1、公路重金屬污染一直是國際環(huán)境地球化學(xué)高度關(guān)注的研究熱點(diǎn)。近年來，隨著各種前沿、尖端分析技術(shù)的引入，重金屬元素分析精度不斷提高，檢出限不斷降低，這些都從各種角度有力的促進(jìn)了公路重金屬污染的研究。比如，有大尺度下生態(tài)系統(tǒng)退化機(jī)理的研究、景觀結(jié)構(gòu)、功能與動態(tài)變化，特別是重金屬污染下景觀的破碎化和全球污染物的生物地球化學(xué)循環(huán)等宏觀層次上的研究：重金屬污染導(dǎo)致的種群遺傳組成上微小差異導(dǎo)致的微觀進(jìn)化之中觀層次上的研究；在微觀層次上，有在細(xì)胞水平上研

2、究重金屬污染下染色體的變異與在分子水平上研究基因和基因組的變化以及相應(yīng)的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組的變化。隨著分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)的發(fā)展，目前，越來越多的研究傾向于抗重金屬污染基因的定位與克隆研究，該研究將為種植資源的改良以及生物體對重金屬污染的適應(yīng)性研究提供重要的技術(shù)手段，污染生態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)的交叉將形成新型學(xué)科一污染分子生態(tài)學(xué)。然而，由于傳統(tǒng)的環(huán)境地球化學(xué)分析方法，即野外采樣、然后進(jìn)行室內(nèi)化學(xué)分析，成本低廉，分析準(zhǔn)確、細(xì)致，因此，仍然是

3、主要檢測手段。 公路土壤植物環(huán)境密切接觸交通人群，涉及眾多生命的健康和安全，重金屬污染是公路環(huán)境的一個重要特征，公路重金屬污染一方面影響公路周圍的土壤植物環(huán)境，同時污染物通過食物鏈傳遞和土壤顆粒物直接吸入而影響人體的健康，公路周圍環(huán)境的污染已成為公眾普遍關(guān)注的問題。特別是我國加入世貿(mào)組織后，農(nóng)產(chǎn)品中重金屬超標(biāo)問題將成為國際貿(mào)易中的一道綠色壁壘，而歐美發(fā)達(dá)國家對 食品安全工程非常重視，嚴(yán)重阻礙我國農(nóng)產(chǎn)品打入國際市場；農(nóng)產(chǎn)品中重

4、金屬和 農(nóng)藥的殘留問題、重金屬沿食物鏈向生物體可食部位的遷移積累、重金屬污染與 疾病發(fā)生相關(guān)性的研究已成為研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。內(nèi)蒙古西部地區(qū)是國家重要 能源戰(zhàn)略基地，建設(shè)一個清潔、無污染、食品安全的投資環(huán)境，是吸引客商的基 本條件，公路周圍環(huán)境將直接影響自治區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。 基于以上背景，本文在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草地生態(tài)重點(diǎn)實驗室基金、內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金、內(nèi)蒙古人事廳人才基金和內(nèi)蒙古環(huán)保局科研基金的資助下，從內(nèi)蒙古西部地區(qū)G11

5、0、G210、G109三條國道(內(nèi)蒙古西部段)上，選取部分受人類活動影響較強(qiáng)、且對經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要戰(zhàn)略位置的路段作為研究區(qū)，檢測分析該地區(qū)公路環(huán)境的重金屬污染動態(tài)，為今后研究區(qū)的污染控制、風(fēng)險預(yù)測、土地利用規(guī)劃以及生態(tài)修復(fù)提供必要信息，有助于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)咯的制定，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。 2@ 土壤-植物系統(tǒng)重金屬分布與污染問題，是環(huán)境地球化學(xué)研究領(lǐng)域的一個重要方面。環(huán)境地球化學(xué)作為一門綜合性學(xué)科，其基礎(chǔ)理論、技術(shù)方法和應(yīng)用又都包

6、羅萬象，本文研究重點(diǎn)著眼于基礎(chǔ)研究。利用環(huán)境地球化學(xué)原理和方法，檢測公路重金屬分布、重金屬污染與土壤、植物的響應(yīng)關(guān)系。 內(nèi)蒙古公路重金屬污染研究尚屬空白，為此，在工作全面開展之前，首先在鄂爾多斯范圍內(nèi)選取部分樣品進(jìn)行測試，分析公路重金屬污染在土壤、植物中含量，利用數(shù)學(xué)和相關(guān)統(tǒng)計方法，分析了它們之間的相關(guān)性。在此基礎(chǔ)上，選取內(nèi)蒙古西部地區(qū)幾個主要公路段，對其重金屬污染狀況進(jìn)行測試，并探討了污染元素承載物之間的機(jī)理，為今后大范

7、圍預(yù)測該地區(qū)公路重金屬污染狀況提供理論依據(jù)。本文通過對內(nèi)蒙古西部地區(qū)公路旁側(cè)土壤和植物體中重金屬的含量、分布特征及其形態(tài)和生物有效性的研究，得出如下結(jié)論： 1.公路旁側(cè)土壤中重金屬污染程度，由大到小排序為棕鈣土區(qū)>栗鈣土區(qū)>草甸土區(qū)公路兩側(cè)土壤。 2．草甸土或沼澤土區(qū)的土壤重金屬Cr含量與棕鈣土區(qū)、栗鈣土區(qū)的土壤重金屬Cr含量存在著顯著性差異(P<0.05)；棕鈣土區(qū)的土壤重金屬Hg含量與栗鈣土區(qū)的土壤重金屬H

8、g含量存在著顯著性差異(P<0.05)；棕鈣土區(qū)的土壤重金屬As含量與栗鈣土區(qū)的土壤重金屬As含量存在著顯著性差異(P<0.05)。 3．Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、Hg、As、Se的含量隨距公路垂直距離的分布并不是簡單的線性負(fù)相關(guān)。各種重金屬在不同采樣點(diǎn)的分布不具有明顯的規(guī)律性。 4．對110、210和109國道的研究表明，影響公路土壤重金屬含量的因素有：車輛燃料類型、公路飄塵和運(yùn)煤粉塵，也揭示公路重金屬來源的

9、多樣性。 5．研究區(qū)表層土壤對重金屬元素的吸附及污染程度以Cd為最高。從單項污染指數(shù)統(tǒng)計的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)研究區(qū)重金屬污染問題尚不突出，除元素Cd外，各重金屬元素含量均未達(dá)到污染水平。其中，公路旁側(cè)土壤Cd、Pb含量偏高可能為機(jī)動車輛運(yùn)行導(dǎo)致Cd、Pb元素向公路兩旁釋放，并在土壤中沉積所致。 6．重金屬在植物體不同器官中的含量存在一定差異，且此差異亦表現(xiàn)在不同植物體間。隨原子序數(shù)的遞增(Cr→Pb)，楊樹和松樹兩種植物的根部和

10、莖葉兩種營養(yǎng)器官中重金屬的含量均表現(xiàn)出“N”字形，而且，重金屬元素在不同植物不同器官中的含量具有Zn>Cu>Ni、Cr、As、Pb>Cd>Hg的基本規(guī)律。 7．同一植物不同器官中重金屬的含量分布研究表明，同一植物不同器官對不同的重金屬元素的富集程度不同。研究表明，楊樹地上部分(莖葉)對鉻、鎳和鉛三種重金屬元素的富集能力較地下部分(根部)強(qiáng)，而其地上部分對銅、鋅、砷和鎘四種元素的富集能力較地下部分弱。對松樹而言，其地上部分對鉻、鎳

11、、銅和鉛的富集能力較地下部分強(qiáng)，而地上部分對鋅、砷和鎘三種元素的富集能力較地下部分弱。 8．公路旁側(cè)土壤中五種重金屬的有效態(tài)含量和植物體中重金屬含量的對比研究表明，五種重金屬元素有效態(tài)占總量百分比的大小序列與重金屬元素在不同植物不同器官中的含量大小序列基本相同，即Cr、Ni、Cu、Pb和zn五種重金屬元素有效態(tài)占總量百分比的大小序列為：Zn>Pb>Ni、Cr>Cu，與重金屬元素在不同植物不同器官中的含量大小序列Zn>Cu>Ni、

12、Cr、As、Pb>Cd>Hg趨于一致。揭示了植物對土壤中重金屬元素的吸收和利用與重金屬元素有效態(tài)所占的百分比有關(guān)系。 9．揭示內(nèi)蒙古西部地區(qū)公路旁側(cè)植物對土壤中重金屬元素的吸收和利用與重金屬元素有效態(tài)所占的百分比有很大關(guān)系，其有效態(tài)所占百分比越大，則有可在一定環(huán)境條件下隨植物的蒸騰拉力、水分和營養(yǎng)鹽運(yùn)移等生理生態(tài)作用使重金屬在植物體中富集。Cu在上述兩個序列中的排位有較大差異，其有效態(tài)占總量百分比最小是由于Cu的溶度積常數(shù)最小

13、且內(nèi)蒙古西部地區(qū)土壤條件為堿性，使cu在該環(huán)境條件下更易于生成穩(wěn)定的絡(luò)合物等而降低了其生物有效性；相反，Cu在不同植物不同器官中的含量卻較高，這可能反映了本研究中兩種植物對Cu有較好的選擇性吸收。 10.有關(guān)其它生態(tài)因子(光因子、溫度因子、水因子和風(fēng)向等)以及交～!i-r具所用燃料對公路旁側(cè)土壤一植物重金屬分布的影響有待進(jìn)一步深入研究。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1．首次研究了內(nèi)蒙古西部地區(qū)公路土壤與植物(包括苔蘚)的重金屬

14、分布與污染。填補(bǔ)了內(nèi)蒙古公路重金屬污染情況的空白，為今后進(jìn)一步開展該方面的研究和制定相應(yīng)的生物修復(fù)措施奠定了一定基礎(chǔ)。 2．公路重金屬Pb與Cu污染程度，可能與燃料和輪胎磨損有關(guān)。由于汽車尾氣中含有大量Pb元素，所以，交通工具Pb排放量與公路重金屬Pb分布與污染密切相關(guān)。而本研究發(fā)現(xiàn)：以運(yùn)輸貨物為主的道路的部分路段，車輛燃油為柴油，柴油中Cu含量較高，重金屬污染元素Cu較為嚴(yán)重；車輛燃油為汽油的路段，因汽油中Pb含量較高，重金屬

15、Pb污染最為嚴(yán)重。 3．對內(nèi)蒙古西部公路主要綠化植物中的重金屬元素含量與土壤重金屬元素含量的相關(guān)性進(jìn)行了分析，同時對公路交通流量、機(jī)動車燃料類型以及公路粉塵飄散對公路重金屬來源與貢獻(xiàn)作了初步研究。 4．有關(guān)其它生態(tài)因子(光因子、溫度因子、水因子和風(fēng)向等)、交通工具所用燃料對污染物的貢獻(xiàn)率以及筑路年代和公路綠化樹種年齡對公路旁側(cè)土壤一植物重金屬分布的影響有待進(jìn)一步深入研究。 公路重金屬污染是一個較為復(fù)雜