不同擴(kuò)散條件對(duì)道路環(huán)境重金屬含量的影響研究及污染評(píng)價(jià)

鄭鑫程 王劍凱 曾曉瑩 邱榮祖 王占永 胡喜生

摘?要：機(jī)動(dòng)車保有量的增加導(dǎo)致城市道路環(huán)境污染日益嚴(yán)峻，其中重金屬污染對(duì)道路周邊環(huán)境以及行人健康都存在極大隱患。為探究交通量及不同擴(kuò)散條件對(duì)道路環(huán)境中重金屬含量的影響，本文選取福州市金雞山隧道路段上10個(gè)采樣點(diǎn)獲取路面沉積物樣本，并采用X射線熒光光譜分析儀測(cè)定沉積物中重金屬含量，基于因子分析等方法探究主要受交通活動(dòng)影響的重金屬元素。結(jié)果顯示，Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb主要受交通活動(dòng)影響。將各采樣點(diǎn)樣本中7種重金屬含量進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，位于隧道內(nèi)的樣本中，車流量較高側(cè)采樣點(diǎn)樣品中重金屬含量高于較低側(cè)的比例高達(dá)76.19%，含量比值為104%～182%;隧道內(nèi)外樣本對(duì)比結(jié)果顯示，83.33%的隧道內(nèi)樣本含量大于隧道外，比值介于101%～231%;以福州市土壤地球化學(xué)元素背景值中重金屬含量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用單項(xiàng)污染指數(shù)法得出隧道內(nèi)車流量高、低側(cè)的重金屬綜合污染指數(shù)分別為5.11、4.73，處于重度污染水平;隧道內(nèi)外則分別為5.20、4.43。由結(jié)果可知，較高的車流量會(huì)加劇隧道內(nèi)重金屬污染水平，同時(shí)，隧道封閉的環(huán)境加劇了機(jī)動(dòng)車排放的重金屬在路面沉積物中的富集。

關(guān)鍵詞：道路環(huán)境污染評(píng)價(jià);污染物擴(kuò)散;因子分析;重金屬污染;隧道測(cè)試

中圖分類號(hào)：U121?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1006-8023（2021）06-0118-08

Abstract：The urban road environment is becoming more serious with the increase of motor vehicles， among which the threat of heavy metal pollution has greater danger to the surrounding environment and pedestrian health. To explore the influence of traffic volume and different diffusion conditions on heavy metal content in road environment， 10 sampling points on the section of Jinjishan Tunnel in Fuzhou City were selected to obtain road sediment samples. XRF-DP 4050 was used to determine the content of heavy metals in the sediments， and factor analysis was adopted to identified the heavy metals contributed by traffic activities. The results showed that heavy metals such as Cr， Fe， Cu， Zn， Y， Pd， Pb were mainly affected by traffic activities. Comparing the contents of 7 kinds of heavy metals in the samples at each sampling point， it was found that in the samples located in the tunnel， the proportion of heavy metals in the samples on the higher side of the traffic flow than the lower side was as high as 76.19%， and the content ratio was 104%-182%. The comparison of samples inside and outside the tunnel showed that 83.33% of the heavy metal content in the tunnel was higher than outside， and the ratio was between 101%-231%. Taking the heavy metal content in the soil geochemical background value of Fuzhou City as the evaluation standard， the comprehensive pollution indexes of heavy metals on the high and low sides of traffic flow in the tunnel were 5.11 and 4.73 respectively， which was at a heavy pollution level. And the inside and outside of the tunnel were 5.20 and 4.43 respectively. It can be seen from the results that a higher traffic flow will aggravate the level of heavy metal pollution in the tunnel， and at the same time， the closed environment of the tunnel will aggravate the accumulation of heavy metals emitted by motor vehicles in the road surface sediments.

Keywords：Road environmental assessment; pollution diffusion; factor analysis; heavy metal pollution; tunnel test

0?引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車保有量及道路通車?yán)锍讨鹉赀f增，機(jī)動(dòng)車已成為我國(guó)空氣污染的重要污染物排放源，對(duì)城市環(huán)境造成極大威脅，影響著人們的健康。經(jīng)2018《中國(guó)機(jī)動(dòng)車環(huán)境管理年報(bào)》對(duì)北京、上海和天津等15個(gè)城市大氣PM2.5源解析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，顯示移動(dòng)源在本地排放源中貢獻(xiàn)占比為13.5%～52.1%。道路運(yùn)營(yíng)過程中，機(jī)動(dòng)車顆粒物排放、運(yùn)輸貨物泄露和城市建設(shè)等人類活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬顆粒，并匯集在路面沉積物中[1]，沉積物中顆粒物粒徑越小，Pb、Zn、Ni、Hg污染越嚴(yán)重[2-3]。交通活動(dòng)在路面沉積物中重金屬貢獻(xiàn)率達(dá)到70%以上，表明機(jī)動(dòng)車成為沉積物中重金屬的主要來源之一[4]，而沉積物中重金屬含量提升則主要是由人類活動(dòng)和車輛交通量增加導(dǎo)致的結(jié)果[5]。李靈等[6]測(cè)試了武夷山主要道路沉積物的重金屬含量，發(fā)現(xiàn)Cu、Zn、Pb、Ni之間呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，且在交通量較大的武夷大道含量較高，因此認(rèn)為Cu、Zn、Pb、Ni來自交通源。機(jī)動(dòng)車所排放的顆粒物富含各種重金屬，可通過肺部呼吸進(jìn)入人體，亦可進(jìn)入環(huán)境后再通過食物鏈以生物放大的方式進(jìn)入人體，重金屬因其不可降解和生物放大的特性，對(duì)人體健康與環(huán)境保護(hù)都構(gòu)成了極大的威脅。道路外側(cè)區(qū)域重金屬污染主要集中在距離路基較近的區(qū)域內(nèi)，主要有漸降式、先升后降式、先降后升再降式3種分布規(guī)律，且路面沉積物易受外動(dòng)力作用使沉降往復(fù)，形成大氣顆粒物并通過呼吸道對(duì)人體產(chǎn)生危害，亦可通過降雨進(jìn)入水體或土壤，造成環(huán)境污染。

國(guó)內(nèi)外已有大量關(guān)于車輛運(yùn)行過程中尾氣、制動(dòng)和輪胎排放因子的研究，亦有大量關(guān)于尾氣、制動(dòng)和輪胎排放顆粒的重金屬成分譜的研究，但關(guān)于城市道路環(huán)境中影響交通活動(dòng)產(chǎn)生的重金屬元素沉積的研究相對(duì)較為薄弱[7-11]。在未來機(jī)動(dòng)車保有量將繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)下，重金屬污染問題將日趨嚴(yán)重，不僅需要對(duì)重金屬排放量進(jìn)行計(jì)算，還需要探究不同擴(kuò)散條件對(duì)沉積物中重金屬含量的影響，并以此為基礎(chǔ)制定合理的控制策略，以有效地減輕道路環(huán)境中重金屬污染，降低危害人體健康及污染自然環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。

1?數(shù)據(jù)與方法

1.1?數(shù)據(jù)采集

1.1.1?交通量調(diào)查

選取福州市金雞山隧道路段作為交通量監(jiān)測(cè)路段[12]。金雞山隧道位于福州市北部，是通向福州市汽車北站以及福州火車站的主要道路。將右線隧道標(biāo)記為A側(cè)，車流方向自東南向西北;左線隧道標(biāo)為B側(cè)，車流方向自西北向東南。

以2017年11月17日至2017年12月1日連續(xù)兩周內(nèi)的6個(gè)工作日，2個(gè)周末的7：00—22：00為監(jiān)測(cè)時(shí)段，使用Hi-Pro MTC-10多功能交通調(diào)查儀進(jìn)行雙向交通量監(jiān)測(cè)。其中，早高峰和晚高峰時(shí)段間隔15 min采樣一次，平峰時(shí)段每1 h采樣一次，每次采樣15 min。將工作日及周末各個(gè)時(shí)段交通流當(dāng)量取平均值并分別計(jì)算得到該路段A、B兩側(cè)日平均交通量。

1.1.2?路面沉積物取樣

在研究路段的A側(cè)隧道內(nèi)、外，順車流方向設(shè)置采樣點(diǎn)A1、A2、A3、A4、A5，各點(diǎn)分別位于隧道外側(cè)100 m、隧道內(nèi)距離入口50 m、隧道中點(diǎn)290 m、距隧道出口50 m、隧道出口外側(cè)100 m;B側(cè)同樣根據(jù)車流方向設(shè)置采樣點(diǎn)B1、B2、B3、B4、B5。每個(gè)采樣點(diǎn)的路緣石與行車道交界處1～2 m2范圍的路面采樣區(qū)域內(nèi)，用塑料刷清掃采集沉積物樣品并裝入聚乙烯采樣袋中，每份采樣量約50～200 g，每個(gè)樣點(diǎn)采集沉積物樣品3份，2周內(nèi)重復(fù)采集3次，10個(gè)樣點(diǎn)共采得90個(gè)沉積物樣品，并在樣品袋上記錄樣品編號(hào)、日期和位置等信息。

1.2?路面沉積物中重金屬檢測(cè)

本文采用實(shí)驗(yàn)室條件下的X射線熒光光譜法對(duì)土壤中重金屬含量測(cè)定。相較于傳統(tǒng)的土壤重金屬檢測(cè)方法（如原子吸收、原子熒光和等離子體發(fā)射光譜等），X射線熒光光譜法測(cè)定的重金屬含量精度依然能達(dá)到定量水平（R2=0.7～1），且在實(shí)驗(yàn)室條件下將樣品進(jìn)行風(fēng)干細(xì)磨處理能有效提高數(shù)據(jù)質(zhì)量[13-14]。因此，將隧道路段各樣點(diǎn)采集得到的沉積物樣品經(jīng)室溫風(fēng)干處理后，剔除沉積物樣品中尺寸較大的石子、煙頭和枯葉等雜物，過100目尼龍網(wǎng)篩。使用美國(guó)伊諾斯生產(chǎn)的 DP 4050型 X 射線熒光光譜分析儀，在X射線管電壓為40 kV、電流6～10 mA條件下，發(fā)射15、30、50 keV 3種高能量射線照射樣品各30 s，每次共計(jì)90 s，一份樣品檢測(cè)3次取均值得以確定重金屬及相關(guān)元素含量。

1.3?道路交通重金屬污染特性分析

1.3.1?因子分析

因子分析是一種被大量應(yīng)用于定性識(shí)別重金屬及相關(guān)元素主要污染源類型的多元統(tǒng)計(jì)分析方法。因子分析將樣品中重金屬含量值當(dāng)作各類污染源貢獻(xiàn)的線性組合。經(jīng)XRF熒光光譜分析儀檢測(cè)出樣品中不同種類的重金屬及相關(guān)元素，因子分析能找出反映各重金屬及相關(guān)元素含量值間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和起到主導(dǎo)作用、相互獨(dú)立、數(shù)量較小的主因子。

因子分析使用降維的方式，從發(fā)掘原始變量相關(guān)矩陣內(nèi)在依賴關(guān)系的角度出發(fā)，把大量錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量表示成少數(shù)的公因子和僅有一個(gè)有作用變量的特殊因子線性組合，就是從大量的數(shù)據(jù)中抓取少數(shù)公共因子對(duì)整體變量進(jìn)行解釋[14]。

假設(shè)有p存在相關(guān)關(guān)系的隨機(jī)變量X含有m個(gè)彼此獨(dú)立的因子，公式：

式中：X1，X2，…，Xp為隨機(jī)變量;F1，…，F(xiàn)m為公因子;a11，…，apm為公因子的系數(shù)，稱為因子載荷;ε1，…，εp為特殊因子。

公式（1）需滿足以下4個(gè)要求，①公共因子數(shù)不超過原變量數(shù)量，即m≤p;②公因子之間互不相關(guān)，即F的協(xié)方差矩陣為1;③公共因子F和特殊因子ε之間互不相關(guān);④特殊因子ε之間彼此互不相關(guān)[12]。

1.3.2?重金屬污染評(píng)價(jià)

采用單項(xiàng)污染指數(shù)法對(duì)重金屬污染進(jìn)行評(píng)價(jià)。單項(xiàng)污染指數(shù)法是針對(duì)某一種重金屬的污染水平進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，其計(jì)算公式：

式中：Pi為重金屬i的污染指數(shù);Ci為重金屬i的實(shí)測(cè)含量;Si為重金屬i的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即背景值，根據(jù)福州市土壤中重金屬背景含量作為參比值[16-17]。

單項(xiàng)污染指數(shù)法將重金屬污染程度劃分為5個(gè)污染等級(jí)[18-19]，見表1。

2?結(jié)果分析

2.1?路面沉積物實(shí)測(cè)重金屬交通源解析

經(jīng)X射線熒光光譜儀檢測(cè)，金雞山隧道路段采樣點(diǎn)A1—A5和B1—B5的沉積物共檢測(cè)出33種金屬及元素，其中，11種金屬M(fèi)o、Rh、Ag、Cd、Sb、W、Pt、Au、Hg、Bi、Th低于儀器檢測(cè)下限未檢出;余下22種已檢出的元素包括：4種非金屬元素Si、P、S、Cl，4種輕金屬元素Al、Ca、Ti、V，14種重金屬元素Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Pd、Sn、Pb。

統(tǒng)計(jì)隧道路段所有采樣點(diǎn)的22種輕、重金屬元素及非金屬元素含量的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，結(jié)果見表2。變異系數(shù)大于15%的金屬及元素由大到小依次為：Cl、Cu、Cr、S、Al、Zn、Ni、Ca、Zr，變異系數(shù)為10%～15%的金屬及元素由大到小依次為：P、Sr、Ti、Nb、Pd、Sn、Y、Si、Pb，變異系數(shù)小于10%的金屬由大到小依次為：V、Rb、Fe、Mn。變異系數(shù)越大相應(yīng)的金屬及元素在空間上分布越不均勻，即空間分異現(xiàn)象較強(qiáng)，該元素受人為活動(dòng)影響劇烈。

采用因子分析法對(duì)隧道內(nèi)沉積物檢出的4種輕金屬、14種重金屬和4種非金屬元素含量分別進(jìn)行來源分析。首先使用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO（Kaiser-Meyer-Olkin ）和巴特利特（Bartlett）球形度檢驗(yàn)。由表3可知，KMO度量值為0.69，大于0.50，Bartlett球形度檢驗(yàn)的近似卡方為606.19，自由度為231.00，顯著性小于0.05，故拒絕零假設(shè)，相關(guān)系數(shù)不是一個(gè)單位陣，滿足檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，適合做因子分析，且22種元素適合全部做因子分析無須篩選。

對(duì)22種元素進(jìn)行因子分析后，保留6個(gè)特征值大于1，且累計(jì)貢獻(xiàn)率大于70%的主因子，見表4，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)72.55%。其中，因子1方差貢獻(xiàn)最大為31.21%，因子2到因子6在方差貢獻(xiàn)率范圍為5.36%～11.00%。

因子1方差貢獻(xiàn)率為31.23%，是隧道內(nèi)路面沉積物最主要的污染來源，表5中因子1中因子載荷大于0.50的元素包括非金屬S、輕金屬Ca、Ti、重金屬Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb，其中的Cu、Zn、Pb常被作為交通源的污染特征重金屬元素。Cu主要來源于機(jī)動(dòng)車的制動(dòng)顆粒，同時(shí)禁止將四乙基鉛作為抗爆劑加入汽油中，使Pb的尾氣排放大量減少，制動(dòng)顆粒便成為了Pb的主要來源[12]。此外，制動(dòng)顆粒對(duì)S、Ti、Cr、Fe也有部分貢獻(xiàn);輪胎顆粒則是Zn的主要來源，同時(shí)也承擔(dān)部分S、Pd的排放，但現(xiàn)有研究認(rèn)為沉積物中的Pd與尾氣管中三元催化劑的貴金屬鍍層有關(guān)[20-21];而Ca含量則受尾氣顆粒影響[12]。

因子2的方差貢獻(xiàn)率達(dá)11.00%，因子2中因子載荷大于0.50的元素有輕金屬Al、非金屬Si、重金屬Rb，Al和Si是環(huán)境中富含的地殼元素，因此可將因子2解釋為土壤等富含地殼元素的自然源[16-17]。因子3—因子6載荷超過0.50的元素有P、Mn、Ni、Y、Nb、Sr，這些元素來源廣泛且無明顯的特征元素，暫時(shí)無法確定其明確來源，但可推測(cè)這4個(gè)主因子并非交通主導(dǎo)的污染源。

2.2?交通量和擴(kuò)散條件對(duì)路面沉積物重金屬的影響

2.2.1?交通量對(duì)沉積物中重金屬含量影響

匯總統(tǒng)計(jì)2017年11月17日至2017年12月1日連續(xù)兩周內(nèi)金雞山隧道路段每日7：00—22：00共15個(gè)小時(shí)內(nèi)的交通量。研究時(shí)段內(nèi)A、B兩側(cè)工作日分別日均通過75 200 pcu和64 176 pcu，周末A、B兩側(cè)日均分別通過65 802 pcu和55 359 pcu。隧道路段工作日期間的7：00—9：00和16：00—18：00 2個(gè)時(shí)間段內(nèi)交通量呈現(xiàn)明顯的早、晚高峰特征，A側(cè)平峰時(shí)段交通量為3 500～4 500 pcu，B側(cè)則略低于A側(cè)，主要為3 000～4 000 pcu。A側(cè)的高峰小時(shí)數(shù)、總交通量均多于B側(cè)，這是由于福州火車站、福州汽車北站位于研究路段的西北方向?qū)е麓罅靠土餍鑿腁側(cè)前往這2個(gè)交通樞紐。此外，對(duì)A、B兩側(cè)交通流的車型構(gòu)成進(jìn)行對(duì)比未發(fā)現(xiàn)存在顯著差異。

選取2.1中因子1（交通源）中因子載荷大于0.5的Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb 主要受交通影響的重金屬。表6和表7為Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb重金屬分別在A1/B1、A2/B2、A3/B3、A4/B4、A5/B5這5對(duì)采樣點(diǎn)的含量對(duì)比結(jié)果，共計(jì)35個(gè)比值結(jié)果。其中，21個(gè)比值結(jié)果顯示大于100%（A>B），即有部分重金屬在A側(cè)含量大于B側(cè)，數(shù)量占比為60%，A側(cè)重金屬含量約為B側(cè)重金屬含量的104%～182%。對(duì)比Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb在A2/B2、A3/B3、A4/B4這3對(duì)隧道內(nèi)采樣點(diǎn)的重金屬含量，A>B的個(gè)數(shù)分別是6、5、5，占隧道內(nèi)總對(duì)比數(shù)量的76.19%。

由比值結(jié)果可見，交通量較大的A側(cè)的重金屬含量相對(duì)較高。因此，將A、B兩側(cè)采樣點(diǎn)的重金屬含量進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以探究交通量對(duì)道路環(huán)境沉積物中重金屬含量的影響。表8結(jié)果顯示，F(xiàn)e、Cu、Zn、Pb通過了獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，顯著性水平分別為0.04、0.01、0.04、0.05。由此表明，交通量大小對(duì)Fe、Cu、Zn、Pb在道路環(huán)境沉積物中的含量具有顯著性影響。

2.2.2?擴(kuò)散條件對(duì)沉積物中重金屬含量的影響

為探究不同擴(kuò)散條件對(duì)交通源重金屬在沉積物中富集的影響，將隧道外沉積物中Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb交通源主導(dǎo)的重金屬含量取平均值后與隧道內(nèi)各樣點(diǎn)（A2—A4、B2—B4）的重金屬含量進(jìn)行對(duì)比。

表9為Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb等分別在隧道內(nèi)A2、A3、A4、B2、B3、B4采樣位置與隧道外重金屬含量平均值的對(duì)比結(jié)果。42個(gè)對(duì)比結(jié)果中共有35個(gè)對(duì)比結(jié)果顯示隧道內(nèi)重金屬含量大于隧道外重金屬含量，數(shù)量占比為83.33%，其中，隧道內(nèi)各樣點(diǎn)重金屬含量約為隧道外重金屬含量的101%～231%。Pd是由僅在隧道內(nèi)沉積物中檢測(cè)出其含量，隧道外低于檢測(cè)值無法得出確切比值，但由此可知其隧道內(nèi)含量遠(yuǎn)高于隧道外。

對(duì)6種交通源主導(dǎo)的重金屬Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pb在隧道內(nèi)、外采樣點(diǎn)的樣品含量 （即A2—A4、B2—B4與A1、A5、B1、B5）進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以確定受擴(kuò)散條件影響容易富集的重金屬元素。由表10可知，Cr、Fe、Cu、Zn、Pb通過t檢驗(yàn)，顯著性水平分別為0.02、0.05、0.00、0.00、0.03，證明隧道內(nèi)不利的擴(kuò)散條件，加劇了該類重金屬的富集。

2.3?路面重金屬污染評(píng)價(jià)

根據(jù)單項(xiàng)污染指數(shù)法對(duì)隧道路面沉積物中的重金屬進(jìn)行評(píng)價(jià)，即將沉積物重金屬含量與地球化學(xué)背景值含量進(jìn)行比對(duì)。福州市自然環(huán)境土壤中重金屬元素的背景值以成杭新等[15]羅列的福州市土壤化學(xué)元素背景值與基準(zhǔn)值及陳振金等[16]對(duì)福建省土壤元素背景值的研究作為參考依據(jù)。

共得出路面沉積物中Cr、Mn、Fe、Ni、Cu等13種重金屬污染評(píng)價(jià)結(jié)果。由評(píng)價(jià)結(jié)果得，Rb、Y污染指數(shù)低于0.70，屬于無污染;Mn、Fe、Zr、Nb污染指數(shù)介于0.7與1之間，暫無污染，低于警戒值;Cr、Ni、Cu、Zn、Sr、Pb、Sn污染指數(shù)大于1，已造成污染。因背景值中暫無貴金屬Pd的含量，故無法對(duì)其進(jìn)行污染評(píng)價(jià)。

Cr在道路A側(cè)隧道外、內(nèi)Pi分別為3.08、3.41，處于重度污染，B側(cè)隧道外、內(nèi)Pi分別為2.06、2.66，處于中度污染;Cu在隧道外Pi 為2.48，處于中度污染、其他結(jié)果Pi為3.04～4.29，均為重度污染;Zn在隧道內(nèi)Pi為2.16，處于中度污染、其他結(jié)果為1.48～1.91，處于輕度污染;Pb的Pi介于1.11～1.24，均為輕度污染。其中，由于Ni、Sr和Sn在上文被認(rèn)為非交通主導(dǎo)污染源，故該部分未對(duì)這幾類污染物進(jìn)行計(jì)算。

道路A、B兩側(cè)的綜合污染指數(shù)分別為5.11、4.73，隧道內(nèi)外分別為5.20、4.43，該路段綜合污染指數(shù)均大于3，表明該路段重金屬整體處于重度污染水平，且重金屬含量已遠(yuǎn)超出福州市土壤環(huán)境背景值。其中，道路A側(cè)重金屬污染水平高于B側(cè)，主要是由于A側(cè)交通量較大而導(dǎo)致富含重金屬的顆粒物被大量排放入環(huán)境中。隧道內(nèi)重金屬污染水平高于隧道外，這是由于隧道內(nèi)屬于半封閉空間、擴(kuò)散條件較差，車輛排放的重金屬更易在隧道內(nèi)富集。這類重金屬污染水平較高的沉積物易進(jìn)入大氣、水體、土壤，會(huì)對(duì)人體及環(huán)境產(chǎn)生直接或間接危害，需采取相應(yīng)手段進(jìn)行防治。

根據(jù)2.1中的沉積物重金屬來源解析結(jié)果，可知7種達(dá)到輕度污染水平以上的重金屬中Cu、Cr、Zn、Pb是主要來自交通源的重金屬，再根據(jù)各采樣點(diǎn)沉積物中4種交通源導(dǎo)致的重金屬污染元素評(píng)價(jià)結(jié)果制成折線，如圖1所示。由圖1可知Cu、Cr、Zn、Pb在隧道內(nèi)的污染指數(shù)要高于隧道外污染指數(shù)，且易隨車輛方向（A2→A4、B2→B4）污染指數(shù)遞增，在距離隧道出口50 m處（A4、B4）達(dá)到峰值。

3?結(jié)論與討論

由于金雞山路段屬于繁忙路段，較大的車流量可能導(dǎo)致路段擁堵，車輛行駛狀況多變、頻繁制動(dòng)等原因促進(jìn)了制動(dòng)因子及輪胎因子的排放。其中，交通量較大側(cè)的7種交通源導(dǎo)致的重金屬（Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb）含量為交通量較小側(cè)含量的104%～182%。Fe、Cu、Zn、Pb元素通過t檢驗(yàn)證明在沉積物中的含量受交通量影響，加之隧道內(nèi)這類半封閉且污染來源較為單一的環(huán)境，導(dǎo)致沉積物中由交通源主導(dǎo)的重金屬元素含量增加。主要來自制動(dòng)和輪胎顆粒的Cr、Fe、Cu、Zn、Pb元素在隧道內(nèi)擴(kuò)散不良條件下更加容易富集，約為隧道外含量均值的101%～231%，且在隧道內(nèi)隨車流方向污染指數(shù)遞增，在距離隧道出口50 m處達(dá)到峰值。而這類重金屬污染水平較高的沉積物易進(jìn)入大氣、水體、土壤，會(huì)對(duì)人體及環(huán)境產(chǎn)生直接或間接危害。因此，修建道路時(shí)適當(dāng)改善不易于污染物擴(kuò)散的因素，有利于預(yù)防道路環(huán)境污染[22]。此外，Cu、Cr、Zn、Fe、Pb主要來自機(jī)動(dòng)車制動(dòng)，可通過提高道路行駛速度、通暢水平，減少制動(dòng)進(jìn)而降低該類重金屬污染物的排放。

交通流中車型構(gòu)成、行駛速度等因素對(duì)重金屬的生成和沉積也具有直接影響，本文的研究忽視了A、B兩側(cè)車輛行駛速度受交通量差異影響而存在的差異。此外，本文僅選取金雞山隧道路段對(duì)比A、B兩側(cè)沉積物中重金屬的含量來分析交通量與沉積物中重金屬含量的關(guān)系相對(duì)粗糙，未來可通過分析更多不同類型道路或路段，降低其他因素對(duì)重金屬生成和沉積的影響。

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