珲乌高速公路沿线植物净化土壤能力分析

张飞军，赵彦博

（1.吉林建筑大学交通科学与工程学院，吉林 长春 130118；2.吉林建筑大学艺术学院，吉林 长春 130118）

0 引言

近年来，我国土壤受重金属污染较为严重，所含地块包括高速公路两侧。为了提高其土壤自净能力，吉林省教育厅“十三五”科技技术研究规划项目（JJKH20170252KJ)——珲乌高速公路沿线生态景观模式研究中，开展了关于珲乌高速公路沿线植物净化土壤能力分析的相关研究。

1 国内外研究现状

在国内，环保部门曾在2014年颁布相关标准，认定汽车尾气的主要成分包括CO、HC、NO2、PM四大污染物。这四大污染物对高速公路沿线植物和土壤影响较大。科学分析表明，一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量大3倍。故为解决环境污染问题，吉林大学王云鹏、徐广彬等基于生态恢复植被对车辆排放的敏感性[1],提出了一种筛选路侧生态植物的新方法；安徽农业大学郜文慧等通过对德国鸢尾体内镉在组织和亚细胞水平的毒害效应和规律[2],为德国鸢尾对重金属富集能力、耐性机制及逆境生理提供了理论依据。

在国外，Clausen[3]和Magette[4]通过研究认为，沙壤土比淤泥质黏土建立的缓冲带更能截留磷；Bradley RL[5]发现湿度高的土壤更有益于脱氧作用等。

综上，汽车尾气排放对高速公路沿线土壤的污染主要是依赖植物有效吸附污染物实现土壤自我净化来解决的。为了能够更好地进行植物物种筛选，针对其净化能力，需要从两方面分析，一方面是汽车尾气排放对土壤的影响，另一方面是植物在被污染土壤中生存能力分析。根据污染情况进行分类，对于土壤污染情况不同进行植物物种选择，具体如图所示：

图1 珲乌高速公路沿线植物净化土壤能力分析框图

2 汽车尾气对土壤影响监测分析

为了能够更好地研究高速公路沿线土壤污染情况，采用实验室和现场快速监测两种方法进行。实验室监测方法是用采样盒及采样瓶收集土壤样品并贴好标签，通过光学设备进行分析的方法；现场快速监测方法是选择试验样地，分别为空白样地（裸土）和各类待选植物带，将试验地的植物取样，先进行植物的预处理，完成试验的缓冲带净化部分后，采集植物在实验室内洗净，并去除根际土壤，清洗数次后，进行污染物含量测定，从而分析汽车尾气对土壤和不同植物物种的影响，具体监测路段如图2所示。

图2 珲乌高速公路污染监测断面位置

3 土壤净化与恢复

对于汽车尾气排放造成的土壤污染，尤其是重金属污染，筛选具有净化功能的植物有利于环境保护[6,7]。其核心生态净化污染的部分需要大量植物配置，对于污染物，在高速公路沿线植物目前还没有针对性的植物配置。这种针对性不强的植物筛选，在净化方面的功效远不及经过筛选的植物。具有自净功能的植物，其核心和关键是利用富集植物和对重金属的吸附、耐受植物的稳定作用[8]。

高速公路两侧土壤净化主要有两种方式，一种是采取换土方式，另一种是植物净化方式。植物净化指的是应用植物并与土壤微生物相关联，以减少污染物在环境中的浓度或毒性效应[9,10]。污染土壤上的植被有助于防止侵蚀和金属浸出。因此，可利用植物净化功能解决汽车尾气排放对土壤的污染问题。

在对珲乌高速公路景观设计中除植物美化影响外，最重要的筛选植物物种的指标就是利用综合生长比值法对植物进行排序。综合增长比值越高，表示植物受污染影响越小。以江密峰-延吉高速公路主要栽种物种白景天、黄景天、珍珠绣线菊和紫穗槐等进行的熏气试验分析可知，相对抗性由强到弱排列为紫穗槐、珍珠绣线菊、黄景天和白景天；忍耐性指数由强到弱排列为紫穗槐、珍珠绣线菊，白景天和黄景天相差较小[1]。借鉴江延高速公路的研究成果，对于珲乌高速公路的净化植物进行筛选。首先根据调查可知珲乌高速公路设计采用的主要植物为黑皮油松、新疆杨、银中杨、紫丁香等，那么，在高速公路沿线物种选择时，除了地域气候等影响外，这几种植物对于汽车尾气排放的土壤是否有净化能力，通过熏气试验后可知，相对抗性由强到弱排列为紫丁香、黑皮油松、银中杨、新疆杨；忍耐性指数由强到弱排列为紫丁香、黑皮油松。其中，银中杨和新疆杨虽然抗性较差，但其生长速度最快，在吸收大量土壤水分的过程中吸收降解了部分污染物质；而吸收净化能力由强到弱排列为银中杨、新疆杨、紫丁香、黑皮油松。

4 结语

根据珲乌高速公路土壤污染监测，选取其所栽种植物即黑皮油松、新疆杨、银中杨、紫丁香等，开展相关实验并进行植物净化物种筛选，为修复被污染的高速公路沿线土壤，改善生态环境奠定基础，从而实现高速公路沿线植物多物种混合配置，达到高速公路沿线生态景观设计中植物多物种选择及保护环境的目的。