（环境科学专业论文）崇明岛主要公路重金属污染研究.pdf

危害程度最大，公路两侧的蔬菜p b 含量明显高于路边，空间分布差异较大，局 部污染严重，大部分路段的蔬菜含p b 量都已超过国家相关标准；蔬菜中重金属 物质含量高的区域出现在距离路边0 m 5 0 m 范围内，这与土壤中的重金属空间 分布特征相似。 4 。从调查中得知，污染较重的地方车流量都较大，应对相关路段的车流量进行 限制，保持公路的畅通；对已出现污染或将出现污染的地方，应加宽绿化带宽度， 将林木与灌木套种；在污染严重的区域最好不要种植农作物，多栽培一些对重金 属有吸附作用的植物，这样可以较好的保护沿线生态系统。 关键词：公路沿线，重金属，分布特征，污染评价，上海崇明 a b s t r a c t i n t e r e s ti nt h el e v e l so fh e a v ym e t a lp o l l u t i o na s s o c i a t e dw i t hh i g h w a yh a sr i s e n i nt h e s e y e a r s , i n f l u e n c e db ys u c ha l u s e sa sa u t o m o b i l ee x h a u s tg a s e ta 1 t h e d u s t , s o i l ，v e g e t a b l ea n dg r e e nb e l to nt h er o a d s i d eh a v ea c c u m u l a t e dal a r g ea m o u n to f h e a v ym e t a l s ，a n db e c o m eap o t e n t i a ld a n g e r t h ep o l l u t i o nt h a th e a v ym e t a l sm a k et o t h ea t m o s p h e r e ，w a t e ra n ds o i lw i l lb r i n gd i r e c to ri n d i r e c tt h r e a tt oh u m a nh e a t h t h i s a r t i c l et a k e st h es t u d yt uh e a v ym e t a lp o l l u t i o ni nt h ec o r s eo fh i g h w a yc o n s t m t i o na n d o p r e a t i o ni no r d e rt op u tf o r w a r ds o m ea d v i c e sa n dt oc o n t r o lt h ep o l l u t i o n , w h i c hh a s s i g n i f i c a n t l yr e a l i s t i ca n ds c i e n t i f i cm e a n i n g o nt h es t u d yo fs o i l ，d u s ta n dv e g e t a b l eo nt h er o a d s i d ei nc h o n g m i n g , 3 2 7s o r t s o fs a m p l e sa r cg a t h e r e d o nt h ea n l y s i so f2 0 0 3e f f e c t i v ed a t a , m a k et h ea n a l y s i sa n d r e s e r c ht ot h ec o n t a n ta n ds p r e s d i n gc h a r a c t e r so fh e a v ym e t a l sz n ，c a ，c u ，p b ，c ri n t h e s es a m p l e s m e a n i w h i l e ，t h ep o l l u t i o nd e g r e ea n de c o l o g i c a lr i s ko ft h e s eh e a v y m e t a l aa r ev a l u e d , w h i c hp r o v i d e sr e l i a b l es i c e n t i f i cb a s i so ft h ee n v i r o m e n tp o l l u t i o n c o n t r o l ，h i g h w a ym a n a g e m e n ta n dc i t yp l a n n i n go fc h o n gm i n g t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i ss t u d yc a nb es u m m e d u pa sf o l l o w s ： 1 t h ea v e r a g ec o n t e n to fc r , c u ，c d ，p ba n dz ni ns o i lo fc h o n gm i n gi s 1 1 0 3 ，1 8 7 ，0 3 4 , 2 9 4a n d9 5 1m g k gr e s p e c t i v e l y , w h i c hi sr e s p e c t i v e l y1 4 ，1 3 211 5 a n d1 2 t i m e so ft h es o i lb a c k g r o u n dv a l u e s w i t ht h em e t h o do fp o t e n t i a le c o l o g i c a l r i s ki n d e xt oa s s e s st h eh e a v ym e t a lp o l l u t i o ni ns o i l , t h er e s u l t ss h o w ：c ai sa tm i d d l e p o l l u t i o nl e v e l , t h eo t h e r si sl i g h tl e v e l , t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fe a c hh e a v ym e t a lh a s m u c hd i 伍e r e u c ea n dt h ep a r t i a lp o l l u t i o ni ss e r i o u s ，f o ri n s t a c et h ep e a kc o n t e n t s h a p p e ni nz h a n gj i ai nb e iy a na n ds h e nj i ai nc h e r th a l ，h e a v ym e t a l sa c c u m u l a t e m a n i l y w h i c hb e l o n gt os e r i o u s p a r t i c e lp o l l u t i o n d i s t r i c ta n dn e e ds t r e n g e d m a n a g e m e n ta n dp r e c a u t i o n , t h a to nt h es i d e so fd i s d e n c eo f2 0 5 0 m i t sc o n t e n ti s h i g h e rt h a nr o a d s i d e i ns o i lt h ef o r e c a s to fp bi n2 0y e a r s ，w a r n su st h a tt h ec o n t e n ti s b e c o m i n gw i t h o u tp r o p e rc o n t r o lb e c o m em o e ea n dm o r es e r i o u s 2 t h e a v e r a g e c o n t e n to f c u ，z n ，c r , p b a n dc ai nr o a dd u s ti s 3 7 0 5 ，1 6 4 1 3 ，1 1 4 4 4 ，4 1 6 6a n do 3 6m g k gr e s p e c t i v e l y , w h i c h i s r e s p e e i v e l y 2 0 , 2 1 5 ，1 3 9 ，2 1 6a n d2 1 2t i m e so ft h es o i lb a c k g r o u n dv a l u e s ，t h ec o n t e n ti sh i g h e r t h a nt h a ti ns o i l s ，z na n dp ba r em o r es e r i o u s t h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no fe a c hh e a v y m e t a lh a sm u c hd i f f e r e n c ea n dt h e p a r t i a lp o l l u t i o ni ss e r i o u s ，t h ep e a kc o n t e n t s h a p p e ni neg u ，g el o n ga n ds h e nj i a , w i t ht h em e t h o do fg e o a c c u m u l a t i o ni n d e xt o a s s e s st h eh e a v ym e t a lp o l l u t i o ni nt h em a dd u s t , i ti sf o u n dt h a tp ba n dc da l ea t h i g h e rp o l l u t i o nl e v e l 3 v e g e t a b l e so nt h er o a d s i d eh a v es o m eh e a v ym e t a l s ，p bi st h em o s ts e r i o u s ，i t s c o n t e n te x c e e dl i m i to ft h en a t i o n a ls t a n d a r d s ，t h ev e g e t a b l e so nt h es i d e so fr o a dh a v e m o t ep bt h a nt h a to nr o a d s i d e ，t h es p a t i a ld i s m b u t i o nh a sm u c hd i s t r i b u t i o nh a sm u c h d i 伍l r e n c e ，t h ep a r t i c l ep o l l u t i o ni ss e r i o u s t h ep e a kc o n t e n th a p p e ni nt h ed i s t a n c eo f r o a dw i t ht h er a n g eo f 0 5 0 m ，i ti ss i m i l a rf o rt h ec h a r a c t e rt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no f p b i n s o i l 4 t h ei n v i s t g a t es h o w st h a ts e r i o u sp o l l u t i o nh a p p e n si nh e a v ym o t o r - r u n n i n gr a r e s o t h ea m o u n to fr u n n i n gm o t r o r s0 1 1s o m er o a ds h u o l db er e s t r i c t e da n dk e e pt h er o a d e x p e d i c t e w h i c hp o h u t i o n h a s a l r e a d ye x i s t e do f w i l lw x i t g r e e nb e l ts h o u l db ew i d e n ， w h i c ht r c e sa n ds h r u ba r cp l a n t st h a tc a na b s o r be x t r ah e a v ym e t a l s 啪b ep l a n t e ds o a st ol 【c c pe c o l o g i e a ls y s t e mo i lt h er o a d s i d e k e yw o r d s ：h i g h w a y , h e a v ym e t a l s ，d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r , p o l l u t i o na s s e s s m e n t ， c h o n g m i n gi s l a n do fs h a n g h a i 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发 表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中 作了明确说明并表示谢意。 作者签名：王圣日期：垣2 ：望作者签名：土扛日期：趔l 兰：型 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学 位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出 版。保密的学位论文在解密后适用本规定 言耋壁摹言耋，兰蒯 日期：塑：鲨日期：么丝缎 1 绪论 1 1 公路系统重金属污染研究的意义 公路系统中的重金属污染物对生态环境的破坏是隐蔽的、长期的、潜在的， 由于存在明显的富集效应，是国内外研究的重点对象，同时也是本文的研究对象， 它们在公路系统中的积累具有重要的环境指示意义和较大的环境污染危害。 1 1 1 重金属的污染危害 重金属是指比重大于5 0 9 e r a 3 的金属元素，包括铁、锰、铜、锌、镉、铅、 汞、铬、镍、钼、钴等，砷是一种准金属，但由于其化学性质和环境行为与重金 属有相似之处，通常也归并予重金属的研究范畴。由于铁和锰在土壤等介质中的 含量较高，因而一般不将其列入重金属的研究行列。因为砷、铍、镉、铬、铜、 铅、汞、镍、硒、银、铊及锌等1 2 种重金属及其化合物可以累积在底泥和生物 群中，所以e p a ( 美国环保总署) 将其列入优先污染物。因此也是研究的重点对象。 1 ) 铅的危害 铅不是植物生长发育的必需元素，铅进入植物的过程，主要是非代谢被动进 入植物根部。国内外不同研究均证实了作物吸收的铅9 0 以上滞留在根部( 田晖， 2 0 0 2 ) ，除根部吸收外，铅还可以通过树皮或叶片进入植物体内。铅对作物的影 响主要表现在降低作物的产量和质量。低浓度的铅可对某些植物表现出刺激作 用，而高浓度的铅除在作物可食用部分产生残毒外，还表现为幼苗萎缩、生长缓 慢，产量下降甚至绝收。 环境中的铅化物主要通过消化道和呼吸道进入人体。在体内的进入血液中， 形成可溶性磷酸铅、甘油磷酸铅等有机铅化合物，铅与蛋白质相结合，在体内循 环，可为肝、肾、脑、胰等内脏器官组织吸收，这些器官中的铅又可以不溶性的 三磷酸铅的形式沉积到骨骼中。铅对人体的不良影响与它对酶的抑制作用有关。 人体摄入过量的铅，会引起中枢神经系统损伤，出现头疼、痉挛、精神障碍等； 可损害骨骼造血系统，导致贫血；可作用于心血管系统，导致动脉硬化、心肌损 害；胃肠铅中毒( 范鹏，2 0 0 4 ) 。国内外对于铅对人体健康产生的危害都非常重 视。 2 ) 镉的危害 新生儿体内并不含镉，人体中的镉是从空气、水和食物中摄取的。据研究表 明( 廖自基，1 9 8 9 ) ，镉主要通过呼吸道和消化道进入人体。在体内与蛋白质相 结合，使多种酶受到抑制。在一定条件下可取代锌，从而干扰人体内某些酶的功 能，破坏正常的生化反应，影响正常代谢，使人体体重下降。镉还可在肾中蓄积， 使肾功能衰退，从而影响维生素d 的活性，导致骨骼软化、骨骼畸形。日本所发 生的“骨痛病”就是由于镉所引起的。除此之外，镉还能引发糖尿病；镉在呼吸 道中可引发肺炎、肺气肿；进入消化道的镉则可引起肠胃炎；孕妇镉中毒可造成 流产、新生儿死亡：镉中毒可诱发骨癌、直肠癌、食管癌和胃癌。 3 ) 铬的危害 微量元素铬是植物所必需的，并且绝大部分保留在根部( 田晖，2 0 0 2 ) ，但 过量的铬在植物体内累积会引起毒害作用，从而直接或间接的给人类健康带来危 害( 廖自基，1 9 8 9 ) 。 铬是人体的微量营养元素，但铬的过量会对人体和动物产生严重危害。人体 缺乏铬会抑制胰岛素的活性，影响胰岛素正常的生理功能，使糖和脂肪的代谢受 阻。高浓度的铬危害更大，铬的毒性主要是由六价铬化合物引起的。六价铬化合 物的毒性主要表现在引起呼吸道疾病、肠胃道病和皮肤损伤等。此外，六价铬化 合物由呼吸道吸入时有致癌作用，通过皮肤和消化道大量吸入能引起死亡。经动 物实验表明，铬化合物还具有致突变和导致细胞遗传毒性。 4 ) 铜的危害 铜是植物体内多种酶的组成部分，是各种氧化酶活性的核心元素，与植物体 内发生的氧化还原反应、叶绿素形成、碳水化合物和蛋白质的合成有着密切的关 系，植物缺铜或铜过量均会对植物生长发育产生危害，甚至造成植物死亡。( 刘 铮，1 9 9 1 ；朱永官，1 9 9 6 ) 人体吸入过量铜会引发溶血、患上i 税i s o n 氏症，我国食品卫生标准( g b l 5 1 9 9 9 4 ) 中对铜在各种作物中的含量进行了限制，粮食、蔬菜、水果、肉类等的限 量为主l o m g k g 、豆类 - - 2 0 m g k g 、水产类- - 5 0 m g k g 、蛋类- - 5 m g k g ，在工业上， 吸入青铜和黄铜微细粉尘会引发急性铜中毒。 5 ) 锌的危害 锌是植物生长发育不可缺少的元素，锌是各种生物酶及核糖体的组成部分， 也是多种蛋白质的组成成分。过量的锌会损害植物的根系，对植物的生长发育造 成危害，土壤的酸度会加重锌对植物的毒害。 人体摄入过量的锌也有不利影响，会导致锌顽固性贫血，食欲下降，影响胆 固醇代谢，形成高胆固醇血症，导致动脉粥样硬化、高血压、冠心病等( 苗健等， 1 9 9 7 ) ，在工作岗位上直接接触或吸入锌盐均会引起锌中毒。 2 1 1 2 公路沿线重金属的来源 表1 - 1 市售汽油、柴油、轮胎中重金属含量 t a b l - 1 t h ec o n t e n to f h e a v ym e t a li ng a s o l i n e 、d i e s e lo i la n dt y r e 一表示未检出( s u t h e r l a i 帕r a 等) 1 1 2 1 汽油中的含铅物质 汽油是一种重要燃料，主要用于化油器式发动机。在发动机中，汽油应在燃 烧冲程里燃烧。但有的汽油在压缩过程中就燃烧爆炸，不仅影响气缸的正常运行， 而且由于强烈地震动，影响发动机的寿命。 一般情况下，在汽油中加o 2 o 5 ( 质量分数) 的四乙基铅就可以显著地 提高汽油的抗震性。但是，在汽油中使用四乙基铅也存在着许多的问题。一方面 是四乙基铅有毒，只需少量就可以使人体中毒。因此，加入四乙基铅的汽油通常 被染成红色或蓝色，以起到警示作用；另一方面是四乙基铅在气缸中燃烧后，其 中的铅会变成氧化铅沉积下来，增加积炭量，引起气缸过热，增大发动机零件的 磨损。为了克服这个缺点，通常在四乙基铅中加入一种导出剂，使铅成为挥发性 物质从气缸中排出，这就造成了公路沿线的铅污染。 1 1 2 2 汽车轮胎中的锌物质 自轮胎工业诞生以来，橡胶就一直是它的原材料。胶料加工中的困难直接来 源于某些轮胎公司对胶料性能的要求，轮胎制造业主要是使用加工助剂解决其中 的问题。锌皂类加工助剂是这类助剂中最古老的品种，它们主要用于轮胎的弹性 体，能改善胶料的加工性能。近年来，由于对环境问题的担忧，对胶料中的锌含 量( 也包括轮胎中锌含量) 的深入研究越来越多。这些担忧的主要依据为锌是种 重金属，对周围的生态环境有潜在毒性，通过磨耗产生的废胶粉会把大量锌散布 到环境中。尽管如此，目前还没有一种技术上可行的替代品，可以完全取代胶料 中的氧化锌。 1 1 2 3 汽车材料中的其他重金属物质 六价铬是防锈膜和防锈颜料的主要成分之一，用于汽车上的皮带轮、镀铬螺 3 钉、门锁、制动器制动管路等处。在不锈钢中也含有1 2 以上的铬，这就使汽车 材料中的不锈钢成分在风吹雨打后，会形成含铬粉末对四周环境构成污染。作为 合金元素使用的镉，如天然气气瓶的安全阀。作为涂料的成分之一使用的镉，在 不同颜色的真空荧光灯里添加的镉化合物等，作为玻璃添加剂使用的镉。铜制品 主要用于汽车中的加热器和加热芯。 1 1 2 4 汽车货物的撒落 在汽车的运输过程中，货物中含有的重金属物质可能会散落在道路旁，成为 路边沉积物，尤其是拉矿石的货车。路边沉积物会通过大风扬尘进入周围大气、 土壤和水体。 1 1 3 公路沿线重金属对生态环境的影响 生态系统是指在一定时间和一定范围内，由生物成分和非生物成分组成的有 一定大小、执行着一定功能，并能自我维持的功能整体。各环境因素相互沟通、 相互依存、相互影响和制约。任何一种成分的过程破坏或变化，都将影响系统的 稳定和存在。 公路沿线是铅等重金属污染严重、长期持续污染的环境。这些污染物质是机 动车在行驶过程中所产生的，属线源污染。i x o n z i o c ( 1 9 8 7 ) 报道汽车尾气中以颗粒 形式排放到环境中的铅，总量的1 5 被风吹散，其余则沉积在公路两侧，这些污 染物大都散落在地上，成为公路沉积物或是沉降在土壤、植物叶片上。铅可以通 过叶片气孔或叶片损伤部位被植物体吸收。除此之外，沉降下来的重金属会在土 壤中富集起来，植物的根系对它们有吸附的作用，使得重金属物质可以在植物体 内累积。若路边种植的是农作物，则重金属物质就会由食物链进入人或其他动物 体内，造成潜在危害。 灰尘也是路域系统中重金属的一个重要载体。它可通过生物的呼吸作用进入 体内而产生生物富集。在扬尘时，细小的灰尘能直接进入路人的体内，并沉积在 肺部。这也是导致鼻癌、口腔癌、肺癌发病率上升的一个原因。路面上的沉积物 还可以通过地面径流进入附近河道，对河流中的生物构成危害。 1 2 国内外研究进展 对公路沿线重金属污染的调查研究，起因是1 9 7 0 年日本东京新宿区发生的 由烷基铅抗爆剂造成的铅中毒事件( k l o s w l i ，1 9 8 9 ) ，由此引起全世界对汽车 尾气排放重金属污染物的重视。随着公路运输业的快速发展，汽车尾气排放、公 路扬尘等环境污染问题日益突出。使得人们对公路生态系统的状况越来越重视。 1 2 1 尾气中铅的排放和污染 含铅汽油燃烧后，自发动机燃烧室排出的铅一般里直径 嵝土( 1 5 3 5 ) 砖红壤( 1 2 0 6 ) 黄棕壤( 1 1 5 8 ) 红壤( o 4 9 5 ) ，而 p h - 7 o 时，吸持强度发生了较大变化，黑土( 4 9 4 2 ) 砖红壤( 4 6 2 0 ) 红壤( 4 2 3 6 ) 黄棕壤( 3 7 9 5 ) 嵝土( 3 4 3 7 ) 。由此可以得知，提高p h 值可以削弱c u 的迁移能力， 减轻c u 污染。 无机原料对土壤一植物系统中p b 的迁移影响明显，在湖南进行相关实验表 明( 屠乃美等，2 0 ) ，石灰、钙镁磷肥、高岭石、海泡石均可在一定程度上降 低土壤中有效铅的含量，史长青( 1 9 9 5 ) 在研究株州清水塘地区稻田土壤重金属 污染对过氧化氢酶活性的影响过程中发现过氧化酶活性( y ) 与土壤p b ( x ) 有良 好的负相关性，土壤中p b 的移动依赖于土壤p h 、氧化还原电位、有机质地，有 效p 的浓度和无定形铁、锰氧化物( g l a z o v s k a y a ，1 9 9 4 ) 。 陈怀满( 2 0 0 2 ) 的研究表明，土壤对z n 的吸持强度随着p h 的变化而变化。 当水土平衡p 8 = 5 o 时，各种土壤对珏的吸持强度为黑土( 1 7 6 1 ) 壶土( 1 2 6 0 ) 砖红壤( 1 1 8 7 ) 黄棕壤( 1 0 2 2 ) 红壤( o 9 8 9 ) ：而当p h 为7 0 ，其吸附顺序是砖红 壤( 3 2 7 5 ) 红壤0 2 0 9 ) 黑- k ( 2 8 8 1 ) 黄棕壤( 2 1 6 4 ) 壶土( 2 0 9 2 ) 。由此可以得出， 当土壤遭受z n 污染时，施用碱性改良剂可缓解z n 污染，降低z n 活性。 经蔡德华( 1 9 9 3 ) 在江苏省扬中县对1 3 种元素的土壤背景值与恶性肿瘤死 亡率关系的研究表明，肿瘤死亡率与土壤中的几种重金属的关系是：p b 、c a 、c r 有增加肿瘤死亡率的趋势。 1 2 4 重金属在沿线农作物中的影响 飘浮在空气中的含铅粉尘能被作物表面吸附，一方面阻止了铅向土壤中迁 移，另一方面作物的部分表面吸收加重了铅对作物的污染，陈建安( 2 0 0 2 ) 等研 究证实，路边植物表面吸附率可达3 7 3 4 8 2 ，范文秀( 2 0 0 3 ) 等研究表明， 在公路两侧青饲料中，包菜叶片吸附率较高，为4 4 2 ，光叶苕子和小麦秸秆的 吸附率相对较低，分别为3 0 1 和2 4 3 。由此可见，作物对铅吸附率的大小首 先取决于大气中颗粒的含铅量，其次与作物类型有关，因为叶面对铅尘的吸附率 与植物的生长周期、叶面的表面积、光滑度、是否分泌黏性物质，以及叶片的生 长状态等因素有关。 李其林( 2 0 0 4 ) 等认为，生长在污染空气中的蔬菜，5 0 以上的铅通过叶片 从大气中吸收，陈有镧( 2 0 0 0 ) 等对小麦的研究也得出了类似的结果，认为小麦 各器官含铅量主要由根从土壤中吸收有效铅而来，叶片和穗可从大气中吸收少量 铅，但由于迁移性比较差，对籽实的贡献很低，随着大气中铅浓度的增加和暴露时 间的延长，作物茎、叶表面吸附和吸收大气中的铅也随之增多。 国内外许多学者都曾对路边作物污染状况进行过调查，x b i e r s h k ( 1 9 9 8 ) 等 调查发现波兰交通干道两侧的牧草中铅含量严重超过家畜饲料允许标准。黄琼中 ( 2 0 0 3 ) 等对沈阳三条交通干线两侧蔬菜的调查显示，在叶片上吸附的p b 占含 9 p b 粉尘3 0 加，林健( 2 0 0 0 ) 的调查结果为3 1 9 国道两侧糙米、粗米糠、 粗精米中镉含量分别为o 1 9 5m g k g 、0 2 5 4m g k g 、0 2 4 8m g k g 、0 2 3 9 m g k g ，而 铅含量分别为1 3 2m g k g 、0 7 2 2m g k g 、1 9 9m g k g 、0 6 3 5 m g k g ；吴永剐( 2 0 0 2 ) 等研究表明南京3 1 2 国道边茶树中重金属平均含p b 量为0 8 7 1m g k g 、含c d 0 5 0 6m g k g 、含c r0 0 1 2m g k g 、含c u0 1 1 7m g k g 、含z n0 2 2 3m g k g ，其中凡 是在1 0 0 m 范围内的老叶和6 0 m 范围里的嫩叶，含p b 量都起超过国家茶叶卫生 标准。铅在嫩枝含量最高，其次是老枝，而嫩叶与根中铅含量最低，并得出嫩枝 对铅的富集能力最强。李湘洲( 2 0 0 3 ) 在研究长株潭公路所做的实验结果表明， 三个公路旁蔬菜采样地中铅含量( 平均值) 达4 6 0 5 m g k g 、2 1 6 1 m g k g 、1 4 3 8 m g k g 超过食品卫生标准( g b 2 7 1 5 8 1 ) 中铅含量1 0 0 m g k g 数十倍，而相应三个采样点 的土壤铅量也分别为1 6 1 5 5 m g k g 、1 1 9 4 1 m g k g 、8 7 5 3 m g k g 。土壤中铅的含量 与蔬菜中的含量呈正相关性。李波( 2 0 0 5 ) 在研究1 0 4 国道两侧稻米中铅含量都 超过无公害食品标准的5 0 以上。宁沪公路两侧稻米含量都超过无公害食品标准 的2 0 ，沪宁公路两侧小麦籽中含铅0 5 7 m g k g 、2 0 5 国道o 7 5m g k g 、1 0 4 国道 o 8 3m g k g 、省道徐庄1 0 7m g k g 、省道连云港0 5 4m g k g ，都超过国家食品标 准。蔬菜对重金属的吸收量表现出复杂的交互作用，蔬菜营养品质指标也表现出 清洁区优于路边地区：许炼烽( 2 0 0 3 ) 等在对蔬菜中重金属残留时发现，蔬菜中 各元素的残留水平呈p b h g z n c d c r a s c u 的顺序，而各类蔬菜的残留顺序 为叶菜类 根菜类 果菜类，其中受污染较严重的菠菜、芹菜和白菜等p b 、z n 的 超标率都为1 0 0 。 1 2 5 存在的问题及努力方向 降低燃油中的铅含量是从源头控制铅污染的主要方法。2 0 世纪9 0 年代初， 世界含铅汽油比例约占5 7 ，到1 9 9 9 年，约有3 0 多个国家( 地区) 完全废除了含 铅汽油。2 0 0 0 年，世界含铅汽油比例已下降至不到2 0 ，我国政府响应国际公约， 积极采取措施，逐步实现汽油无铅化。从1 9 9 7 年底北京、上海开始使用无铅汽 油，到2 0 0 0 年全国都使用无铅汽油。虽然如此，在偏远地区仍有含铅汽油在使 用，2 0 0 2 年王晓冬( 2 0 0 3 ) 等人测定9 0 号汽油多数不达标，其p b 含量达o 0 5 0 0 1 2 9 l ；国家质检总局( 2 0 0 4 ) 对汽油产品质量进行抽查，抽查区覆盖北京、江 苏等8 省市，结果含铅量最高达0 n 7 6 9 l ，是标准值的2 0 0 倍，2 0 0 5 年全国抽 查的结果有2 0 的无铅汽油不合格。因此对无铅汽油的监管也是一个不容忽视的 问题。 除此之除，部分专家对公路沿线重金属污染防治也提出了一些良好建议。阮 宏华( 1 9 9 6 ) 认为公路森林能有效降低土壤铅含量，公路边要建防护林，防护林应 保证足够的宽度的高度，最好第一层是灌木，第二层是乔木。否则，汽车尾气会 从树间飘出防护林。另一些人认为在交通干线两侧尽量减少蔬菜和粮食的种植， 尤其是在距离公路5 0 m 内，最好种植各种树木为宜。 1 3 论文的工作内容与创新 1 3 1 论文内容及意义 本论文是上海科委基金项目“崇明岛生态承载力与生态安全预警系统研究”课 题中的一部分，开始于2 0 0 5 年9 月，主要以崇明岛主要公路陈海公路和拟建中 的沪崇苏高速公路部分路段为研究对象，调查重金属对沿线区域重要生态系统的 健康和环境安全所造成的危害。并且对沪崇苏高速公路开通后崇明交通状况进行 情景模拟分析。从生态和资源环境角度对崇明交通的发展规模进行预警，并提出 相应的风险管理对策。 具体任务是调查公路灰尘及两侧2 0 0 米范围内农田土壤、农作物中重金属的 污染现状。探讨机动车在公路上行驶所造成的重金属污染物的分布规律和污染特 征；对公路交通产生的重金属污染物在周围环境中累积程度进行科学的预测，并 提出相应的防治措施。 纵观学者对公路沿线的重金属的研究和分析，他们大都是在高速公路建成通 车后数年进行的。此时已经造成了严重的、不可逆转的污染。所以在崇明岛进行 公路建设时对沿线重金属污染现状进行污染调查和观测，对于保护崇明的生态环 境及公路建成后的科学运作提供依据和资料。 1 3 2 论文的创新点 本论文创新点表现在：( 1 ) 以公路沿线为研究对象，同时调查灰尘、土壤、 农作物中的重金属含量：( 2 ) 按目前的发展趋势对p b 等重金属物质若干年后在土 壤中的累积状况进行预测，以达到科学防范的目的；( 3 ) 调查水平剖面上农作物污 染状况，找到作物在剖面上的污染规律。 2 区域概括与样品采集 2 1 研究区域概况 崇明岛位于西太平洋沿岸中国海岸线的中点地区，地处中国最大河流长江入 海口，是全世界最大的河口冲积岛，崇明岛成陆已有1 3 0 0 多年历史，也是中国 仅次于台湾岛、海南岛的第三大岛屿，有“长江门户、东海瀛洲”之称。整个岛屿 三面环江，一面临海，西接长江，东濒东海，南与浦东新区、宝山区及江苏省太 仓市隔水相望，北与江苏省海门市、启东市一衣带水。全岛面积1 2 6 7 平方公里， 东西长8 0 公里，南北宽1 3 至1 8 公里。岛上地势平坦，无山岗丘陵，西北部和 中部稍高，西南部和东部略低。9 0 以上的土地标高( 以吴淞标高o 米为参照) 在3 2 1 米至4 2 0 米之间。岛屿地理位置在东经1 2 1 。0 9 3 0 一至1 2 1 0 5 4 0 0t l ，北纬 3 1 0 2 7 0 0 一至3 1 。5 1 - 1 5 一，地处北亚热带，气候温和湿润，年平均气温1 5 2 。 日照充足，雨水充沛，四季分明。岛上水土洁净，空气清新，生态环境优良。 2 1 1 崇明岛公路建设规划 目前，崇明岛上主要公路有两条，其中陈海公路7 6 1 6 公里，北沿公路7 3 公 里，依照规划将对现有公路进行改建。其目的是在于改变目前崇明与外界没有陆 陆交通的现状，为崇明的大发展打下基础。 陈海公路东西延伸贯穿全岛，可分为东、中、西三段。西段自新海农场至三 双公路，2 0 0 1 年正式通车；东段贯通堡镇和陈家镇，2 0 0 3 年通车；中段西起三 双公路，东至堡镇北路，该段拓宽工程于2 0 0 4 年7 月开始，至采样时尚未正式 通车( 2 0 0 5 年1 2 月3 0 日通车) 。 依据崇明岛域东西狭长的现状和五大功能区的配置关系，崇明将打造“一环三 横十五纵”的岛内公路交通网络。其中，东西向的三条主干公路较为重要。全岛“环 形”高等级( 快速) 公路系统分为北线和南线。北线为全封闭的全国沿海大通i 首i 一 沪崇苏高速公路，东起越江通道东线登陆点，西至崇海大桥出口处，全长约 公里，按双向6 车道设计，局部地区分离为风景区快速道路，体现生态岛特色的 公路建设特点。南线为设置隔离带的陈海一级公路( 新线) ，全长7 0 公里，按双向 6 车道预留。依据岛域东西狭长的现状和五大功能区的配置关系，形成三横十五 纵的主要公路网。 2 1 2 公路建设可能造成的生态破坏 根据公路的建设规划和设计，沪崇苏公路开通后岛上的车流量将会激增，污 染物的排放大都与车流量密切相关。预计2 0 0 8 年为3 0 万p c u d ( 车次天) ，而 2 0 l o 年和2 0 1 5 年将会达到3 6 万p u c d 和5 3 万次p u c d ，是目前岛上车流量的数 十倍至数百倍。因此公路沿线的污染物n 仉、c o 、c h 化合物及p b 等物质的排 放和累积将会激增，对沿线生态环境将带来极大的挑战。 北沿公路与陈海公路是岛内的主要交通干线，也是此次公路改造的重点。在 这两条公路的两侧有大片的田地和部分村落，相关资料已表明，机动车所释放出 来的有害物质将会通过呼吸和吸收作用进入生命体体内。尤其是通过土壤植物 动物( 人) 这一食物链途径，对岛上的居民和各种动物包括自然保护区的动物造 成危害。 2 2 样品的采集与分析 2 2 1 采样点的选取 选择在晴朗无风的天气，沿陈海公路和北沿公路采集各类样品。采样点分布 图2 - 1 采样分布图 f i g 2 - 1t h e s k e t c h m a p o f t h es a m p l i n gs i t e s 见图2 - 1 。具体布点如下：对于公路两侧土壤分为三类采集：一是路边土壤，其 中陈海公路3 2 个样品北沿公路2 5 个；二是距离路边2 0 0 m 范围内的土壤水平剖 面，分别在距公路边5 m 、1 0 m 、1 5 m 、2 0 m 、2 5 m 、3 5 m 、4 5 m 、5 5 m 、7 5 m 、9 5 m 、 1 1 5 m 、1 3 5 m 、1 7 5 m 、2 0 0 m 布点采样，其中在陈海公路两侧共采集这样的完整水 平剖面3 个，北沿公路2 个：三是路边土壤柱样( 0 3 0 c m ) ，其中陈海3 个，北 沿1 个。公路两侧农作物样品的采集也基本按照土壤的布点方法；采集路边和水 平剖面( 0 2 0 0 m ) 的样品。采集灰尘是用塑料小刷子和小铲子在各采样点扫集 路边的灰尘。以上灰样、土壤、蔬菜的采样点均用g p s 定位，记录下各采样点的 位置，所有样品采集后放入封口袋中密实保存，同时标记下时间和地点，共采集 样品3 2 7 个。 2 2 2 样品的处理和分析方法 1 ) 土样、灰尘重金属的处理与消解 将土壤( 灰尘) 样品放于滤纸上，在低于4 0 条件下烘干，用石英研钵磨成 粉末样，之后用6 3