201省道與蒲化專用道交界處幾處斷面的土壤為樣品采集的主要區(qū)域，分別設(shè)置一個斷面，且順次在與公路垂直距離為5 m、15 m、30 m、50 m、100 m處的采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣;采樣點(diǎn)的面積為1 m2，并采取蛇形分布，從0～20 cm的土壤層中分別采集20個土壤樣品，各自充分混勻后用四分法得到大約1 kg的土壤樣品備用.

將20個大約1 kg的土壤樣品采用四分法分別縮分為100 g，晾干，除去土樣中的石子、動植物殘體等固體雜質(zhì)后，取10g土壤樣品用瑪瑙研缽研細(xì)直至通過80目尼龍篩.將1.0000 g的土壤樣品置于100 mL的燒杯中，用鹽酸—硝酸—?dú)浞帷呗人嵯?，并置?0 mL的容量瓶中定容;土壤樣品消解的同時做空白實(shí)驗(yàn)1份.

1.2 樣品的測定

(1)儀器及測定條件.主要儀器為WFX－120原子吸收分光光度計(北京北分瑞利分析儀器(集團(tuán))公司)，鉛、銅和鋅空心陰極燈，鉛:217.3 nm，狹縫寬度 0.4 nm，氣燃比為 1∶4;銅:324.8 nm，狹縫寬度 0.4 nm，氣燃比為1∶4;鋅:213.9 nm，狹縫寬度0.4 nm，氣燃比為1∶4.

(2)測定.用原子吸收分光光度法測定試液中的鉛、銅和鋅含量.

(3)準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn).從渭清路渭南段離公路5 m處的采樣點(diǎn)采集土壤樣品，加入一定量鉛、銅和鋅的標(biāo)準(zhǔn)溶液，消化后測定并計算加標(biāo)回收率，回收率均高于93%.

(4)精密度實(shí)驗(yàn).選取消化后的渭清路渭南段離公路5 m處采集的土壤樣品，連續(xù)進(jìn)樣5次，計算各元素測定結(jié)果的精密度，RSD值均小于3%.

2 公路路域土壤中重金屬污染情況及評價

2.1 土壤中重金屬測定結(jié)果

公路兩側(cè)5～100 m距離的土壤Pb、Cu和Zn含量及陜西土壤元素背景值［5］，見表1.

表1 土壤樣品重金屬含量(mg/kg)

2.2 公路兩側(cè)重金屬污染評價與分析

(1)單因子污染指數(shù)法與均方根綜合污染指數(shù)法.分別采用單因子污染指數(shù)法、均方根綜合污染指數(shù)法［6］等對土壤中重金屬污染程度進(jìn)行評價.單因子污染指數(shù)可準(zhǔn)確反映單個元素的污染情況，均方根綜合指數(shù)能綜合考慮各種污染因子的污染狀況，上述評價方法可從不同角度評價重金屬污染的具體現(xiàn)狀.評價標(biāo)準(zhǔn)為陜西省土壤重金屬元素的背景值，污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)參照表2.

表2 污染等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

(i)單因子污染指數(shù)公式:Pi=Ci/Coi其中:Pi為土壤重金屬元素i的污染指數(shù);Ci為土壤重金屬元素i的實(shí)測濃度;Coi為陜西省土壤重金屬元素i的背景值.

單因子污染指數(shù)分析表明四條公路兩側(cè)100 m內(nèi)土壤Pb污染屬于中度污染，Cu污染屬于重度污染，Zn污染總體處于未污染到輕度污染;綜合污染指數(shù)分析表明四條公路兩側(cè)100 m內(nèi)土壤總體處于重度污染，其中關(guān)中環(huán)線污染最為嚴(yán)重.

表3 土壤污染指數(shù)

S107 4.30 3.92 3.64 3.41 3.24 Cu 西潼高速 14.46 13.64 13.26 12.51 11.05 S201 13.51 14.06 15.99 15.83 15.00關(guān)中環(huán)線 14.78 15.47 17.68 19.07 18.57 S107 10.80 12.82 18.50 13.20 12.57 Zn 西潼高速 0.94 1.08 1.15 1.27 1.19 S201 0.99 1.10 1.20 1.16 1.14關(guān)中環(huán)線 1.13 1.23 1.34 1.33 1.22 S107 1.63 2.53 3.40 2.49 2.32 Pt 西潼高速 8.61 8.14 7.91 7.48 6.62 S201 8.09 8.39 9.47 9.35 8.84關(guān)中環(huán)線 8.82 9.20 10.43 11.20 10.88 S107 6.78 7.88 11.06 8.00 7.61

(2)地積累指數(shù)法.本次監(jiān)測主要采用了較為常用的地積累指數(shù)法［7］對公路兩側(cè)固定距離內(nèi)土壤中Pb污染程度進(jìn)行了較為客觀的評價.評價公式:Igeo=log2(Cn/1.5Bn).其中:Cn為元素的實(shí)測含量，Bn為該元素的背景含量.Muller等提出的地積累指數(shù)的污染程度級別劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4，評價結(jié)果見表5.

表4 Muller地積累指數(shù)分級

表5 土壤重金屬地積累指數(shù)

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地積累指數(shù)分析表明，四條公路兩側(cè)100 m內(nèi)土壤Pb污染屬于中度污染，Cu污染處于中度污染到強(qiáng)度污染，Zn污染總體處于未污染到輕度污染，這與單因子污染指數(shù)分析結(jié)果一致.

3 結(jié)語

(1)單項(xiàng)污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)和地積累指數(shù)分析均表明四條公路鉛污染較為嚴(yán)重，達(dá)到中度污染;銅污染最為嚴(yán)重，達(dá)到強(qiáng)度污染或中度污染;鋅污染最輕.(2)從車流量來看，G30渭南段車流量最大，但單項(xiàng)污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)以及地積累指數(shù)分析結(jié)果表明重金屬污染的危害卻相對較輕，原因主要是G30渭南段公路兩側(cè)廣泛種植了防護(hù)林，防護(hù)林的樹冠能阻擋、截留和吸附空氣中的灰塵和粉塵，大大減少了汽車尾氣中有害氣體向周圍環(huán)境擴(kuò)散.(3)綠色植物及防護(hù)林雖然能部分截留重金屬污染物，但還有很大一部分重金屬污染物會隨風(fēng)飄落到較遠(yuǎn)的土壤中，公路兩側(cè)土壤中重金屬污染尤為嚴(yán)重.(4)可采取的防治措施是最好在公路兩側(cè)一定范圍內(nèi)減少農(nóng)作物的種植，具體范圍可根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥赖男再|(zhì)、農(nóng)田利用情況而定;在路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)可混合種植一些對重金屬具有累積作用的超累積植物，增強(qiáng)綠色植物對重金屬的吸附、富集作用.

［1］阮宏華，姜志林.城郊公路兩側(cè)主要森林類型鉛含量及分布規(guī)律［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1999，10(3):362－364.

［2］孫艷麗，馬建華，李劍.鄭汴路路旁土壤重金屬積累及其潛在風(fēng)險評估［J］.土壤通報，2010，41(5):1184－1190.

［3］馬建華，谷蕾，李文軍.連霍高速鄭商段路旁土壤重金屬積累及潛在風(fēng)險［J］.環(huán)境科學(xué)，2009，30(3):894－899.

［4］周文鱗，李仁英，岳海燕，等.南京江北地區(qū)菜地土壤有效態(tài)重金屬的含量及空間分異特征［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，29(3):451 －457.

［5］國家環(huán)境保護(hù)局，中國環(huán)境監(jiān)測總站.中國土壤元素背景值［M］.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，1990.269.

［6］丁桑嵐.環(huán)境評價概論［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［7］王京.崇明島主要公路重金屬污染研究［D］.上海:華東師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.