高速公路两侧土壤、气态颗粒物和树叶中重金属污染相关性研究

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高速公路两侧土壤、气态颗粒物和树叶中重金属污染相关性研究

中国农业科技导报，２００８，１０（４）：１０９一１１３Ｊｏ哪ａｌ０ｆＡ加ｃｕｌｔｕｒａＪｓｃｉｅｎｃｅ锄ｄＴｅｃｌｌＩｌｏｌｏｇｙ

郁建桥１，

王

霞１，

温

丽２，

王经顺１

（１．江苏省环境监测中心，南京２１００３６；２．东南大学市政工程系，南京２１００９６）

摘要：以京沪高速公路新沂至扬州段为研究区域，分析了道路两侧土壤、气态颗粒物和树叶中Ｃｄ、Ｃｏ、ｃｒ、

Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ和ｚｎ等重金属污染之间的相关性。研究结果表明，车流量与表层土壤、表层土壤与气态颗粒物、树

叶与表层土壤、树叶与气态颗粒物中重金属污染都有明显的相关性，这种相关性清晰地反映了高速公路两侧

重金属的迁移过程。

关键词：高速公路；土壤；气态颗粒物；树叶；重金属；相关性

中图分类号：】（５３，Ｘ８２０．３

文献标识码：Ａ

文章编号：１００８旬８６４（２００８）０４旬１０９Ｊ０５

Ｓｔｕｄｉｅｓ

ｏｎ

ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆＨｅａＶｙ

Ｍｅｔａｌ

ＰｏｌｌｕｔｉｏｎｉｎＳｏｉｌ，Ｌｉｔｈｏｍｅｔｅｏｒ

ａｎｄＬｅａＶｅｓＡｒｏｕｎｄｂｏｔｈＳｉｄｅｓｏｆＨｉｇｈｗａｙ

ＹＵ

Ｊｉ粕．ｑｉａ０１，ＷＡＮＧＸｉａｌ，ＷＥＮＨ２，ＷＡＮＧＪｉｎｇ－ｓｈｕｎｌ（１．Ｅｎｖｉ咖ｍｅｎｔＭｏｎｉｔ０ＩｉｎｇｃｅｎｔｅｒｏｆＪｉ蛐挚ｕＰｒ０“ｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎ９２１００３６；

２．Ｄ叩ａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｕｎｉｃｉｐａｌ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，‰ｔｌｌｅ酗ｔ

ｉｎ

ｕｎｉｖｅ珥ｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｌｌｇ２ｌ００９６，Ｃｈｉ腿）

Ａ胁ｃｔ：，１１ｌｅｓｅｃｔｉ∞ｆ如ｍｘｉＩｌｙｉ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｒｅｓｔｌｌｔｓｓｈｏｗｅｄ

ｔｏ

Ｙ肌弘ｈｏｕ

ｏｆｈｅａｗｍｅｔａｌｐｏＵｕｔｉｏｎｉｎ

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Ｂｅｉｊｉｎｇ—Ｓｈ明ｇｌｌａｉＨｉｇｌｌｗａｙｗ髓ｓｅｌｅｃｔｅｄ嬲ｒｅ８ｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｉｖｅ．Ｔｈｅ

ｓｏｉｌ．１ｉｔｈｏｍｅｔｅｏｒａｎｄｌｅａｖｅ８ａｌｏｎｇｂｏｔｈｓｉｄｅｓｏｆｔｌｌｅｒｏａｄｗｅｒｅ姐ａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ

ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｍｃｉｅｎ协ｂｅｔｗｅｅｎｖｅｌｌｉｃｌｅｎｕｘｅｓｍｌｄ８０ｉｌ

ｐｍｍｉｎｅｍ

ｓｕｒｆｈｃｅ。ｂｅ帆ｅｎ

ｓｏｉｌ

ｓｕｒｆ如ｅ蚰ｄｌｉｔｈｏｍｅｔｅｏｒ。ｂｅ“ｖｅｅｎｓｏｉｌｓｕｒｆｈｃｅ明ｄｌｅａｖｅｓ。ｂｅｔ’ｖｅｅｎｌｉｔｈｏｍｅｔｅｏｒａｎｄｌｅａｖｅｓ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎ．ｅｌａｔｉｏｎｓｃｌｅａｄｙｒｅｎｅｃｔｔｈｅｔｍｎ８ｆｅｒｒｉｎｇ

ｐｒｏｃｅｓｓ

ｏｆｔＩｌｅｈｅａｙｙｍｅ协ｌｓａｒｏｕｎｄｂｏｔＩｌｓｉｄｅｓｏｆ血ｅＨｉ小ｗ哥ｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ；ｓｏｉｌ；ｌｉｔｈｏｍｅｔｅｏｒ；ｌｅａｖｅｓ；ｈｅ耳ｖｙｍｅｔａｌ８；ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ

国内外许多学者【ｌｑ１的研究表明，公路路域

土壤和植物已经不同程度的受到了Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ、

大气环境和水体，从而对环境和人体健康产生二次污染。因此，研究公路对路边土壤一植物系统的污染及其相关性具有重要的意义。

１

ｃｕ等重金属的污染。公路路域重金属污染主要来自于交通源，包括燃料的燃烧（汽车尾气）、轮胎的磨损、机动车零部件的老化、车身的磨损掉漆以及含重金属的发动机机油的泄漏Ｈ“１；但也有部分来自于农业源，包括施用某些含有Ｃｄ、ｕ的磷肥，使用某些含有Ａｓ、ｃｕ、Ｍｎ、Ｐｂ和ｚｎ的农药以及使用含有重金属的污水灌溉ｏ

７】。

材料与方法

１．１样品采集

１．１．１采样地点在京沪高速新沂至扬州段，东西两侧各设５个采样路段，分别为京沪高速４１—

４２

重金属污染不仅会使土壤的肥力下降，降低粮食产量，而且不易降解或破坏，并能在生物体内富集，继而通过食物链最终聚集于人体内，当其达到一定浓度后将对人体产生毒害作用。土壤作为重金属的载体，可以借助风力及雨水的冲刷进入

ｋｍ路段、京沪高速８０～８１ｋｍ路段、京沪高速

ｋｍ路段、京沪高速１５２—１５３ｋｍ路段、

１２０～１２１

京沪高速１８５—１８６ｋｍ路段。每个路段在垂直高速公路两侧垂线方向按５

４００

ｍ、５０ｍ、１００ｍ、２００ｍ、

ｍ分别布设５个测点。在每个测点处采集大

收稿日期：２００８Ｊ０４－１１；修回日期：２００８ＪＤ６．２５

基金项目：江苏省环保科技基金项目（２００５０１１）资助。

．

作者简介：郁建桥，高级工程师，硕士，主要从事环境自动监测与管理、光谱分析等研究。Ｅ?—Ｉｉｌ：ｙｊｑ９９６６＠∞ｈｕ．一

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１１０中国农业科技导报１０卷气颗粒物（ＰＭｌ０）、表层土壤以及行道树和防护林叶片等样品。

１．１．２采样频次土壤和植物样品在每个路段采样１次，大气样品每个路段采样２次，分上下午各１次。

１．１．３采样方法表层土壤样品，按梅花形布点，采集０—２０ｅｍ的样品，多点混合取平均样品；大气颗粒物样品，用中流量大气采样器通过滤膜采集大气颗粒物（髑Ｐ和ＰＭ。。）；植物样品，按实地情况采集。

１．２样品分析

对样品进行重金属含量分析，主要包括ｃｄ、ｃｏ、ｃｒ、ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ和ｚｎ共７种，其中土壤样品中重金属含量的测定参照《土壤环境质量标准》（ＧＢ１５６１８—１９９５）执行＂１；气态颗粒物样品中重金属含量的测定参照《空气和废气监测分析方法》（第四版）一。执行；植物样品中重金属含量的测定参照食品中重金属的国家标准测定方法‘ｍ１３】。

１．３评价方法

本文仅对土壤重金属的污染程度进行评价，气态颗粒物以及树叶中重金属污染程度现无评价标准故用测得的含量表示。土壤受重金属污染程度的评价主要采用单项污染指数和综合污染指数两种方法进行。

单项污染指数法计算方法为：

耻妥

式中：只为土壤中污染物ｉ的单项污染指数；ｃ；为土壤中污染物ｉ的实测数据；ｓ；为污染物ｉ的评价标准。

Ｐ；＜１，表示土壤未受污染物ｉ污染；只＞１，表示土壤受污染，只越大，受污染程度越严重。

综合污染指数法计算方法为：

尸＝［（剐ｍａ：＋删ａｙ：）／２］∥２

式中：尸为第，个样点的综合指数；Ｐｉｊｍａ。为第＿『个样点中所有评价污染物中单项污染指数的最大值；Ｐｉｊａｖ。为第．『样点中所评价污染物单项污染指数的平均值。

内梅罗指数法是当前国内外进行综合污染指数计算的最常用的方法之一。一般综合污染指数小于或者等于ｌ表示未受污染，大于ｌ则表示已受到污染，计算出的综合污染指数的值越大表示所受的污染越严重。

　２结果与分析２．１车流量与土壤重金属污染之间的关系不同路段表层土壤中重金属污染物的含量可见表１。经过计算得出土壤单项和综合污染指数表１表层土壤中重金属的含量Ｔａｂｌｅｌｎｅｃｏｎｔｅｎｔ０ｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｎｓｏｉｌ．

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４期郁建桥等：高速公路两侧土壤、气态颗粒物和树叶中重金属污染相关性研究

１１ｌ

见表２。从表中可以看出，各个路段的土壤综合污染指数都已经超过了１，说明京沪高速新沂至扬州段公路两侧土壤均已受到重金属污染；其中

１５２一１５３

年代以后逐渐使用无铅汽油有关¨４。。

对表ｌ进行Ｋ—Ｓ检验，结果表明，车流量、土壤综合污染指数、Ｃｄ污染指数、Ｃｏ污染指数、Ｃｒ污染指数、ｃｕ污染指数、Ｎｉ污染指数、Ｐｂ污染指数和ｚｎ污染指数，各组的Ａｓ），ＩＹｌｐ．Ｓｉｇ．（２也ｉｌｅｄ）分别为０．９８１、０．５１６、０．５１７、０．９８７、０．３９７、０．８６６、

１．０００、０．８５１和０．０１２，均大于Ｏ，表明各组数据

ｋｍ路段受重金属污染最严重，综合污

染指数已经达到了１．５，４１—４２ｋｍ路段受重金属

污染最轻，但也已经达到了１．０。从表中还可以看出，各路段主要受ｃｄ和ｃｏ２种重金属污染较为严重；各路段Ｐｂ的污染并不严重，单项污染指数在０．７１～０．９５之间，这可能与我国２０世纪９０

均为正态分布，计算其Ｐｅ删ｎ相关系数，结果见

表３。

Ｔａｂｌｅ２

然

ｖｅ意娑‰∞鬟巍ｅｘ百弋鼍竽等等音

ｎｅ

ｖｅｈｉｃｌｅｎ１１］【％ａｎｄｔｌｌｅｈｅａｑｍｅｔａｌｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉＩｌｄｅｘｏｆ８０ｉｌ．

Ｏ．５ｆｏｒ

表２车流量与土壤重金属污染指数表

注：车型折算系数按小型车Ｏ．５，中型车Ｏ．８，大型车１．０计

Ｎ０ｔｅ：Ｖｅｈｉｃａｌｒｎｏｄｅｌ

ｃｏｎｖｅ商ｏｎ‰ｔｏｒｉｓｃ盯，Ｏ．８ｆｏｒｍｅｄｉ哪一ｔｙｐｅｃ缸，１．ＯｆｏｒｌａｒｇｅＶｅｈｉｃｌｅ．

表３车流量与土壤金属污染指数的Ｐ翰瑚ｎ相关系数表

１铀ｌｅ

３

１１ｌｅＰｅａ瑙ｏｎ’ｓｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｅａ、ｒｙｍｅ切ｌ

ｃｏｎｔａＩｌｌｉ衄ｔｉｏｎ

ｉｎｓｏｉｌ８ａｎｄｄｌｅＶｅｌｌｉｃｌｅｎｕｘｅｓ．

ｉｎｄｅｘ

Ｎｉ

主流骨

Ｖｅｈｌｃｌｅ

综合污染指数

ｉｎｄｅｘ

污染指数ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ

ｃｄ

ｃｏ

ｃｒ

ｃｕ

ｎｕｘ船ｃｏｎｔａＩＩｌｉ：ａｔｉｏｎ

１

Ｐｂｚｎ

车流量Ｖｅｈｉｃｌｅ

ｎｕｘｅｓ１Ｏ。３５７

土壤综合污染指数

ＣｏｍｐｏｓｉｔｉＶｅ

ｃｏｎ训ｎ砒ｉ蛐ｉｎｄｅｘ

ｃｄ污染指数

Ｃ０ｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆＣｄ

０．３６３１

Ｃｏ污染指数

Ｃｏｎｔ￡ＬｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆＣｏ

０．５７５Ｏ．７４４’０．７４６‘１

Ｃｒ污染指数

ＣｏｎｔａｍｉｍｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆＣｒＣｕ污染指数

Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄ懿ｏｆ

Ｏ．２９０

Ｏ．９３２‘‘０．９２６＋‘０．７８５‘‘１

Ｃｕ

０．３５８０．７８９‘’０．７８６—０．８５７”０．８６７“ｌ

Ｎｉ污染指数

Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ

ｉｎｄｅｘｏｆＮｉ

Ｏ．４３６０．７３９’Ｏ．７３５‘Ｏ．９１３“０．８４２“０．９６８“ｌ

Ｐｂ污染指数

ＣｏｎｔａｍｉＩｌａｔｉｏｎｉＩｌｄｅｘｏｆ

Ｐｂ

Ｏ．１７１０．３８８０．３８１０．６４９‘Ｏ．５８３０．６７０‘０．６８０’１

ｚｎ污染指数

Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ０ｆＺｎ

Ｏ．００７

０．８７４—０．８６６—０．５２７

．９１５“０．７１２‘Ｏ．６１６０．５２１

ｌ

注：??在Ｏ．Ｏｌ水平卜娃著相关；?在０．０５水平上相关

Ｎｏ峨??ｉｎｄｉｃａｔ朗ｖｅｒｙｓｉ印ｉ矗ｃ锄ｃｅａｔＯ．０ｌｌｅｖｅｌ；?ｉｎｄｉｃ砒髓ｓｉｇＩｌｉｆｉｃ舭ｃｅ砒Ｏ．０５ｌｅｖｅｌ．

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１１２

中国农业科技导报

１０卷

车流量与土壤中各种重金属的污染程度呈正相关，即从总体上来看车流量越大，道路两旁土壤的重金属污染就越严重，与上海祟明岛等路域研究结果一致¨５｜。但是他们之间并未呈现显著相关，所以车流量只是其中的一个影响因素。土壤综合污染与ｃｄ污染呈显著相关，且相关性最大，说明这条高速公路上污染最严重的重金属是Ｃｄ；其他还有Ｃｒ、ｃｕ、ｚｎ也与综合污染显著相关，说明这几种重金属污染也较严重。

２．２表层土壤与气态颗粒物以及树叶中重金属

之间的关系

土壤、髑Ｐ早晨、ＴｓＰ下午、ＰＭ。。早晨、ＰＭ。ｏ下午、树叶各组的Ａｓｙｍｐ．ｓｉｇ．（２也ｉｌｅｄ）分别为Ｏ．２９７、

Ｏ．４４５、０．６９１、０．６５５、０．５５９和０．３７６，均大于０，表

明各组数据均为正态分布，计算其Ｐｅａｒｓｏｎ相关系

数见表５。

从表５中可以看出，表层土壤和树叶中的重金属显著相关，说明树叶中的重金属主要来自于土壤；，Ｉ＇ｓＰ和ＰＭ．。与树叶中的重金属呈正相关关系，说明树叶也受大气污染物的直接沉降的影响，其中下午的ｒＩ＇ｓＰ与ＰＭｍ对树叶的影响比上午的要大，这可能与空气湿度和大气沉降速度等有关。表层土壤中的重金属与ＴｓＰ和ＰＭ。。也存在正相关关系，说明表层土壤中的重金属部分来源于大

气沉降。

根据综合污染指数分析结果，选择１５２～１５３ｋｍ东侧进行表层土壤与ＴＳＰ、ＰＭｍ以及树叶中重金属的分析，见表４。

对表４中数据进行Ｋ—Ｓ检验，结果表明，表层

表４表层土壤与ＴＳＰ、ＰＭ，。以及树叶中重金属的含量（ｍｇ／ｌ‘ｇ）

Ｔａｂｌｅ４

，１１ｌｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ０ｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｎ

ｓｕ由ｃｅ

ｓｏｉｌｓ、ＴｓＰ、ＰＭｌ０ａｎｄｌｅａｖｅｓ．（ｍｇ／ｋｇ）

注：｝｝在０．０ｌ水平上显著相关；｝在Ｏ．０５水平上相关

Ｎｏｔｅ：｝｝ｉｎｄｉｃａｔ鹤ｖｅｒｙｓｉ伊ｉｆｉｃ粕ｃｅａｔ０．Ｏｌｌｅｖｅｌ；?ｉｎｄｉｃａｔ伪ｓｉ卵ｉ６ｃａＩｌｃｅ

ａｔ

０．０５ｌｅｖｅｌ．

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４期郁建桥等：高速公路两侧土壤、气态颗粒物和树叶中重金属污染相关性研究

１１３

３讨论

京沪高速公路（新沂至扬州段）两侧土壤已经在一定程度上受到交通所引起的重金属污染，各个路段的土壤综合污染指数都已经超过了ｌ，

各路段受重金属污染主要是由ｃｄ和Ｃｏ引起；各

路段受到Ｐｂ的污染并不严重，单项污染指数在

０．７１～０．９５之间，由此可见，我国９０年代以后开

始使用无铅汽油逐渐削减了Ｐｂ在公路两侧重金

属污染中所占的份额。重金属污染排序表明，轮

胎磨损已成为京沪高速公路（新沂至扬州段）两

侧土壤重金属污染首要污染来源。

车流量的大小反映了轮胎磨损量和车辆尾气排放量的多少，也就是高速公路重金属污染源强度的大小，因而，车流量与表层土壤重金属污染有明显的相关性；表层土壤的重金属污染大部分是由气态颗粒物传递而来的，表层土壤的重金属污染与气态颗粒物中重金属含量具有明显的相关性；树叶中重金属污染是吸收表层土壤与气态颗粒物中重金属产生的，树叶中蕈金属污染与表层土壤及气态颗粒物中重金属含量也具有明鼎的相

关性。这些相关性表明，道路两侧的重金属污染

源主要是交通车辆轮胎磨损和尾气排放，道路两侧重金属污染的传递介质主要为气态颗粒物。

参考文献

［１］李波，林玉锁，张孝飞，等．宁连高速公路两侧土壤和农产

品中重金属污染的研究［Ｊ］．农业环境科学学报，２００５，２４（２）：２６６—２６９，

【２］

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—２６９．

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Ｎ，Ｈ咖ｉＩｌｇｔｏｎ０，Ｍｉｒｉ锄Ｄ．Ａ８８ｅ蛐ｍｅｎｔｏｆｌ∞ｄ，ｃａｄｍｉ?

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