1、公路交通對土壤鉛污染預(yù)測評(píng)價(jià)摘要：推導(dǎo)給出了公路交通對土壤鉛污染的預(yù)測計(jì)算形式，分析了采用該形式預(yù)測土壤中鉛含量時(shí)可能出現(xiàn)的3種不同結(jié)果，即高于、等于或低于背景值及其判別條件。結(jié)合中國公路交通的實(shí)際情況，論證了在不考慮非公路污染源時(shí)，公路交通引起土壤中鉛累積量在營運(yùn)近期將低于土壤背景值。認(rèn)為合理確定非公路污染源強(qiáng)度、鉛沉降面積及鉛殘留系數(shù)是影響預(yù)測評(píng)價(jià)土壤鉛污染的主要因素。關(guān)鍵詞：土壤 鉛 預(yù)測 形式 公路交通Abstract The pollution prediction models of Pb in soil due to highway transportation are dedu

2、cedThe available three different results，iegreater than or less than or equal to the background value，and theirdiscriminantes are discussed while the models are used to predict theamount of Pb in soilOn the basis of the situation of highway transportation in China，it is proved that the amount of Pb

3、in soil is less than the background value during the short operation phase of highway，if the other pollution sources are not consideredIt is believed that rationally taking the non-highway pollution source，the precipition area and the remaining fraction of Pb into account incalculation are the major

4、 factors that affect the accuracy of predicting resultsKey words Soil Pb Prediction Model Highway transportation1 引言方法2 土壤重金屬累積形式及其推導(dǎo)根據(jù)重金屬污染物在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化及累積規(guī)律，土壤中重金屬污染物累積量計(jì)算形式為2：W=K(B+R)式中 W重金屬在土壤中的積累量，mg/kgB區(qū)域土壤重金屬含量背景值mg/kgR土壤重金屬年輸入量，mg/kgK土壤重金屬殘留率%n年內(nèi)土壤中重金屬累積量： 假設(shè)K1=K2=Kn=K,那么：(1)此式即為目前在公路建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)

5、中被普遍采用的土壤重金屬累積形式，其已被寫入?公路建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?(試行)。3 預(yù)測結(jié)果分析3.1 當(dāng)Ri為常量時(shí)當(dāng)Ri為常量時(shí)，即鉛污染物向土壤的輸入逐年不變。對(1)式，假設(shè)(2)由(2)式可見，當(dāng)Ri為常量時(shí)，預(yù)測n年內(nèi)土壤中重金屬累積量的計(jì)算結(jié)果可能存在以下3種情況：預(yù)測結(jié)果大于背景值，即WnB。由(2)式可推導(dǎo)出此情況出如今當(dāng)BKn+RKB，即：RB時(shí)。預(yù)測結(jié)果等于背景值，即Wn=B,當(dāng)R=B時(shí)。預(yù)測結(jié)果小于背景值，即WnB，當(dāng)RB時(shí)?？梢?，預(yù)測計(jì)算結(jié)果是否高于背景值，取決于R與B(1-K)/(K)的相對大小。圖1 Ri為常量時(shí)Wn隨n的變化趨勢為說明當(dāng)Ri為常量時(shí)，預(yù)測結(jié)

6、果的逐年變化趨勢，假設(shè)B=30mg/kg,k=0.95,n=50年(一般而言，建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測年限為20年之內(nèi)，此處為更明晰地反映預(yù)測結(jié)果的變化趨勢，取n=50年)，繪制Wn隨n的變化趨勢于圖1。圖1中曲線a、b及c分別對應(yīng)于上述3種可能的預(yù)測結(jié)果，對應(yīng)曲線a之R等于3.16mg/kg，曲線b之R等于3.2 當(dāng)Ri逐年遞增時(shí)對于公路建立工程而言，Ri正比于公路交通量且隨交通量的逐年增加而增加 。根據(jù)中國公路交通開展?fàn)顩r，公路交通量年增長率一般在5%12%之間，營運(yùn)近期較高，營運(yùn)遠(yuǎn)期較低。在此僅為說明土壤中鉛累積量的變化規(guī)律，不妨假設(shè)其增長率為常量，用P表示，那么有：Ri=R1(1+P)

7、i-1,代入(1)式得：(3)由(3)式可得，當(dāng)Ri逐年等速率遞增時(shí)，n年內(nèi)土壤中鉛累積量預(yù)測結(jié)果可能存在的3種情況為：預(yù)測結(jié)果大于背景值，即WnB。其出如今當(dāng)R1B時(shí)；或當(dāng)R1=B,且nne;1時(shí)；或當(dāng)R1B,且n滿足R1-B(1-Kn)0時(shí)。預(yù)測結(jié)果等于背景值，即Wn=B。其出如今當(dāng)R1=B,且n=1時(shí)；或當(dāng)R1B,且n滿足R1-B(1-Kn)=0時(shí)。預(yù)測結(jié)果小于現(xiàn)狀值，即WnB。其出如今當(dāng)R1B,且n滿足R1-B(1-Kn)0時(shí)。對應(yīng)圖2曲線b之R1,其值等于B=1.58mg/kg, 根據(jù)公路交通鉛污染物源強(qiáng)計(jì)算公式1，估算公路日交通量，其值大約為3.0萬輛(中型標(biāo)準(zhǔn)車)。也就是說，當(dāng)區(qū)

8、域背景值為30mg/kg,且不存在其它外界污染源引起的鉛輸入的條件下，基年日交通量小于3萬輛中型標(biāo)準(zhǔn)車的公路建立工程，并不會(huì)在短期內(nèi)引起公路兩側(cè)土壤中重金屬鉛含量的增加。相反，會(huì)低于背景值，直至隨Ri的逐年增加，當(dāng)n滿足R1-B(1-Kn)=0時(shí)，Wn=B,隨之，WnB(曲線c)。圖2 Ri逐年遞增時(shí)Wn隨n的變化趨勢為說明區(qū)域背景值(B)對判別土壤鉛累積量預(yù)測結(jié)果(Wn)是否會(huì)低于B的判別式B(1-K)/(K)的影響，參考中國土壤元素背景值3，選取概率大于90%的B值，計(jì)算對應(yīng)的B(1-K)/(K)及臨界交通量(此處定義臨界交通量為：對應(yīng)R1=B(1-K)/(K)時(shí)的公路營運(yùn)基年(n=1)日

9、交通量)列入表1。表1 不同背景值下的B(1-K)/(K)值及臨界交通量B(mg/kg) K B(1-K)/(K)(mg/kg) 臨界交通量(萬輛/日)K值來源于?公路建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)?(試行)4 影響因素分析4.1 非公路污染源的影響以上所述都是在未考慮存在非公路污染源的條件下推導(dǎo)或計(jì)算的。由土壤重金屬累積形式的推導(dǎo)過程可知，(1)式中的Ri實(shí)際上包括了可能引起土壤中鉛含量增加的一切外部污染源向土壤的輸入。所以，Ri可寫成由公路污染源年輸入量與非公路污染源年輸入量之和(用腳標(biāo)g表示公路源，用腳標(biāo)f表示非公路源)，那么有：Ri=Rgi+Rfi對應(yīng)于形式(1)之相應(yīng)變化為：(4)可見，對

10、于存在非公路污染源的情況，那么應(yīng)考慮非公路污染源的影響。在實(shí)際應(yīng)用中，非公路源Rfi為常量(Rfi=Rf)的情況較多，相應(yīng)之預(yù)測形式可寫為：(5)對于(5)式，其存在一個(gè)特例。當(dāng)Rf=B(1-K)/(K)時(shí)，(5)式可寫為：6即非公路源引起的污染增量正好等于區(qū)域背景值的衰減量，說明公路營運(yùn)前土壤中鉛含量變化處在動(dòng)態(tài)平衡中，每年的輸入量等于輸出量，區(qū)域環(huán)境背景值(B)逐年保持不變。由此可見，采用(6)式是可防止產(chǎn)生預(yù)測結(jié)果Wn逐年減小的現(xiàn)象，然而非公路污染源(比方那些位于污罐區(qū)或工業(yè)區(qū)的路段)終究是以多大的年輸入量(RF)影響著土壤鉛含量的逐年變化呢?要想獲得切合實(shí)際的較準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果，就需要更

11、深化細(xì)致的調(diào)查工作。應(yīng)用(6)式進(jìn)展預(yù)測計(jì)算，只是一種近似的方法。4.2 源強(qiáng)計(jì)算方法的影響導(dǎo)致產(chǎn)生以上所述鉛含量預(yù)測結(jié)果逐年減小的另一個(gè)原因是公路向土壤的年輸鉛量計(jì)算形式中對公路兩側(cè)鉛沉降面積的假設(shè)。公路交通向土壤的年輸鉛量Ri計(jì)算形式如下1：Ri=eta;rho;Sigma;j=1QijpbjJj/G(7)式中 Ri第i年公路交通鉛污染物向土壤的年輸入量，(mg/年.kg)eta;排氣管排放效率，一般取75%rho;車輛尾氣中Pb在評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的沉降量，一般取40%Qij第i年j型汽油車交通量，(輛/年)pbjj型車用燃料中鉛化合物的添加量，各型汽油車添加鉛化合物的平均值為140mg/LJj

12、j型車每公里耗油量(L/km.輛)J大=0.41L/km.輛J中=0.27L/km.輛J小=0.115L/km.輛G評(píng)價(jià)范圍內(nèi)1公里路段耕作層土壤的質(zhì)量kg/km)；G=9times;107kg/km2 413mgkg。表2 公路邊土壤含鉛量所以，用公路兩側(cè)各200m沉降面積上的鉛平均含量尚缺乏以說有公路交通對土壤鉛污染的實(shí)際狀況。假設(shè)我們把鉛的沉降面積設(shè)定為公路兩側(cè)各 40m的范圍(據(jù)報(bào)導(dǎo)，公路交通排放的Pb大部分沉積于公路兩側(cè)40m的范圍5，那么預(yù)測的結(jié)果(Wn)就會(huì)增加近5倍，預(yù)測計(jì)算中Wn逐年減小的現(xiàn)象也就不會(huì)出現(xiàn)。4.3 殘留系數(shù)的影響(1)式中土壤Pb殘留系數(shù)K的取值對預(yù)測結(jié)果的影

13、響是較大的。在不同區(qū)域，土壤特性各異，K值也完全不同。為獲取較準(zhǔn)確的K值，不同區(qū)域應(yīng)根據(jù)小區(qū)和盆栽試驗(yàn)力求準(zhǔn)確地求取K值。然而對于公路建立工程而言，一個(gè)公路工程上百公里公路沿線兩側(cè)的土壤性能及環(huán)境特征變化很大，要想逐段獲取切合于實(shí)際的準(zhǔn)確的K值，對于環(huán)評(píng)工作而言是不現(xiàn)實(shí)的。目前根本上都是采用?公路建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?(試行)中推薦的值，即K=0.95。但K值對預(yù)測結(jié)果(Wn)的影響卻是客觀存在的。5 結(jié)論(1)公路交通對土壤鉛污染預(yù)測形式可寫近似如下的形式：Wn=BKn+R1K(1+P)n-Kn)/(1+P)-K)(2)采用土壤重金屬累積形式預(yù)測計(jì)算土壤中鉛含量可能出現(xiàn)3種不同結(jié)果，即高于、等于或低于背景值，其主要取決于R1與B(1-K)/(K)的相對大小。(3)在不考慮非公路污染源時(shí)，幾乎所有的公路建立工程引起公路兩側(cè)各200m范圍內(nèi)土壤中鉛累積量平均值在營運(yùn)近期將低于土壤背景值。(4)欲較準(zhǔn)確地預(yù)測評(píng)價(jià)公路交通對土壤的鉛污染，需合理確定公路兩側(cè)鉛沉降范圍、開展鉛沉降分布規(guī)律的研究、加強(qiáng)非公路污染源的調(diào)查和合理地確定K值。參考文獻(xiàn)1 中華人民共和國交通部.公路建立工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)標(biāo)