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在我国经济高速增长的大背景下,机动车保有量逐年递增,据统计2017年国内机动车保有量已达3.10亿辆,同比增长5.1%,机动车排放大量颗粒物已成为我国主要的颗粒物移动污染源。机动车排放的颗粒物中富含各种重金属,可直接通过肺部呼吸进入人体,亦可进入环境通过食物链以生物放大的方式进入人体。重金属具有不可降解和生物放大的特性,对人体健康与环境保护都构成了极大的威胁。由于隧道半封闭的环境具有污染来源单一(机动车排放)的特性,因此,本研究以福州金鸡山隧道作为对象,连续两周对其的交通流特性进行调查,基于现有的机动车颗粒物排放因子及重金属成分谱,计算得到隧道内机动车重金属的排放清单;同时,分别在隧道两侧内外不同位置各设置5个采样点,采集每个采样点的路缘石与行车道交界处1-2m2范围内的路面沉积物样品,利用X射线荧光光谱分析仪XRF-DP4050(XRF)对沉积物样品进行重金属检测,并采用因子分析法探索交通源重金属在沉积物中富集的贡献率;另外为确定交通源重金属在道路外侧污染的空间分布规律,选取远离生活和工业污染源的典型路段,在距离路肩0、5、10、15、20、25、30、35、50、75、100m处布设采样点,并在距离路肩外侧200m处采集2个对照样点,分别采取各样点的土壤样品,使用XRF检测土壤中重金属含量,在此基础上,采用地统计学方法对交通源重金属在道路外侧土壤中的空间分布规律进行了探索。最后,采用单项污染指数法和综合污染指数法分别对道路路面和道路外侧重金属污染水平进行了评价。得到以下主要研究结论:(1)经连续两周对隧道路段每日7-22点共15个小时内的交通流特征调查,可知该路段自东南向西北方向(A侧)和自西北向东南方向(B侧)工作日日均分别通过75200、64176标准车当量数(pcu),周末则分别通过65802和55359pcu;A侧的高峰小时数、总交通量均高于B侧;且该路段工作日期间交通量呈现明显的早晚高峰特征。其中,小型客车在该路段车型中占比最大,高达89.63%,是主要车型;其次是出租车和轻型货车分别占比7.60%和1.04%;余下中型客车、大型客车、中型货车、重型货车、公交车5种车型占比均不超过1%,分别占0.09%、0.60%、0.39%、0.02%、0.63%。隧道路段车速整体处于30~50 km·h-1之间,工作日车速波动幅度较大,早高峰车速约37km·h-1,晚高峰车速最低至31km·h-1,平峰时段车速介于40~50km·h-1之间;周末的车速波动相对较小,车速平稳地均处于40~50 km·h-1之间。(2)根据隧道交通流量,结合现有的机动车颗粒物排放因子及其重金属成分谱,计算得到隧道双线日均车辆共计排放颗粒物2181.71g颗粒物,并计算出Fe、Cu、Zn等21种重金属,Ca、Mg、Ti、Al、K、Na、V 等 7 种轻金属和 OC、EC、Si、S、Cl、Pd 等 6种非金属的单日排放量清单,共计1056.18g。(3)在隧道路段路面的沉积物中共检出14种重金属元素、4种轻金属元素及4种非金属元素,含量平均值由大到小依次为:Si>Ca>Fe>Al>Ti>S>Mn>Cl>P>Pd>V>Zn>Zr>Sr>Cr>Rb>Cu>Pb>Sn>Ni>Nb>Y。因子分析结果表明机动车排放颗粒物含有的轻、重金属及非金属元素是这些元素第一大污染来源(方差贡献率高达31.231%);Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb等7种重金属主要来自机动车排放,含量分别为 152、32895、82、231、16、234、67mg·kg-1。(4)将隧道内交通量较大的A侧采样点A2~A3与交通量较小B侧采样点B2~B3的沉积物中Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb等7种主要受道路交通影响的重金属含量进行对比(余下检出的非金属、轻金属和非交通源主导的重金属共15种不进行对比),隧道内高达76.2%的重金属含量对比结果A侧>B侧,含量比值在104%~182%之间。这说明交通量增大会加剧隧道内重金属污染水平。将隧道外4个样点(A1、A5、B1、B5)沉积物中 Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Pd、Pb 等 7种重金属含量分别取平均值与隧道内6个样点(A2~A4、B2~B4)这7种重金属含量进行对比,隧道内外共获得42(6X7)个对比结果,其中有35个对比结果显示隧道内重金属含量大于隧道外重金属含量,占83.3%;隧道内各样点重金属含量高于隧道外重金属含量,比例介于101%~231%之间。由此可知隧道封闭的环境导致了机动车排放的重金属在路面沉积物中富集。(5)以福州市土壤地球化学背景值中重金属含量作为评价标准,隧道路段重金属整体处于重度污染水平,A、B侧的综合污染指数分别为5.11、4.73,A侧污染水平高于B侧;隧道内外则分别为5.20、4.43,隧道内污染水平高于隧道外。单项污染指数结果显示沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Sr、Pb、Sn等7种重金属达到轻度及以上污染水平,其中Cu、Cr、Zn、Pb等4种重金属主要来自交通源且达到污染水平,这四种重金属在隧道内的污染指数明显高于隧道外,且随车流方向(A2→A4、B2→B4)污染指数递增,在距离隧道出口50m处(A4、B4)达到峰值。(6)道路外侧土壤中的Cr、Pb、Zn含量整体趋势呈现随道路距离增加而递减,高于对照值,含量受道路交通影响;其中Cr呈指数分布,在0m处含量最高;Pb、Zn呈偏态分布,峰值出现在10~20 m。以道路外侧同一区域远离道路的200 m对照点土壤中的Cr、Zn、Pb含量为评价标准对重金属污染进行评价;重金属Cr、Zn、Pb单项污染指数分别处于1.19~1.84、1.11~1.65、1.24~1.85之间,污染水平为轻度污染;综合污染指数为1.68处于轻度污染。