摘要：推導給出了公路交通對土壤鉛汙染的預測計算模式，分析了採用該模式預測土壤中鉛含量時可能出現的3種不同結果，即高於、等於或低於背景值及其判別條件。結合中國公路交通的實際情況，論證了在不考慮非公路汙染源時，公路交通引起土壤中鉛累積量在營運近期將低於土壤背景值。認為合理確定非公路汙染源強度、鉛沉降面積及鉛殘留係數是影響預測評價土壤鉛汙染的主要因素。
關鍵詞：土壤 鉛 預測 模式 公路交通
Abstract The pollution prediction models of Pb in soil due to highway transportation are deduced．The available three different results，i．e．greater 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 soil．On the basis of the situation of highway transportation in China，it is proved that the amount of Pb in soil is less than the background value during the short operation phase of highway，if the other pollution sources are not considered．It 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 factors that affect the accuracy of predicting results．
Key words Soil Pb Prediction Model Highway transportation
1 引言
自1987年起中國開展公路建設專案環境影響評價工作以來，已有200多本公路環評報告書問世，在這些報告書中，對公路交通引起公路兩側土壤鉛汙染的預測採用的方法都是土壤重金屬累積模式［1］，預測的結果基本上都是：營運遠期(營運至第20年)土壤中鉛含量為20～80mg/kg,土壤中鉛含量隨營運年份的增加而遞增(營運遠期的值＞營運中期的值＞營運基年的值)，既使對那些交通量較小的二級公路也是如此。然而在我們採用該模式所做的一些預測計算中，卻發現存在土壤中鉛含量逐年減小的現象。進一步的分析表明，如果評價中採用的是該模式的話，那麼幾乎所有的公路建設專案對土壤鉛汙染的預測結果至少在營運近期都應遵循逐年減小的規律。
2 土壤重金屬累積模式及其推導
根據重金屬汙染物在土壤中的遷移轉化及累積規律，土壤中重金屬汙染物累積量計算模式為［2］：
W=K(B+R)
式中 W—重金屬在土壤中的積累量，mg/kg
B—區域土壤重金屬含量背景值mg/kg
R—土壤重金屬年輸入量，mg/kg
K—土壤重金屬殘留率%
n年內土壤中重金屬累積量：
Wn=Kn｛Kn-1［……K2(K1(B+R1)+R2)+……Rn-1］+Rn｝=BK1K2……Kn+R1K1K2……Kn+R2K2K3……Kn+……+RnKn
若K1=K2=……Kn=K,則：
(1)
此式即為目前在公路建設專案環境影響評價中被普遍採用的土壤重金屬累積模式，其已被寫入《公路建設專案環境影響評價規範》(試行)。
3 預測結果分析
3.1 當Ri為常量時
當Ri為常量時，即鉛汙染物向土壤的輸入逐年不變。對(1)式，假設
R1=R2=……Rn=R,則有：
(2)
由(2)式可見，當Ri為常量時，預測n年內土壤中重金屬累積量的計算結果可能存在以下3種情況：
①預測結果大於背景值，即Wn＞B。由(2)式可推匯出此情況出現在當BKn+RK＞B，即：R＞B時。
②預測結果等於背景值，即Wn=B,當R=B時。
③預測結果小於背景值，即Wn＜B，當R＜B時。
可見，預測計算結果是否高於背景值，取決於R與B(1-K)/(K)的相對大小。
圖1 Ri為常量時Wn隨n的變化趨勢
為說明當Ri為常量時，預測結果的逐年變化趨勢，假設B=30mg/kg,k=0.95,n=50年(一般而言，建設專案環境影響評價預測年限為20年之內，此處為更清晰地反映預測結果的變化趨勢，取n=50年)，繪製Wn隨n的變化趨勢於圖1。圖1中曲線a、b及c分別對應於上述3種可能的預測結果，對應曲線a之R等於3.16mg/kg，曲線b之R等於
1.58mg/kg(=B(1-K)/(K)),曲線c之R等於0.25mg/kg。
3.2 當Ri逐年遞增時
對於公路建設專案而言，Ri正比於公路交通量且隨交通量的逐年增加而增加 。根據中國公路交通發展狀況，公路交通量年增長率一般在5%～12%之間，營運近期較高，營運遠期較低。在此僅為說明土壤中鉛累積量的變化規律，不妨假設其增長率為常量，用P表示，則有：
Ri=R1(1+P)i-1,代入(1)式得：
(3)
由(3)式可得，當Ri逐年等速率遞增時，n年內土壤中鉛累積量預測結果可能存在的3種情況為：
①預測結果大於背景值，即Wn＞B。其出現在當R1＞B時；或當R1=B,且n≠1時；或當R1＜B,且n滿足R1-B(1-Kn)＞0時。
②預測結果等於背景值，即Wn=B。其出現在當R1=B,且n=1時；
或當R1＜B,且n滿足
R1-B(1-Kn)=0時。
③預測結果小於現狀值，即Wn＜B。其出現在當R1＜B,且n滿足R1-B(1-Kn)＜0時。
與Ri為常量時的假設類似，假設B=30mg/kg,K=0.95,P=8%,R1分別為3.16，1.58，0.25mg/kg,繪製Wn隨n的變化曲線a,b及c於圖2，以說明Ri逐年遞增時可能出現的預測結果。
對應圖2曲線b之R1,其值等於B=1.58mg/kg, 根據公路交通鉛汙染物源強計算公式［1］，估算公路日交通量，其值大約為3.0萬輛(中型標準車)。也就是說，當區域背景值為30mg/kg,且不存在其它外界汙染源引起的鉛輸入的條件下，基年日交通量小於3萬輛中型標準車的公路建設專案，並不會在短期內引起公路兩側土壤中重金屬鉛含量的增加。相反，會低於背景值，直至隨Ri的逐年增加，當n滿足R1-B(1-Kn)=0時，Wn=B,隨之，Wn＞B(曲線c)。
圖2 Ri逐年遞增時Wn隨n的變化趨勢
為說明區域背景值(B)對判別土壤鉛累積量預測結果(Wn)是否會低於B的判別式B(1-K)/(K)的影響，參考中國土壤元素背景值［3］，選取概率大於90%的B值，計算對應的B(1-K)/(K)及臨界交通量(此處定義臨界交通量為：對應R1=B(1-K)/(K)時的公路營運基年(n=1)日交通量)列入表1。