第201111期年11月
Environmental Science &Technology
Vol. 34No.11
Nov. 2011
王艳春,白雪薇,李芳. 氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响[J].环境科学与技术,2011,34(11):59-63.Wang Yan-chun,Bai Xue-wei,Li Fang. Effect of snow melt agent containing chloride-salt on soil chemical characters of urban road greenbelt[J].EnvironmentalScience &Technology,2011,34(11):59-63.
氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响
王艳春,白雪薇,李芳
(北京市园林科学研究所,北京100102)
摘
要:2009年底至2010年初,北京市降雪非常集中且强度较大,为保障交通畅通,大量的氯盐融雪剂在北京城区的绿地上应用,
其用量达3万t 。路面撒施的融雪剂不可避免地进入分车带、绿化带等绿地,对绿地植物正常生长造成威胁。文章通过实地采集了45个绿地土样,研究了道路绿地土壤盐分等相关指标,结果表明,与对照相比,撒施融雪剂对道路绿化带土壤造成了严重的污染,土壤全盐量最高值出现在西城区金融街;表层土壤氯化物含量范围为222~19548mg/kg;表层土壤水溶性钠分别达到了对照范围为0.11%~2.79%,
的18~780倍。从不同土层来看,0~10cm 的表层土壤全盐量、氯化物、水溶性钠的含量远远高于10~20cm 土层;地理分布上呈现出中心城区表层土壤全盐量总体高于外围城区,交通主干道高于次干道和交通支线的特点。最后,提出了减缓氯盐融雪剂危害的建议措施。
关键词:融雪剂;氯盐;土壤;化学性状中图分类号:X53
文献标志码:A
doi :10.3969/j.issn.1003-6504.2011.11.012
文章编号:1003-6504(2011)11-0059-05
Effect of Snow Melt Agent Containing Chloride-salt on Soil
Chemical Characters of Urban Road Greenbelt
WANG Yan-chun, BAI Xue-wei, LI Fang
(Beijing Institute of Landscape Architecture, Beijing 100102, China )
Abstract :There were several heavy snowfalls during winter of 2009-2010in Beijing and nearly 30,000tons of snow melt agent containing chloride salt were used to guarantee the smooth and safe traffic flow. Snow melt agent containing chloride salt inevitably entered the greenbelt soil by the road, which greatly threatened the growth of plants. Soil salt and chloride content were studied and analyzed after typical greenbelt soil samples were collected from main arterial traffic such as the 2nd, 3rd and 4th rings road. Results showed that snow melt agent containing chloride salt had caused serious soil pollution and soil salt, chloride and water soluble sodium content greatly increased, compared to check soil, with the highest salt content of 2.79%in Beijing Financial Street, chloride content in surface soil as 222~19,548mg/kg.Water soluble sodium content reached 18~780times of the check. The contents of investigated indexes in surface soil (0~10cm) were greatly higher than that in 10~20cm soil. Central urban districts received much more snow melting salt pollution than ambient ones. Several suggestions were proposed to alleviate the negative effects of melting snow salt. Key words :snow melt agent; chloride salt; soil; chemical characters
2009年底至2010年初,北京地区连降几场大雪,
其中1月3日的降雪量是自1961年以来历史同期49年一遇的大雪,城区降雪量为13mm ,达到“暴雪”级,紧接着又出现自1979年以来历史同期39年一遇的持续低温,气候异常给城市的正常运转带来诸多不便。据报道:为保证城市交通畅通,环卫部门采取了机械铲雪、撒施融雪剂等多种技术措施,全市共施撒融雪剂3万t 左右,总用量相当于以往过去5年冬季使用量的总和,据环卫工人反映环路等交通干线每平方米
存在超量使用现象,且尚有把掺有融用量高达100g ,
雪剂的残冰残雪堆放到树池或绿地内的现象。此外,车辆行驶将路面含融雪剂的残雪溅入绿地和树木上的情况亦十分严重。这些对道路绿化带的土壤和园林
城市绿地是城市植物的正常生长造成了严重的威胁。
中唯一有生命的基础设施,土壤质量直接关系到绿地中园林植物的生长质量。
《环境科学与技术》编辑部:(网址)http://fjks.chinajournal.net.cn(电话)027-87643502(电子信箱)hjkxyjs@126.com收稿日期:2011-03-29;修回2011-05-10
作者简介:王艳春(1972-),女,高级工程师,硕士,主要研究方向为城市土壤、再生水应用、园林植物营养诊断等,(电话)010-64730713(电子信箱)[email protected]。
第34
卷
尽管非氯盐型融雪剂在迅速发展中,但由于成本较高,是氯盐型融雪剂的几倍甚至数十倍,受到经济因素的制约,在短时期内不可能大量使用;而氯盐型融雪剂由于价格低廉,货源充足,因此,被包括我国在内的多数国家广泛使用。为以氯化钠为主要成分的化学融雪剂在使用于城市道路后,主要有通过2种途径进入环境造成危害,一是冰雪融化后融雪剂通过地表径流直接进入土壤,临时或长期地滞留在土壤中,甚至部分进入地下水或者地表水,对土壤和地下水造成污染;另一途径是部分融雪剂被植物吸收,临时或长期地停留在植物组织中,对植物造成盐害胁迫,二者均对生态环境产生重要影响[1]。融雪剂的环境效应问题也越来越受到有关部门和学者的广泛关注。目前,融雪剂对土壤的影响研究主要集中在偏远地区的公路附近土壤[2],关于城市道路绿地土壤的调查较少。
2010年初北京城区融雪剂的使用量是近年来最大的一次,可能会给道路绿化带土壤造成污染,威胁到园林植物的正常生长。为了更好地掌握3万t 融雪剂撒施后对重点道路绿地土壤的影响,本文开展了北京城区主要道路绿化带土壤盐分相关指标的调查和检测,以期为后期科学治理和城市环境管理提供数据支撑。11.1
材料与方法研究对象
以北京市城八区具有代表性的交通干道(包括环路和联络线)为对象,对道路绿化带(包括主辅分车带和部分行道树)的土壤分两层取样(0~10cm 和10~20cm )进行采样,共45个取样点。同时在北京市园林科学研究所院内绿化带(即为未受融雪剂影响的土样) ,取对照土样,便于进行对比分析。采样点分布示意图(注:石景山区3个点图中未标出)。见图11.2
采样时间
浇春季返青水之前,于2010年3月18日,进行城市交通主干道绿化带土壤样品的采集(大量撒施融雪剂2个月后)。1.3
测定项目
土壤:pH 值、水溶性盐总量(全盐量)、氯化物、水溶性钠。
测定方法:参考土壤检测标准方法(NY/T1121-2006)。22.1
结果与讨论土壤全盐量分析
随着城市规模扩大,城区范围内融雪剂的使用量
[3]
参考土壤盐分(%)和植物生长关系(表1),表层土壤中不同水平分布比例分别为:17.8%的样品分布区间为0.1%~0.3%,属于盐渍化土壤;20%的样品分布区间为0.3%~0.5%,属于中度盐土;15.6%的样品分布区间为0.5%~1.0%,属于重盐土;26.7%
的样品分布区
也在逐年增加。融雪剂过量使用造成土壤全盐量升高是引起园林植物受害的最直接原因之一。土壤全盐量过高,会使植物根际土壤溶液渗透势降低,根细胞渗透势相对升高,从而给植物造成一种水逆境,使植物
“生理性干旱”,严重时还造成细吸收水分困难,造成
因此,北胞组织的水分外渗,抑制植物的萌发与生长。
京市地方标准《园林绿化工程施工及验收规范》(DB11/T212-2009)规定,绿地种植土全盐量应小于0.12%。
本次调查表明,表层(0~10cm )土壤全盐量范围
(图2),几乎全部超过北京市地方标为0.11%~2.79%
准(DB 11/T212-2009),仅34号样点(丰台区大成路)为0.11%,接近允许上限0.12%,其他样点的全盐
最高值出现在10号样点量均高于0.12%的上限要求,
(西城区金融街),达到了2.79%,是对照点土壤全盐量的48倍(对照全盐量含量仅为0.06%)。
第11期
间为1%~2%;17.8%的样品全盐量含量高于2%。分布比例表明全盐量为1%~2%所占比例最高,总共有近45%的样品高于1%,属于极重盐土,只有少数耐盐植物能在此条件下生长。但北京地区常用园林植物均属于不耐盐植物,因此融雪剂造成的土壤污染对北京地区栽植的常用园林植物均构成了严重的威胁。
表1土壤盐分和植物生长关系
盐分/%1.0
盐渍化程度非盐渍化土壤盐渍化土中度盐土重盐土极重盐土
植物反应对植物不产生盐害对盐分极敏感的植物有影响对盐分极敏感的植物有影响,但对耐盐
植物无多大影响
对耐盐植物有影响只有极少数耐盐植物能生长
从不同深度土层来看,表层以下10~20cm 土层的土壤全盐量大大低于表层土壤,含量范围是0.05%~0.9%,其中15.6%的样品全盐量低于0.1%,属于非盐渍化土壤,46.7%的样品分布区间为0.1%~0.3%,属于盐渍化土壤;20%的样品分布区间为0.3%~0.5%,属于
17.8%的样品分布区间为0.5%~1.0%,属于中度盐土;
重盐土,没有样品全盐量超过1.0%。
调查结果表明,0~10cm 的表层土壤全盐量远远高于10~20cm 土层,主要与采样时间有关。本次调查取样时尚未灌溉返青水,盐分仍然聚积在土壤表层,
掌握了融雪剂盐分只有很少部分下渗到20cm 土层。
在土壤中的分布规律,对于受融雪剂污染的土壤的后期治理具有重要的指导意义。
从地理分布来看,中心城区(崇文、宣武、西城、东城)表层土壤全盐量总体高于外围城区(朝阳、丰台、海淀、石景山),交通主干道高于次干道和交通支线,全盐量高于2%的8个样点均分布于二环路、三环路和四环路,这与融雪剂撒施规律是相吻合的,优先保证交通主干道的畅通和交通安全,因此在环路路面撒施融雪剂最多。
融雪剂的使用在造成土壤全盐量升高的同时,也
渗透到土壤中的融雪剂盐类会对土壤结构造成破坏。
物质随着残雪不断融化,逐渐渗透到土壤,并对土壤结构造成破坏。氯化钠型融雪剂融化后,Na +和Cl -在土壤中有较高的溶解度,容易在土壤中蓄积,导致土
土壤的理化性质壤盐度上升。土壤盐分增加的同时,
也发生了改变。随着氯化钠的渗入,Na +通过离子交换置换土壤中Ca 2+、Mg 2+、K +等离子,高浓度Na +能分散土壤中有机颗粒和无机颗粒,会导致土壤的渗透能力下降,造成土壤板结,会造成土壤通气透水性下降,对植物后期生长造成一定的障碍[4]。
土壤氯化物分析
目前北京城区所用融雪剂主要成分为氯化钠,其中高浓度的氯化物对土壤和园林植物均造成了严重
氯过量造成植物生长不良的主要表现是生长缓威胁。
植株矮小、叶片少、叶面积小、叶色发黄,严重时尖慢、
呈烧灼状,叶缘焦枯并向上卷筒,老叶死亡,根尖死亡。
本次调查表明,表层(0~10cm )土壤氯化物含量范围为222~19548mg/kg(图3) ,平均值为6596mg/kg ,最低点出现在34号样点(海淀区大成路),最高点
(东三环分车带)。10~20cm 土层氯出现在17号样点
化物含量范围111~6868mg/kg,平均值为1562mg/kg ,远低于表层土壤。因此,从不同深度土层比较来看,氯化物主要聚积在表层土壤,与全盐量分布具有一致性。
2.2
目前北京市地方标准没有对土壤氯化物含量允许上限作出规定,本调查中以未受到融雪剂污染的园林科研所院内绿化带表层土壤为参比对照,对照土壤氯化物含量仅为88.63mg/kg,调查的道路绿化带表层土壤(0~10cm )氯化物分别达到了对照的2.5~221倍,平均值达到了对照的74倍;10~20cm 土层氯化物含量分别达到了对照的1.3~75倍,平均值达到了对
说明道路绿化带表层和10~20cm 土层土照的18倍,
壤均受到了融雪剂中氯化物的严重污染。
文献表明,当使用过多的融雪剂后,氯化物会在土壤表层聚集,造成表层根系死亡;氯盐类融雪剂均可降解成相应的离子,形成电解质溶液, 使含盐浓度高出正常值的几百倍,当春季灌水或生长季节降雨时就会导致盐离子下移,使主要根系周围的Cl 含量和含盐量超标,产生很高的渗透压,使植物发生生理性缺水而受到影响[5-6]。
2.3土壤水溶性钠分析
Na +是主要的毒害离子,细胞许多代谢活动中心对Na +的累积非常敏感,Na +浓度的升高会引起其他离子吸收的抑制效应,且对细胞代谢活动有直接伤害。
钠离子对植物的危害虽低于氯离子,
但高浓度的
62
钠含量也会造成土壤渗透压升高,并破坏土壤结构。本次调查表明,表层(0~10cm )土壤水溶性钠含量范
平均值为3402mg/kg,最低围为203~8962mg/kg,
点出现在25号样点(朝阳区三台山路),最高点出现
(西城区西二环的金融街)(图4)。10~20在10号样点
cm 土层氯化物含量范围89~5053mg/kg,平均值为892mg/kg,远低于表层土壤。因此,从不同深度土层比较来看,水溶性钠主要聚积在表层土壤,与全盐量和氯化物分布趋势具有一致性。
第34
卷
小、叶尖卷曲、叶缘焦枯、枝条萎缩甚至枯死等症状,造成了较为严重的经济损失和社会负面影响[10]。
2010年初撒施融雪剂时,虽然植物处于休眠期,但撒施融雪剂的洒水车溅到沿路植物枝条和叶片表面的大量“盐霜”也使叶片细胞脱水而干枯(图5)。
今年春季返青时,城区交通主干道沿线分车带内绿篱、紫薇和藤本月季均出现了大量干枯和死亡的现
),造成了较大的损失。根据土壤调查结果,判象(图6
断道路绿化带内大批植物死亡原因在于融雪剂的污染。
目前北京市地方标准没有对土壤水溶性钠含量允许上限作出规定,本调查中同样以未受到融雪剂污染的园林科研所内绿地土壤为参比对照,对照土壤水溶性钠含量仅为11.49mg/kg,调查的道路绿化带表层土壤(0~10cm )水溶性钠分别达到了对照的18~780倍,平均值达到了对照的296倍;10~20cm土层氯化物含量分别达到了对照的8~440倍,平均值达到了
说明道路绿化带表层和10~20cm 土层对照的78倍,
土壤均受到了融雪剂中水溶性钠的严重污染。
土壤中水溶性钠浓度升高,可以置换土壤胶体颗粒吸附的Ca 2+、K +、Mg 2+, 使土壤的pM (金属离子浓度的负对数) 值升高引起土壤粘土颗粒的弥散,从而影响土壤团聚体的稳定性和土壤的渗透能力(包括水力传导度、入渗率和透气性) [7]。土壤性质的改变不可避免地会加速水土流失和水土环境恶化以及土壤生产力的降低,水土流失最终会使营养物质以及微量元素转移到地表水中,造成对地表水的污染,同时土壤溶液中过高的可溶性钠也会对土壤和作物生长产生不良的影响[8-9]。
2.4对园林植物外观的影响分析
北京地区土壤全盐量的背景值一般在0.1%左右,因此绿地中大部分园林植物对盐分的耐受力较差,当土壤盐分浓度突然升高时,植物会出现萎蔫、枯死等盐害症状。由于融雪剂造成的盐害影响,2003年春季至秋季,北京城市一些主要路段包括长安街沿线、二
三环、四环等两侧的行道树、绿篱出现了新叶变环、
3建议与措施
3.1及时铲走污染严重的表层土壤
调查数据显示,在未灌水前,融雪剂盐分主要积聚在土壤表层,但随着春季灌溉则会下渗到植物根系
为了避免其危害,分布层,并对植物造成危害。因此,
应在春季灌水前铲除表层土壤。3.2防止融雪剂过量使用
为了尽量降低氯盐类融雪剂对环境的影响,应该
范围和时间。北京市融严格规范融雪剂的使用数量、
雪剂使用管理办法第十条规定:在降雪量不超过10mm/次时,施洒(撒)量不得大于10g/m2)。去年全市融雪剂施洒(撒)量达3万t ,部分区域存在过量使用的现象。融雪剂的使用应充分考虑土壤环境的承载能力,确保在合理的用量范围内。
3.3杜绝把掺有融雪剂的残冰残雪堆在绿地内
含有融雪剂的冰雪,不得堆放于绿地、树池及其融化后有可能影响植物生长的地区内。绿地养护单位应采取措施提高绿化带的主动防护,
防止融雪剂进入
第11期王艳春,等氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响
Monitoring in China, 2004, 20(1):55-56. (in Chinese )
63
绿化带,造成土壤污染和危害植物生长。
3.4开发环保型融雪剂
鉴于氯盐类融雪剂的环境危害,研究环保型的融雪剂产品已经为各国政府所重视,目前已有了一定的进展。如美国DOT 公司利用城市垃圾中的纤维素和含有碳酸镁的石灰石研制出醋酸钙镁融雪剂,还有用乙二醇及其衍生物制成的融雪剂也具有较好的融雪效果,尿素也被认为是效果较好的融雪剂。
[参考文献]
[1]严霞,李法云,刘桐武, 等. 化学融雪剂对生态环境的影响
[J].生态学杂志,2008, 27(12):2209-2214.
Yan Xia, Li Fa-yun, Liu Tong-wu, et al. Effects of deicing chemicals on ecological environment [J].Chinese Journal of )Ecology, 2008, 27(12):2209-2214. (in Chinese
[2]Norrstrom A C, Bergstedt E. The impact of road deicing
salts (NaCl)on colloid dispersion and base cation pools in roadside soils[J].Water,Airand Soil Pollution,2001,127:281-299.
中国农业出版社, [3]鲍士旦. 土壤农化分析[M].第三版. 北京:
2000.
Bao Shi-dan. Soil Ago-chemical Analysis[M].3rd ed. Bei -jing:China Agricultural Press, 2000. (in Chinese )
[4]骆虹, 罗立斌, 张晶. 融雪剂对环境的影响及对策[J].中国
环境监测, 2004, 20(1):55-56.
Luo Hong, Luo Li-bin, Zhang Jing. Inpait and strategies for environment of the snow-melted solvent[J].Environmental
[5]杨月红, 孙庆艳, 沈浩. 植物的盐害和抗盐性[J].生物学教学,
2002, 27(11):1-2.
Yang Yue-hong, Sun Qing-yan, Shen Hao. Plant salt dam -age and salt resistance[J].Biological Teaching, 2002,27(11):)1-2. (in Chinese
[6]余海英, 孔亚平, 张科利, 等. 融雪剂在路域土壤中的累积、
扩散及其对土壤性质的影响[J].水土保持学报, 2009,23(6):182-185.
Yu Hai-ying, Kong Ya-ping, Zhang Ke-li, et al. Accumu -lation and translocation of deicing salts in roadside soils and their effects on soil properties[J].Journal of Soil and Water Conservation, 2009, 23(6):182-185. (in Chinese )[7]朱昱航. 氯盐类融雪剂对环境的影响及其对策研究[J].资源
开发与市场,2008,24(11):1019-1021.
Zhu Yu-hang. Study on environmental influence and strate -gies of chloric snow thaw agents[J].Resource Development )&Market, 2008, 24(11):1019-1021. (in Chinese
[8]Defourny C. Environmental risk assessment of deicing salts
[J].World Salt Symposium, 2000, (2):767-770.
[9]Fritzsche C J. Calcium magnesium acetate deicer[J].Water
Environment and Technology, 1992, 4(1):44-51. [10]丛日晨, 李芳, 古润泽. 融雪剂对城市园林植物伤害机理的
研究[J].中国园林, 2005, (12):60-64.
Cong Ri -chen, Li Fang, Gu Run -ze. Stud on how the snow-melting agent injuries the plants in city[J].Chinese Garden, 2005, (12):60-64. (in Chinese )
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (inChinese) (上接第10页)
Basin, 2010(6):696-702. (inChinese)
[22]刘绮. 环境化学[M].北京:化学工业出版社, 2004.
Liu Qi. Environmental Chemistry[M].Beijing:Chemical In -dustry Press, 2004. (inChinese)
[23]方圣琼,胡雪峰,秦荣,等. 长江口污染物累积运移规律
的初步研究[J].环境科学研究, 2004, 17(4):14-17.
Fang Sheng-qiong, Hu Xue-feng, Qin Rong, et al. Prelimi -nary study on the accumulation and transport of pollutants in Yangtze River Estuary[J].Researchof Environmental Sci -ences, 2004, 17(4):14-17. (inChinese)
[24]江苏省统计局. 江苏省统计年鉴[EB/OL].http://www.jssb.
gov.cn/jstj/tjsj/tjnj/.2007.
Jiangsu Province bureau of Statistics. Jiangsu Statistical Yearbook [EB/OL].http://www.jssb.gov.cn/jstj/tjsj/tjnj/.2007.
[25]崔德杰,张玉龙. 土壤重金属污染现状与修复技术研究进
展[J].土壤通报, 2004(3):366-370.
Cui De-jie, Zhang Yu-long. Current situation of soil con -tamination by heavy metals and research advances on the re -mediation techniques[J].Chinese Journal of Soil Science, 2004(3):366-370.(inChinese)
[26]金汝斌. 浙江省统计年鉴[K].北京:中国统计出版社, 2007.
Jin Ru-bin. Zhejiang Statistical Yearbook[M].Beijing:ChinaStatistics Press, 2007. (inChinese) [27]张志祥,王振东. 印染行业推行清洁生产的机遇与途径[J].
印染, 2001(1):45-46.
Zhang Zhi-xiang, Wang Zhen-dong. Chellenge and channel of clean production[J].Dyeingand Finishing,2001(1):45-46.(inChinese)
第201111期年11月
Environmental Science &Technology
Vol. 34No.11
Nov. 2011
王艳春,白雪薇,李芳. 氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响[J].环境科学与技术,2011,34(11):59-63.Wang Yan-chun,Bai Xue-wei,Li Fang. Effect of snow melt agent containing chloride-salt on soil chemical characters of urban road greenbelt[J].EnvironmentalScience &Technology,2011,34(11):59-63.
氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响
王艳春,白雪薇,李芳
(北京市园林科学研究所,北京100102)
摘
要:2009年底至2010年初,北京市降雪非常集中且强度较大,为保障交通畅通,大量的氯盐融雪剂在北京城区的绿地上应用,
其用量达3万t 。路面撒施的融雪剂不可避免地进入分车带、绿化带等绿地,对绿地植物正常生长造成威胁。文章通过实地采集了45个绿地土样,研究了道路绿地土壤盐分等相关指标,结果表明,与对照相比,撒施融雪剂对道路绿化带土壤造成了严重的污染,土壤全盐量最高值出现在西城区金融街;表层土壤氯化物含量范围为222~19548mg/kg;表层土壤水溶性钠分别达到了对照范围为0.11%~2.79%,
的18~780倍。从不同土层来看,0~10cm 的表层土壤全盐量、氯化物、水溶性钠的含量远远高于10~20cm 土层;地理分布上呈现出中心城区表层土壤全盐量总体高于外围城区,交通主干道高于次干道和交通支线的特点。最后,提出了减缓氯盐融雪剂危害的建议措施。
关键词:融雪剂;氯盐;土壤;化学性状中图分类号:X53
文献标志码:A
doi :10.3969/j.issn.1003-6504.2011.11.012
文章编号:1003-6504(2011)11-0059-05
Effect of Snow Melt Agent Containing Chloride-salt on Soil
Chemical Characters of Urban Road Greenbelt
WANG Yan-chun, BAI Xue-wei, LI Fang
(Beijing Institute of Landscape Architecture, Beijing 100102, China )
Abstract :There were several heavy snowfalls during winter of 2009-2010in Beijing and nearly 30,000tons of snow melt agent containing chloride salt were used to guarantee the smooth and safe traffic flow. Snow melt agent containing chloride salt inevitably entered the greenbelt soil by the road, which greatly threatened the growth of plants. Soil salt and chloride content were studied and analyzed after typical greenbelt soil samples were collected from main arterial traffic such as the 2nd, 3rd and 4th rings road. Results showed that snow melt agent containing chloride salt had caused serious soil pollution and soil salt, chloride and water soluble sodium content greatly increased, compared to check soil, with the highest salt content of 2.79%in Beijing Financial Street, chloride content in surface soil as 222~19,548mg/kg.Water soluble sodium content reached 18~780times of the check. The contents of investigated indexes in surface soil (0~10cm) were greatly higher than that in 10~20cm soil. Central urban districts received much more snow melting salt pollution than ambient ones. Several suggestions were proposed to alleviate the negative effects of melting snow salt. Key words :snow melt agent; chloride salt; soil; chemical characters
2009年底至2010年初,北京地区连降几场大雪,
其中1月3日的降雪量是自1961年以来历史同期49年一遇的大雪,城区降雪量为13mm ,达到“暴雪”级,紧接着又出现自1979年以来历史同期39年一遇的持续低温,气候异常给城市的正常运转带来诸多不便。据报道:为保证城市交通畅通,环卫部门采取了机械铲雪、撒施融雪剂等多种技术措施,全市共施撒融雪剂3万t 左右,总用量相当于以往过去5年冬季使用量的总和,据环卫工人反映环路等交通干线每平方米
存在超量使用现象,且尚有把掺有融用量高达100g ,
雪剂的残冰残雪堆放到树池或绿地内的现象。此外,车辆行驶将路面含融雪剂的残雪溅入绿地和树木上的情况亦十分严重。这些对道路绿化带的土壤和园林
城市绿地是城市植物的正常生长造成了严重的威胁。
中唯一有生命的基础设施,土壤质量直接关系到绿地中园林植物的生长质量。
《环境科学与技术》编辑部:(网址)http://fjks.chinajournal.net.cn(电话)027-87643502(电子信箱)hjkxyjs@126.com收稿日期:2011-03-29;修回2011-05-10
作者简介:王艳春(1972-),女,高级工程师,硕士,主要研究方向为城市土壤、再生水应用、园林植物营养诊断等,(电话)010-64730713(电子信箱)[email protected]。
第34
卷
尽管非氯盐型融雪剂在迅速发展中,但由于成本较高,是氯盐型融雪剂的几倍甚至数十倍,受到经济因素的制约,在短时期内不可能大量使用;而氯盐型融雪剂由于价格低廉,货源充足,因此,被包括我国在内的多数国家广泛使用。为以氯化钠为主要成分的化学融雪剂在使用于城市道路后,主要有通过2种途径进入环境造成危害,一是冰雪融化后融雪剂通过地表径流直接进入土壤,临时或长期地滞留在土壤中,甚至部分进入地下水或者地表水,对土壤和地下水造成污染;另一途径是部分融雪剂被植物吸收,临时或长期地停留在植物组织中,对植物造成盐害胁迫,二者均对生态环境产生重要影响[1]。融雪剂的环境效应问题也越来越受到有关部门和学者的广泛关注。目前,融雪剂对土壤的影响研究主要集中在偏远地区的公路附近土壤[2],关于城市道路绿地土壤的调查较少。
2010年初北京城区融雪剂的使用量是近年来最大的一次,可能会给道路绿化带土壤造成污染,威胁到园林植物的正常生长。为了更好地掌握3万t 融雪剂撒施后对重点道路绿地土壤的影响,本文开展了北京城区主要道路绿化带土壤盐分相关指标的调查和检测,以期为后期科学治理和城市环境管理提供数据支撑。11.1
材料与方法研究对象
以北京市城八区具有代表性的交通干道(包括环路和联络线)为对象,对道路绿化带(包括主辅分车带和部分行道树)的土壤分两层取样(0~10cm 和10~20cm )进行采样,共45个取样点。同时在北京市园林科学研究所院内绿化带(即为未受融雪剂影响的土样) ,取对照土样,便于进行对比分析。采样点分布示意图(注:石景山区3个点图中未标出)。见图11.2
采样时间
浇春季返青水之前,于2010年3月18日,进行城市交通主干道绿化带土壤样品的采集(大量撒施融雪剂2个月后)。1.3
测定项目
土壤:pH 值、水溶性盐总量(全盐量)、氯化物、水溶性钠。
测定方法:参考土壤检测标准方法(NY/T1121-2006)。22.1
结果与讨论土壤全盐量分析
随着城市规模扩大,城区范围内融雪剂的使用量
[3]
参考土壤盐分(%)和植物生长关系(表1),表层土壤中不同水平分布比例分别为:17.8%的样品分布区间为0.1%~0.3%,属于盐渍化土壤;20%的样品分布区间为0.3%~0.5%,属于中度盐土;15.6%的样品分布区间为0.5%~1.0%,属于重盐土;26.7%
的样品分布区
也在逐年增加。融雪剂过量使用造成土壤全盐量升高是引起园林植物受害的最直接原因之一。土壤全盐量过高,会使植物根际土壤溶液渗透势降低,根细胞渗透势相对升高,从而给植物造成一种水逆境,使植物
“生理性干旱”,严重时还造成细吸收水分困难,造成
因此,北胞组织的水分外渗,抑制植物的萌发与生长。
京市地方标准《园林绿化工程施工及验收规范》(DB11/T212-2009)规定,绿地种植土全盐量应小于0.12%。
本次调查表明,表层(0~10cm )土壤全盐量范围
(图2),几乎全部超过北京市地方标为0.11%~2.79%
准(DB 11/T212-2009),仅34号样点(丰台区大成路)为0.11%,接近允许上限0.12%,其他样点的全盐
最高值出现在10号样点量均高于0.12%的上限要求,
(西城区金融街),达到了2.79%,是对照点土壤全盐量的48倍(对照全盐量含量仅为0.06%)。
第11期
间为1%~2%;17.8%的样品全盐量含量高于2%。分布比例表明全盐量为1%~2%所占比例最高,总共有近45%的样品高于1%,属于极重盐土,只有少数耐盐植物能在此条件下生长。但北京地区常用园林植物均属于不耐盐植物,因此融雪剂造成的土壤污染对北京地区栽植的常用园林植物均构成了严重的威胁。
表1土壤盐分和植物生长关系
盐分/%1.0
盐渍化程度非盐渍化土壤盐渍化土中度盐土重盐土极重盐土
植物反应对植物不产生盐害对盐分极敏感的植物有影响对盐分极敏感的植物有影响,但对耐盐
植物无多大影响
对耐盐植物有影响只有极少数耐盐植物能生长
从不同深度土层来看,表层以下10~20cm 土层的土壤全盐量大大低于表层土壤,含量范围是0.05%~0.9%,其中15.6%的样品全盐量低于0.1%,属于非盐渍化土壤,46.7%的样品分布区间为0.1%~0.3%,属于盐渍化土壤;20%的样品分布区间为0.3%~0.5%,属于
17.8%的样品分布区间为0.5%~1.0%,属于中度盐土;
重盐土,没有样品全盐量超过1.0%。
调查结果表明,0~10cm 的表层土壤全盐量远远高于10~20cm 土层,主要与采样时间有关。本次调查取样时尚未灌溉返青水,盐分仍然聚积在土壤表层,
掌握了融雪剂盐分只有很少部分下渗到20cm 土层。
在土壤中的分布规律,对于受融雪剂污染的土壤的后期治理具有重要的指导意义。
从地理分布来看,中心城区(崇文、宣武、西城、东城)表层土壤全盐量总体高于外围城区(朝阳、丰台、海淀、石景山),交通主干道高于次干道和交通支线,全盐量高于2%的8个样点均分布于二环路、三环路和四环路,这与融雪剂撒施规律是相吻合的,优先保证交通主干道的畅通和交通安全,因此在环路路面撒施融雪剂最多。
融雪剂的使用在造成土壤全盐量升高的同时,也
渗透到土壤中的融雪剂盐类会对土壤结构造成破坏。
物质随着残雪不断融化,逐渐渗透到土壤,并对土壤结构造成破坏。氯化钠型融雪剂融化后,Na +和Cl -在土壤中有较高的溶解度,容易在土壤中蓄积,导致土
土壤的理化性质壤盐度上升。土壤盐分增加的同时,
也发生了改变。随着氯化钠的渗入,Na +通过离子交换置换土壤中Ca 2+、Mg 2+、K +等离子,高浓度Na +能分散土壤中有机颗粒和无机颗粒,会导致土壤的渗透能力下降,造成土壤板结,会造成土壤通气透水性下降,对植物后期生长造成一定的障碍[4]。
土壤氯化物分析
目前北京城区所用融雪剂主要成分为氯化钠,其中高浓度的氯化物对土壤和园林植物均造成了严重
氯过量造成植物生长不良的主要表现是生长缓威胁。
植株矮小、叶片少、叶面积小、叶色发黄,严重时尖慢、
呈烧灼状,叶缘焦枯并向上卷筒,老叶死亡,根尖死亡。
本次调查表明,表层(0~10cm )土壤氯化物含量范围为222~19548mg/kg(图3) ,平均值为6596mg/kg ,最低点出现在34号样点(海淀区大成路),最高点
(东三环分车带)。10~20cm 土层氯出现在17号样点
化物含量范围111~6868mg/kg,平均值为1562mg/kg ,远低于表层土壤。因此,从不同深度土层比较来看,氯化物主要聚积在表层土壤,与全盐量分布具有一致性。
2.2
目前北京市地方标准没有对土壤氯化物含量允许上限作出规定,本调查中以未受到融雪剂污染的园林科研所院内绿化带表层土壤为参比对照,对照土壤氯化物含量仅为88.63mg/kg,调查的道路绿化带表层土壤(0~10cm )氯化物分别达到了对照的2.5~221倍,平均值达到了对照的74倍;10~20cm 土层氯化物含量分别达到了对照的1.3~75倍,平均值达到了对
说明道路绿化带表层和10~20cm 土层土照的18倍,
壤均受到了融雪剂中氯化物的严重污染。
文献表明,当使用过多的融雪剂后,氯化物会在土壤表层聚集,造成表层根系死亡;氯盐类融雪剂均可降解成相应的离子,形成电解质溶液, 使含盐浓度高出正常值的几百倍,当春季灌水或生长季节降雨时就会导致盐离子下移,使主要根系周围的Cl 含量和含盐量超标,产生很高的渗透压,使植物发生生理性缺水而受到影响[5-6]。
2.3土壤水溶性钠分析
Na +是主要的毒害离子,细胞许多代谢活动中心对Na +的累积非常敏感,Na +浓度的升高会引起其他离子吸收的抑制效应,且对细胞代谢活动有直接伤害。
钠离子对植物的危害虽低于氯离子,
但高浓度的
62
钠含量也会造成土壤渗透压升高,并破坏土壤结构。本次调查表明,表层(0~10cm )土壤水溶性钠含量范
平均值为3402mg/kg,最低围为203~8962mg/kg,
点出现在25号样点(朝阳区三台山路),最高点出现
(西城区西二环的金融街)(图4)。10~20在10号样点
cm 土层氯化物含量范围89~5053mg/kg,平均值为892mg/kg,远低于表层土壤。因此,从不同深度土层比较来看,水溶性钠主要聚积在表层土壤,与全盐量和氯化物分布趋势具有一致性。
第34
卷
小、叶尖卷曲、叶缘焦枯、枝条萎缩甚至枯死等症状,造成了较为严重的经济损失和社会负面影响[10]。
2010年初撒施融雪剂时,虽然植物处于休眠期,但撒施融雪剂的洒水车溅到沿路植物枝条和叶片表面的大量“盐霜”也使叶片细胞脱水而干枯(图5)。
今年春季返青时,城区交通主干道沿线分车带内绿篱、紫薇和藤本月季均出现了大量干枯和死亡的现
),造成了较大的损失。根据土壤调查结果,判象(图6
断道路绿化带内大批植物死亡原因在于融雪剂的污染。
目前北京市地方标准没有对土壤水溶性钠含量允许上限作出规定,本调查中同样以未受到融雪剂污染的园林科研所内绿地土壤为参比对照,对照土壤水溶性钠含量仅为11.49mg/kg,调查的道路绿化带表层土壤(0~10cm )水溶性钠分别达到了对照的18~780倍,平均值达到了对照的296倍;10~20cm土层氯化物含量分别达到了对照的8~440倍,平均值达到了
说明道路绿化带表层和10~20cm 土层对照的78倍,
土壤均受到了融雪剂中水溶性钠的严重污染。
土壤中水溶性钠浓度升高,可以置换土壤胶体颗粒吸附的Ca 2+、K +、Mg 2+, 使土壤的pM (金属离子浓度的负对数) 值升高引起土壤粘土颗粒的弥散,从而影响土壤团聚体的稳定性和土壤的渗透能力(包括水力传导度、入渗率和透气性) [7]。土壤性质的改变不可避免地会加速水土流失和水土环境恶化以及土壤生产力的降低,水土流失最终会使营养物质以及微量元素转移到地表水中,造成对地表水的污染,同时土壤溶液中过高的可溶性钠也会对土壤和作物生长产生不良的影响[8-9]。
2.4对园林植物外观的影响分析
北京地区土壤全盐量的背景值一般在0.1%左右,因此绿地中大部分园林植物对盐分的耐受力较差,当土壤盐分浓度突然升高时,植物会出现萎蔫、枯死等盐害症状。由于融雪剂造成的盐害影响,2003年春季至秋季,北京城市一些主要路段包括长安街沿线、二
三环、四环等两侧的行道树、绿篱出现了新叶变环、
3建议与措施
3.1及时铲走污染严重的表层土壤
调查数据显示,在未灌水前,融雪剂盐分主要积聚在土壤表层,但随着春季灌溉则会下渗到植物根系
为了避免其危害,分布层,并对植物造成危害。因此,
应在春季灌水前铲除表层土壤。3.2防止融雪剂过量使用
为了尽量降低氯盐类融雪剂对环境的影响,应该
范围和时间。北京市融严格规范融雪剂的使用数量、
雪剂使用管理办法第十条规定:在降雪量不超过10mm/次时,施洒(撒)量不得大于10g/m2)。去年全市融雪剂施洒(撒)量达3万t ,部分区域存在过量使用的现象。融雪剂的使用应充分考虑土壤环境的承载能力,确保在合理的用量范围内。
3.3杜绝把掺有融雪剂的残冰残雪堆在绿地内
含有融雪剂的冰雪,不得堆放于绿地、树池及其融化后有可能影响植物生长的地区内。绿地养护单位应采取措施提高绿化带的主动防护,
防止融雪剂进入
第11期王艳春,等氯盐融雪剂对城市道路绿化带土壤性状的影响
Monitoring in China, 2004, 20(1):55-56. (in Chinese )
63
绿化带,造成土壤污染和危害植物生长。
3.4开发环保型融雪剂
鉴于氯盐类融雪剂的环境危害,研究环保型的融雪剂产品已经为各国政府所重视,目前已有了一定的进展。如美国DOT 公司利用城市垃圾中的纤维素和含有碳酸镁的石灰石研制出醋酸钙镁融雪剂,还有用乙二醇及其衍生物制成的融雪剂也具有较好的融雪效果,尿素也被认为是效果较好的融雪剂。
[参考文献]
[1]严霞,李法云,刘桐武, 等. 化学融雪剂对生态环境的影响
[J].生态学杂志,2008, 27(12):2209-2214.
Yan Xia, Li Fa-yun, Liu Tong-wu, et al. Effects of deicing chemicals on ecological environment [J].Chinese Journal of )Ecology, 2008, 27(12):2209-2214. (in Chinese
[2]Norrstrom A C, Bergstedt E. The impact of road deicing
salts (NaCl)on colloid dispersion and base cation pools in roadside soils[J].Water,Airand Soil Pollution,2001,127:281-299.
中国农业出版社, [3]鲍士旦. 土壤农化分析[M].第三版. 北京:
2000.
Bao Shi-dan. Soil Ago-chemical Analysis[M].3rd ed. Bei -jing:China Agricultural Press, 2000. (in Chinese )
[4]骆虹, 罗立斌, 张晶. 融雪剂对环境的影响及对策[J].中国
环境监测, 2004, 20(1):55-56.
Luo Hong, Luo Li-bin, Zhang Jing. Inpait and strategies for environment of the snow-melted solvent[J].Environmental
[5]杨月红, 孙庆艳, 沈浩. 植物的盐害和抗盐性[J].生物学教学,
2002, 27(11):1-2.
Yang Yue-hong, Sun Qing-yan, Shen Hao. Plant salt dam -age and salt resistance[J].Biological Teaching, 2002,27(11):)1-2. (in Chinese
[6]余海英, 孔亚平, 张科利, 等. 融雪剂在路域土壤中的累积、
扩散及其对土壤性质的影响[J].水土保持学报, 2009,23(6):182-185.
Yu Hai-ying, Kong Ya-ping, Zhang Ke-li, et al. Accumu -lation and translocation of deicing salts in roadside soils and their effects on soil properties[J].Journal of Soil and Water Conservation, 2009, 23(6):182-185. (in Chinese )[7]朱昱航. 氯盐类融雪剂对环境的影响及其对策研究[J].资源
开发与市场,2008,24(11):1019-1021.
Zhu Yu-hang. Study on environmental influence and strate -gies of chloric snow thaw agents[J].Resource Development )&Market, 2008, 24(11):1019-1021. (in Chinese
[8]Defourny C. Environmental risk assessment of deicing salts
[J].World Salt Symposium, 2000, (2):767-770.
[9]Fritzsche C J. Calcium magnesium acetate deicer[J].Water
Environment and Technology, 1992, 4(1):44-51. [10]丛日晨, 李芳, 古润泽. 融雪剂对城市园林植物伤害机理的
研究[J].中国园林, 2005, (12):60-64.
Cong Ri -chen, Li Fang, Gu Run -ze. Stud on how the snow-melting agent injuries the plants in city[J].Chinese Garden, 2005, (12):60-64. (in Chinese )
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (inChinese) (上接第10页)
Basin, 2010(6):696-702. (inChinese)
[22]刘绮. 环境化学[M].北京:化学工业出版社, 2004.
Liu Qi. Environmental Chemistry[M].Beijing:Chemical In -dustry Press, 2004. (inChinese)
[23]方圣琼,胡雪峰,秦荣,等. 长江口污染物累积运移规律
的初步研究[J].环境科学研究, 2004, 17(4):14-17.
Fang Sheng-qiong, Hu Xue-feng, Qin Rong, et al. Prelimi -nary study on the accumulation and transport of pollutants in Yangtze River Estuary[J].Researchof Environmental Sci -ences, 2004, 17(4):14-17. (inChinese)
[24]江苏省统计局. 江苏省统计年鉴[EB/OL].http://www.jssb.
gov.cn/jstj/tjsj/tjnj/.2007.
Jiangsu Province bureau of Statistics. Jiangsu Statistical Yearbook [EB/OL].http://www.jssb.gov.cn/jstj/tjsj/tjnj/.2007.
[25]崔德杰,张玉龙. 土壤重金属污染现状与修复技术研究进
展[J].土壤通报, 2004(3):366-370.
Cui De-jie, Zhang Yu-long. Current situation of soil con -tamination by heavy metals and research advances on the re -mediation techniques[J].Chinese Journal of Soil Science, 2004(3):366-370.(inChinese)
[26]金汝斌. 浙江省统计年鉴[K].北京:中国统计出版社, 2007.
Jin Ru-bin. Zhejiang Statistical Yearbook[M].Beijing:ChinaStatistics Press, 2007. (inChinese) [27]张志祥,王振东. 印染行业推行清洁生产的机遇与途径[J].
印染, 2001(1):45-46.
Zhang Zhi-xiang, Wang Zhen-dong. Chellenge and channel of clean production[J].Dyeingand Finishing,2001(1):45-46.(inChinese)