秦东地区公路土壤重金属污染分析

姚焕英，李林优

(1.渭南师范学院化学与生命科学学院，陕西渭南714000;2.蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西蒲城715500)

0 引言

随着我国经济和交通运输业的迅猛发展，交通运输对土壤生态系统造成的损害愈来愈严重，其中重金属及其化合物对土壤生态系统的污染尤其突出［1］.渭南地区是一个农业地区，渭南市是一个发展中的城市，近几年来其城市化建设速度不断加快，公路数量不断增多，公路路域土壤重金属污染问题日益突出［2－4］.机动车尾气和灰尘中的重金属及其化合物通过自然沉降、雨水冲刷等进入土壤长期存在并累积，在影响农作物生长的同时，重金属还会通过食物链传递在生物体内富集和积累，进而对农产品的质量和人类健康造成影响.本文主要对渭南市城区周边公路及交通运输繁忙的公路两侧固定距离内土壤重金属污染现状进行监测分析，旨在为渭南地区绿色农产品生产基地的建设提供有效依据.

1 采样与分析

1.1 采样与制样

选定G30渭南段(渭南西收费站西3 km)、渭清路渭南段(渭富大桥收费站北2 km)、S107省道(渭蒲大桥北2 km)、S201省道与蒲化专用道交界处几处断面的土壤为样品采集的主要区域，分别设置一个断面，且顺次在与公路垂直距离为5 m、15 m、30 m、50 m、100 m处的采样点进行采样;采样点的面积为1 m2，并采取蛇形分布，从0～20 cm的土壤层中分别采集20个土壤样品，各自充分混匀后用四分法得到大约1 kg的土壤样品备用.

将20个大约1 kg的土壤样品采用四分法分别缩分为100 g，晾干，除去土样中的石子、动植物残体等固体杂质后，取10g土壤样品用玛瑙研钵研细直至通过80目尼龙筛.将1.0000 g的土壤样品置于100 mL的烧杯中，用盐酸—硝酸—氢氟酸—高氯酸消解，并置于50 mL的容量瓶中定容;土壤样品消解的同时做空白实验1份.

1.2 样品的测定

(1)仪器及测定条件.主要仪器为WFX－120原子吸收分光光度计(北京北分瑞利分析仪器(集团)公司)，铅、铜和锌空心阴极灯，铅:217.3 nm，狭缝宽度 0.4 nm，气燃比为 1∶4;铜:324.8 nm，狭缝宽度 0.4 nm，气燃比为1∶4;锌:213.9 nm，狭缝宽度0.4 nm，气燃比为1∶4.

(2)测定.用原子吸收分光光度法测定试液中的铅、铜和锌含量.

(3)准确度实验.从渭清路渭南段离公路5 m处的采样点采集土壤样品，加入一定量铅、铜和锌的标准溶液，消化后测定并计算加标回收率，回收率均高于93%.

(4)精密度实验.选取消化后的渭清路渭南段离公路5 m处采集的土壤样品，连续进样5次，计算各元素测定结果的精密度，RSD值均小于3%.

2 公路路域土壤中重金属污染情况及评价

2.1 土壤中重金属测定结果

公路两侧5～100 m距离的土壤Pb、Cu和Zn含量及陕西土壤元素背景值［5］，见表1.

表1 土壤样品重金属含量(mg/kg)

2.2 公路两侧重金属污染评价与分析

(1)单因子污染指数法与均方根综合污染指数法.分别采用单因子污染指数法、均方根综合污染指数法［6］等对土壤中重金属污染程度进行评价.单因子污染指数可准确反映单个元素的污染情况，均方根综合指数能综合考虑各种污染因子的污染状况，上述评价方法可从不同角度评价重金属污染的具体现状.评价标准为陕西省土壤重金属元素的背景值，污染等级划分标准参照表2.

表2 污染等级划分标准

(i)单因子污染指数公式:Pi=Ci/Coi其中:Pi为土壤重金属元素i的污染指数;Ci为土壤重金属元素i的实测浓度;Coi为陕西省土壤重金属元素i的背景值.

单因子污染指数分析表明四条公路两侧100 m内土壤Pb污染属于中度污染，Cu污染属于重度污染，Zn污染总体处于未污染到轻度污染;综合污染指数分析表明四条公路两侧100 m内土壤总体处于重度污染，其中关中环线污染最为严重.

表3 土壤污染指数

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关中环线 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关中环线 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关中环线 8.82 9.20 10.43 11.20 10.88 S107 6.78 7.88 11.06 8.00 7.61

(2)地积累指数法.本次监测主要采用了较为常用的地积累指数法［7］对公路两侧固定距离内土壤中Pb污染程度进行了较为客观的评价.评价公式:Igeo=log2(Cn/1.5Bn).其中:Cn为元素的实测含量，Bn为该元素的背景含量.Muller等提出的地积累指数的污染程度级别划分标准见表4，评价结果见表5.

表4 Muller地积累指数分级

表5 土壤重金属地积累指数

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地积累指数分析表明，四条公路两侧100 m内土壤Pb污染属于中度污染，Cu污染处于中度污染到强度污染，Zn污染总体处于未污染到轻度污染，这与单因子污染指数分析结果一致.

3 结语

(1)单项污染指数、综合污染指数和地积累指数分析均表明四条公路铅污染较为严重，达到中度污染;铜污染最为严重，达到强度污染或中度污染;锌污染最轻.(2)从车流量来看，G30渭南段车流量最大，但单项污染指数、综合污染指数以及地积累指数分析结果表明重金属污染的危害却相对较轻，原因主要是G30渭南段公路两侧广泛种植了防护林，防护林的树冠能阻挡、截留和吸附空气中的灰尘和粉尘，大大减少了汽车尾气中有害气体向周围环境扩散.(3)绿色植物及防护林虽然能部分截留重金属污染物，但还有很大一部分重金属污染物会随风飘落到较远的土壤中，公路两侧土壤中重金属污染尤为严重.(4)可采取的防治措施是最好在公路两侧一定范围内减少农作物的种植，具体范围可根据当地土壤的性质、农田利用情况而定;在路基两侧一定范围内可混合种植一些对重金属具有累积作用的超累积植物，增强绿色植物对重金属的吸附、富集作用.

［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］孙艳丽，马建华，李剑.郑汴路路旁土壤重金属积累及其潜在风险评估［J］.土壤通报，2010，41(5):1184－1190.

［3］马建华，谷蕾，李文军.连霍高速郑商段路旁土壤重金属积累及潜在风险［J］.环境科学，2009，30(3):894－899.

［4］周文鳞，李仁英，岳海燕，等.南京江北地区菜地土壤有效态重金属的含量及空间分异特征［J］.农业环境科学学报，2010，29(3):451 －457.

［5］国家环境保护局，中国环境监测总站.中国土壤元素背景值［M］.北京:中国环境科学出版社，1990.269.

［6］丁桑岚.环境评价概论［M］.北京:化学工业出版社，2001.

［7］王京.崇明岛主要公路重金属污染研究［D］.上海:华东师范大学硕士学位论文，2007.