公路交通对土壤铅污染预测评价    表1中数据表明,既使当B小至10mg/kg,临界交通量亦达1.0万辆中型标准车/日。就是说在该背景值下,基年日交通量小于1.0万辆的公路建设项目所造成的公路两侧土壤中铅的累积在营运近期将会低于背景值。如以营运基年日交通量为0.5万辆标准中型车的公路建设项目为例进行计算,土壤中铅累积量低于背景值的时间将持续约16年(假定P=8%时),到第17年时,等于背景值,达到动态平衡,之后,超出背景值,并逐年增加。一般的公路建设项目(既使是高速公路建设项目),其营运基年日交通量都在1.0万辆中型标准车以下,且区域背景值一般都在10mg/kg以上。所以可以说,几乎所有的公路建设项目造成的公路两侧土壤中铅的累积量,在不存在非公路污染源的条件下,在营运近期将低于区域背景值,其逐年变化将具有如图2曲线c所示的趋势。
    4 影响因素分析
    4.1 非公路污染源的影响
    以上所述都是在未考虑存在非公路污染源的条件下推导或计算的。由土壤重金属累积模式的推导过程可知,(1)式中的Ri实际上包括了可能引起土壤中铅含量增加的一切外部污染源向土壤的输入。所以,Ri可写成由公路污染源年输入量与非公路污染源年输入量之和(用脚标g表示公路源,用脚标f表示非公路源),则有:
    Ri=Rgi+Rfi
    对应于模式(1)之相应变化为:
    (4)
    可见,对于存在非公路污染源的情况,则应考虑非公路污染源的影响。
    在实际应用中,非公路源Rfi为常量(Rfi=Rf)的情况较多,相应之预测模式可写为:
    (5)
    对于(5)式,其存在一个特例。当Rf=B(1-K)/(K)时,(5)式可写为:
    (6)
    即非公路源引起的污染增量正好等于区域背景值的衰减量,说明公路营运前土壤中铅含量变化处在动态平衡中,每年的输入量等于输出量,区域环境背景值(B)逐年保持不变。
    由此可见,采用(6)式是可避免产生预测结果Wn逐年减小的现象,然而非公路污染源(比如那些位于污罐区或工业区的路段)究竟是以多大的年输入量(RF)影响着土壤铅含量的逐年变化呢?要想获得切合实际的较精确的预测结果,就需要更深入细致的调查工作。应用(6)式进行预测计算,只是一种近似的方法。
    4.2 源强计算方法的影响
    导致产生以上所述铅含量预测结果逐年减小的另一个原因是公路向土壤的年输铅量计算模式中对公路两侧铅沉降面积的假设。
    公路交通向土壤的年输铅量Ri计算模式如下[1]:
    Ri=ηρΣj=1QijpbjJj/G (7)
    式中 Ri—第i年公路交通铅污染物向土壤的年输入量,(mg/年.kg)
    η—排气管排放效率,一般取75%
    ρ—车辆尾气中Pb在评价范围内的沉降量,一般取40%
    Qij—第i年j型汽油车交通量,(辆/年)
    pbj—j型车用燃料中铅化合物的添加量,各型汽油车添加铅化合物的平均值为140mg/L
    Jj—j型车每公里耗油量(L/km.辆)
    J大=0.41L/km.辆
    J中=0.27L/km.辆
    J小=0.115L/km.辆
    G—评价范围内1公里路段耕作层土壤的质量kg/km);G=9×107kg/km
    在(6)式中,评价范围内1 km路段耕作层土壤的质量(G=9×107 kg/km)是按Pb在公路两侧的沉降面积为公路两侧各200 m来计算的,即公里长的沉降面积为40ha亩,耕作层土壤比重按2 248t/ha计,则每公里长路段土壤重为9×107kg。据报导[5],在公路两侧路边缘附近铅的含量不仅是逐年增加,而且具有相当高的值,远高于中国公路环评报告书中预测评价铅污染所采用的公路两侧各200m范围内的不均值—20~80mg/kg)如表2所示。据调查[5],欧洲和亚洲的大城市中,土壤表层含铅量为200~2 000mg/kg,在离美国艾森豪威尔快车道15 m的土壤中含铅量高达7 600mg/kg,美国中西部城市住宅区平均铅1 636mg/kg,商业区土壤含铅
    2 413mg/kg。
    表2 公路边土壤含铅量
    距公路边距离(m) 土壤含铅量(mg/kg)
    0 809.6
    91 32.5
    182 36.0
    273 52.0
    所以,用公路两侧各200m沉降面积上的铅平均含量尚不足以说有公路交通对土壤铅污染的实际状况。假如我们把铅的沉降面积设定为公路两侧各40m的范围(据报导,公路交通排放的Pb大部分沉积于公路两侧40m的范围[5],那么预测的结果(Wn)就会增加近5倍,预测计算中Wn逐年减小的现象也就不会出现。
    4.3 残留系数的影响
    (1)式中土壤Pb残留系数K的取值对预测结果的影响是较大的。在不同区域,土壤特性各异,K值也完全不同。为获取较精确的K值,不同区域应根据小区和盆栽试验力求准确地求取K值。然而对于公路建设项目而言,一个公路项目上百公里公路沿线两侧的土壤性能及环境特征变化很大,要想逐段获取切合于实际的精确的K值,对于环评工作而言是不现实的。目前基本上都是采用《公路建设项目环境影响评价技术规范》(试行)中推荐的值,即K=0.95。但K值对预测结果(Wn)的影响却是客观存在的。
    5 结论
    (1)公路交通对土壤铅污染预测模式可写近似如下的形式:
    Wn=BKn+R1K((1+P)n-Kn)/((1+P)-K)
    (2)采用土壤重金属累积模式预测计算土壤中铅含量可能出现3种不同结果,即高于、等于或低于背景值,其主要取决于R1与B(1-K)/(K)的相对大小。
    (3)在不考虑非公路污染源时,几乎所有的公路建设项目引起公路两侧各200m范围内土壤中铅累积量平均值在营运近期将低于土壤背景值。
    (4)欲较精确地预测评价公路交通对土壤的铅污染,需合理确定公路两侧铅沉降范围、开展铅沉降分布规律的研究、加强非公路污染源的调查和合理地确定K值。
    参考文献
    [1] 中华人民共和国交通部.公路建设项目环境影响评价规范(试行).1996
    [2] 郦桂芳.环境质量评价.北京:中国环境科学出版社,1989
    [3] 国家环境保护局,中国环境监测总站.中国土壤元素背景值.北京:中国环境科学出版社,1990
    [4] 曹申存.公路建设项目环境影响评价进展与改进意见.环境科学,1996,17(增):38~44
    [5] 廖自基.环境中微量重金属元素的污染危害与迁移转化.北京:科学出版社,1989

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