公路沿线土壤重金属元素污染评价与来源解析

公路沿线土壤污染一直是被广泛关注的问题。基于此，本研究以淮南市高速公路出口附近沿线土壤为研究对象，对其重金属元素含量(另包括As)进行了测定，进而开展了污染评价及来源解析研究。结果表明：重金属元素含量依次为Fe ＞ Mn ＞ Zn ＞ Cr ＞ Pb ＞ Cu ＞ Ni ＞ As ＞ Co ＞ Hg ＞ Cd。元素的变异系数和正态分布检验p值表明其可能存在多种来源。单因子指数、地累积指数和内梅罗综合污染指数表明土壤样品以轻度污染为主，同时部分样品存在中度-重度污染，并主要为Hg、Cd和Zn引起。相关性、聚类和因子分析确定了重金属元素的三个来源：自然条件(母岩的风化和胶体的吸附)，农业生产(农药化肥的使用)和交通活动(轮胎的磨损等)。

Soil pollution along the trafficway has long been this study,the soil samples near the export of Huainan expressway have been collected,and the contents of heavy metals(including As)have been measured,and then applied for pollution assessment and source results showed that the contents of heavy metals were Fe ＞ Mn ＞ Zn ＞ Cr ＞ Pb ＞ Cu ＞ Ni ＞ As ＞ Co ＞ Hg ＞ Cd.The coefficients of variation and p values of normal distribution test indicate that multi-sources were responsible for the heavy metal pollution indexes,geo-accumulation indexes and Nemero comprehensive pollution indexes showed that the soil samples were mainly slightly polluted,to a lesser extent,moderately to severely ,Hg and Zn have been identified as the main polluted sources have been identified by correlation,cluster and factor analyses:natural source(weathering of parental rocks,adsorption of colloids),agricultural source(application of chemical fertilizer and pesticide)and traffic source(tire wearing et al.).

1.引言

随着经济发展和社会进步，道路交通在国民经济中发挥着重要作用。中国的交通运输业在过去的30年间发展迅速：据交通运输部发布的《2018年全国收费公路统计公报》，截至2018年末，全国公路总里程已达484.65 万公里。与此同时，交通带来的环境问题日益显著并引起了学者的广泛关注，并主要集中于汽车尾气排放以及降尘相关的重金属元素方面[1]-[6]。这些研究表明，汽车尾气的排放以及车辆行驶过程中所产生的二次扬尘是大气中Cd、Cu、Pb和Zn 等元素含量增加的重要因素之一[7]，同时也是道路附近土壤重金属元素含量增加的重要因素[8]。

土壤作为人类赖以生存的物质基础[9]，对人类社会发展意义重大。就目前来看，公路两旁通常为农田耕作区域，如果土壤受到污染，必然会对农作物产生影响。而由于重金属元素在土壤中具有一定的积累效应[8]，其可以通过农作物或进入地下水等方式威胁人体健康[10]。因此，关于农业区域土壤重金属污染的问题一直备受关注，其研究主要集中于空间分布特征、污染评价、污染源解析和重金属元素的迁移聚集规律等方面[11][12][13][14][15]。

淮南市位于华东腹地，不仅是安徽省重要的煤炭工业城市，在农业上也拥有着极其重要的位置。因为土壤是农业的基础[16]，因此针对该区域土壤重金属污染的问题已有大量学者开展了研究，但多集中在煤矿周边土壤重金属问题上[17][18]。然而，公路沿线土壤的重金属元素污染问题却一直未得到广泛关注。基于此，本研究以淮南市高速公路出口附近沿线土壤为研究对象，在高速公路出口沿线公路两侧共采集了40 份表层土壤样品，并对其11种重金属元素(As、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mn、Ni、Pb和Zn)含量进行了测定，进而综合多种方法开展了污染评价和来源解析工作，目的在于获取其重金属元素污染程度并对其来源进行识别，进而为区域土壤环境保护提供科学依据。

2.材料与方法

2.1.研究区概况

淮南市位于安徽省中北部，东经116°21'5''～117°12'30''，北纬31°54'8''～33°00'26''之间。淮南市临近淮河，在地理上位于亚热带与暖温带的过渡地带，年平均气温16.6℃，全年降水量约900 mm 左右，属亚热带季风气候。淮南市不仅仅是华东区域重要的能源基地，也是一个传统的农业生产基地[19]，主要生产棉花、蔬菜和水果等。鉴于此，土壤质量对淮南市农业发展有着举足轻重的地位。

作为一个成熟的资源型城市，煤炭行业在淮南市经济发展上有着极为重要的地位，煤炭资源的输出需求更是加快了区内交通运输的飞速发展。然而，在交通运输的高速增长下，一系列的环境问题也因此而产生(如空气污染、水污染及土壤污染等)。

淮南南站高速出口所在的淮河大道南段是淮南市的交通要道(图1)，是山南新区与山北市区的连接枢纽。尤其是随着2019年12月淮南高铁南站的开通，该条道路的枢纽作用更为凸显。这条道路为双向八车道，平均车流量可达每小时1000 辆，高峰期车流量可达每小时1500 辆。自2008年6月建成通车，已经投入使用十余年。

文章来源：《农业开发与装备》 网址: http://www.nykfyzb.cn/qikandaodu/2020/1225/578.html