发信人: courieryboo (小凡·每天灌水多一些...), 信区: DC
标  题: 土壤重金属累积模式在公路建设项目环境
发信站: BBS 水木清华站 (Wed May 24 16:44:00 2000)

赵剑强　陈鹏郎　张志杰
摘　要：采用土壤重金属累积模式预测土壤中重金属含量可能出现3种不同结果，即高于
、等于或低于背景值，这主要取决于土壤中重金属基年输入量(R1)与Bk/(1-k)(B为土壤
重金属含量背景值，k为土壤重金属年残留率)的相对大小。公路建设项目引起土壤中重
金属累积量，在不考虑非公路污染源时，在营运近期将低于土壤背景值。
关键词：土壤；重金属；累计模式；公路建设项目；环境影响评价
中图分类号：U412.21; X820.3　　　文献标识码：A
Study on the Application of Accumulation Model of Heavy Metal in Soil in Env
ironmental Impact Assessment of Highway Project
ZHAO Jian-qiang1，CHEN Peng-lang1，ZHANG Zhi-jie2
（1.Department of Architectural and Environmental Engineering, Xi′an Highwa
y University, Xi′an 710064, China；
2.Department of Environmental Engineering, Xi′an University of Architecture
 and Technology, Xi′an 710054, China）
Abstract: The accumulation models of heavy metal in soil are used to predict
 the soil pollution along highway. Three different volumes of heavy metal in
 soil bigger than or less than or equal to the background value are availabl
e.These are mainly dependent on the relative value of R1(the first year impu
ting amount of heavy metal in soil) and Bk/(1-k).(B represents the backgroun
d value of heavy metal in soil, k represents the annual residue ratio of hea
vy metal in soil).On the basis of the situation of highway transportation in
 China, it is proved that the volume of heavy metal in soil is less than the
 background value during the short operation phase of highway, if the other
pollution sources are not considered.
Key words: soil; heavy metal; accumulation model; highway project; environme
ntal impact assessment
　　在建设项目环境影响评价中，因建设项目污染物排放导致土壤中重金属的累积，其
预测计算通常采用土壤重金属累积模式进行，该模式如下［1］
　　　　(1)
式中：Wn为n年内土壤中重金属累积量(mg/kg);B为区域土壤重金属含量背景值（mg/kg）
;k为土壤重金属年残留率（%）；R为土壤重金属年输入量（mg/kg）。
　　然而，在实际应用中，由于缺乏对模式的正确理解，导致了预测的结果存在较大的
出入。这一问题在公路建设项目环境影响评价中尤为突出［4］。几乎所有的公路建设项
目环评报告中预测的土壤中重金属(铅)含量都是逐年增加的，既使对那些交通量较小的
二级公路也是如此。存在1个偏面的认识就是认为公路两侧土壤中重金属(铅)含量总是高
于背景值的。有的公路项目环评报告书则将模式改写为如下的形式，以达到预测值高于
背景值的结果。
　　　　(2)
式中符号意义同前。
　　鉴于以上原因，我们认为有必要对此模式作一分析说明，以旨对公路建设项目环境
影响评价报告编制工作有所裨益。
1　模式的推导
　　土壤重金属累积模式的推导过程如下：
　　根据土壤中重金属的迁移转化及累积规律，重金属在土壤中的年累积量(W)可由下式
计算
W=k(B+R)
式中符号意义同前。
　　若计算n年内土壤重金属污染物的累积量,则有
Wn=kn｛kn-1［…k2(k1(B+R1)+R2)+…+Rn-1］+
Rn｝=Bk1k2…kn+R1k1k2…kn+R2k2k3…kn+…+Rnkn
当k1=k2=…kn=k时，则有
此式已被编入《公路建设项目环境影响评价规范》(试行)［2］。
2　可能出现的预测结果
2.1　当Ri为常量时
　　当Ri为常量时，即某建设项目的重金属污染物的输出逐年不变。对式(1)，假设R1=
R2=…Rn=R，则其可改写为
　　　　(3)
　　可见，当Ri为常量时，预测n年内土壤中重金属累积量的计算结果可能存在以下3种
情况：
　　(1)预测结果大于背景值，即Wn>B。由(3)式可推导出此种情况出现在当Bkn+Rk>B,即
：R>时；
　　(2)预测结果等于背景值，即Wn=B，当R=B时；
　　(3)预测结果小于背景值，即Wn<B，当R<B时。
　　可见预测计算结果是否高于背景值，取决于R与B的相对大小，3种可能出现的结果中
的任何1种都是符合客观规律的。
　　为说明当Ri为常量时，预测结果的逐年变化趋势，假设B=30 mg/kg，k=0.95，n=50
年(一般而言，建设项目环境影响评价预测年限为20年之内，此处为更清晰地反映预测结
果的变化趋势，取n=50年)，绘制Wn随n的变化趋势于图1。
图1　Ri为常量时Wn随n的变化趋势
2.2　当Ri逐年递增时
　　对于公路建设项目而言，Ri正比于公路交通量且随交通量的逐年增加而增加。根据
中国公路交通发展状况，公路交通量年增长率一般在5%～12%之间，营运近期较高，营运
远期较低。在此仅为说明土壤中重金属累积量的变化规律，假设增长率为常量，用p表示
。则有Ri=R1(1+p)i-1，代入式(1)得
　　　　(4)
　　由式(4)可得，当Ri逐年等速率递增时，n年内土壤重金属累积量预测结果可能存在
的3种情况为：
　　(1)预测结果大于背景值，即Wn>B，其出现在当R1>B时，或当R1=B，且n≠1时，或当
R1<B，且n满足-B(1-kn)>0时；
　　(2)预测结果等于背景值，即Wn=B，其出现在当R1=B，且n=1时，或当R1<B,且n满足
-B(1-kn)=0时；
　　(3)预测结果小于背景值，即Wn<B,其出现在当R1<B,且n满足-B(1-kn)<0时。
　　与Ri为常量时的假设类似，取B=30 mg/kg，k=0.95，p=8%，R1分别为3.16，1.58，
0.25 mg/kg，绘制Wn随n的变化曲线a,b及c于图2，以说明Ri逐年递增时可能出现的预测
结果。
图2　Ri逐年递增时Wn随n的变化趋势
　　对应图2曲线b之R1，其值等于B=1.58 mg/kg，估算公路日交通量，其值大约为3万辆
(中型标准车)。也就是说，当区域背景值为30 mg/kg，且不存在其它外界污染源引起的
重金属输入的条件下，日交通量小于3万辆中型标准车的公路建设项目，并不会在短期内
引起公路两侧土壤中重金属含量的增加，相反，会低于背景值，直至随Ri的逐年增加，
当n满足-B(1-kn)=0时，Wn=B,随之，Wn>B。
　　为说明区域背景值(B)对判别土壤重金属累积预测结果(Wn)是否会低于B的判别式B的
影响，参考中国土壤元素背景值［3］，选取概率大于90%的B值，计算对应的B及交通量
(将其定义为临界交通量，即对应R1=B时的公路营运基年(n=1)日交通量)列入表1。
　　表1中数据表明，既使当B为10 mg/kg，对应的临界日交通量亦达每日1.0万辆中型标
准车。就是说在该背景值下，日交通量小于1.0万辆的公路建设项目所建成的公路两侧土
壤中重金属累积在营运近期将会低于背景值。
表1　不同背景值下的B值及临界交通量
B
／mg.kg－1 k注 B
／mg.kg－1 临界交通量/万辆.日-1
(中型标准车)
45 0.95 2.37 4.5
40 0.95 2.11 4.0
35 0.95 1.84 3.5
30 0.95 1.58 3.0
25 0.95 1.32 2.5
20 0.95 1.05 2.0
15 0.95 0.79 1.5
10 0.95 0.52 1.0
注：k值来源于《公路建设项目环境影响评价规范》(试行)
　　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
重金属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10 mg/kg以上，所以说，公路建设项目造成的公路两侧土壤中重金属的累积量，在不
考虑非公路污染源的条件下(假如公路环评规范中给出的k值是合理的)，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。
3　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，其可适用公路建
设项目的大部分路段。但是，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。
　　由土壤重金属累积模式的推导过程可知，式(1)中的Ri或式(3)中的R实际上包括了可
能引起土壤中重金属含量增加的一切外部污染源向土壤的输入。所以，Ri或R可以写成由
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
Ri=Rgi+Rfi
或
R=Rg+Rf
对应于式(1)、(3)及(4)之相应变化为
　　　　(5)
当Rgi及Rfi均为常量时(Rgi=Rg,Rfi=Rf)
　　　　(6)
当Rgi及Rfi分别以pg及pf等速率逐年递增时
　　　　(7)
　　在实际应用中，假设公路源Rgi以pg等速率递增，而非公路源Rfi为常量(Rfi=Rf)的
情况较多，相应之预测模式可写为
　　　　(8)
　　由式(6)至式(8)可知，当存在非公路源的情况下，前面所述用于判别预测结果Wn是
否低于区域背景值B的判别式B(对于Ri=R为常量时，为充分必要条件，对于Ri逐年递增时
仅为必要条件),应考虑非公路源的影响，即应减去Rf或Rf1，鉴于篇幅所限，3种可能出
现的预测结果，即Wn高于，等于或低于背景值B的具体适用条件在此不再赘述。为说明式
(2)的适用条件，仅对式(8)当Rg1+Rf>B时可能出现的预测结果作一分析。
　　在式(8)中，当Rg1+Rf>B，即Rg1>B-Rf时，其预测结果Wn>B，存在以下3种形式：
　　(1)当Rf=B时，有
Wn=B+Rg1k　　　　(9)
即，非公路源引起的土壤中重金属的增量正好补偿了背景值的衰减量。由于式(2)与式(
9)实质上是相同的，所以可以说式(2)仅是满足Rg1+Rf>B，且Rf=B时的1种特例，作为预
测模式，不具备普通适用性。
　　(2)当Rf>B时，有
Wn>B+Rg1k
　　(3)当Rf<B时，有
B<Wn<B+Rg1k
　　以上分析可见，是否考虑非公路源是影响预测计算结果准确性的1个重要原因，在存
在非公路源的情况下，判别式由B降低为B-Rf1，这就使得那些原本预测结果可能低于背
景值的公路建设项目的预测值达到背景值或高出背景值。因此，公路建设项目引起土壤
重金属污染预测应考虑非公路污染源的影响，且应分段进行预测计算。因为1个公路建设
项目，其拟建道路长度可达上百公里，不同路段存在的非公路污染源不同，有些路段(如
山区路段)可以忽略该影响，而有些路段(如污灌区或靠近工业区的路段)则不可不考虑该
因素。
4　结　语
　　(1)采用土壤重金属累积模式预测计算土壤中重金属含量可能出现3种不同结果，即
高于、等于或低于背景值，其取决于R1与B的相对大小。
　　(2)在不考虑非公路污染源时，公路建设项目引起土壤中重金属累积量在营运近期将
低于土壤背景值。
　　(3)影响土壤重金属含量预测结果准确性的因素之一是对非公路污染源的调查及确定
，公路建设项目土壤重金属预测计算应分段进行。
　　(4)公式(2)作为预测公路建设项目土壤重金属含量计算模式缺乏普遍适用性。
作者简介：赵剑强(1963-)，男，陕西商州人，西安公路交通大学副教授，博士生文章编
号：1007-4112(1999)04-0058-04
作者单位：赵剑强　陈鹏郎　西安公路交通大学　建筑与环境工程系，陕西　西安　71
0064
　　　　　张志杰　西安建筑科技大学　环境工程系，陕西　西安　710054
参考文献：
［1］　郦桂芳.环境质量评价［M］.北京：中国环境科学出版社，1989，416—417.
［2］　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)［S］.1996.
［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［M］.北京：中国环境
科学出版社，1990，366—367.
［4］　曹申存.公路建设项目环境影响评价进展与改进意见［J］.环境科学，1996，17
(增刊)；38—44.
［责任编辑　孙守增］
收稿日期：1998-12-09

--
梧桐身旁的浮云里 飘出一弯朦胧的月亮    *        *
清清淡淡的月光 静静地飘落在我身旁         ●
   ahuang
在寂寞的晚上 我就是一只音乐虫子      ^^   *
飞呀飞呀找不到爱发源的地方... ...
                                          ●


※ 来源:·BBS 水木清华站 smth.org·[FROM: 166.111.5.39]