基于土壤重金屬的城市土壤環(huán)境質(zhì)量評價研究——以重慶市北碚區(qū)為例.pdf

1、城市是人類文明的產(chǎn)物，是人們生存的不可缺少的場所，在城市化進程迅速發(fā)展的時代，城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量日益受到廣泛關(guān)注。城市土壤作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，對綠地植物的生長起到了至關(guān)重要的作用，其環(huán)境質(zhì)量對于城市生態(tài)環(huán)境和人類健康有十分重要的作用。同時近年來城市大氣中形成的霧霾也會受到綠地土壤質(zhì)量的影響。本文以北碚城區(qū)為研究對象，將研究區(qū)分為4個功能區(qū)取樣，共計42個樣點;在每個功能區(qū)內(nèi)，挖取一個剖面，根據(jù)剖面發(fā)育情況，每個剖面分為3-4層

2、取樣。主要對北碚區(qū)城市土壤部分理化性質(zhì)（pH值、容重、有機質(zhì)和機械組成）、重金屬Cd、Pb、Cu、Zn的全量和有效態(tài)含量以及Pb的化學(xué)形態(tài)進行了測定和分析，結(jié)果表明:
　　 (1)北碚區(qū)城市土壤重金屬Cd、Pb、Cu、Zn大部分超過背景值，但未超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準。北碚區(qū)城市土壤重金屬Cd、Pb、Cu、Zn全量平均值分別為0.23mg/kg、22.08mg/kg、25.60mg/kg、104.57mg/kg，其有效態(tài)含量均值

3、為0.08mg/kg、2.45mg/kg、2.37mg/kg、5.95mg/kg;其活化率的差異性很大，分布情況為0％-92.32％、1.27％-31.48％、1.39％-30.88％、1.04％-27.38％。北碚區(qū)城市土壤的重金屬全量、活化率與有效態(tài)含量的數(shù)值高低存在一定差異。北碚區(qū)城市土壤重金屬Cd、Pb、Cu、Zn大部分超過其背景值，Cd超過背景值的比例最大，達到了80.95％，但參照國家土壤環(huán)境質(zhì)量標準(GB15618-199

4、5)，大部分土壤屬于一級土壤的限定值，小部分屬于二級土壤的限定值，這表明北碚區(qū)城市土壤的環(huán)境質(zhì)量基本上可以維護人體健康。
　　 (2)北碚區(qū)城市土壤的剖面中，土壤表層存在一定程度的重金屬元素積累，剖面上土壤重金屬表聚現(xiàn)象說明人類活動是其重要來源，土壤母質(zhì)作為內(nèi)源是北碚城市土壤重金屬含量的次要來源。多數(shù)土壤剖面各土層重金屬全量分布較為均勻，但部分分布有較大差異。土壤表層重金屬有效態(tài)含量與活化率的分布規(guī)律較為一致，都比重金屬全量在土

5、壤剖面的表聚性強（除居民區(qū)的樣點剖面外）;土壤剖面下層有效態(tài)含量和活化率均很小并趨近于0。這與表層生物影響較大，有機質(zhì)含量、粘粒含量較高，吸附了更多的有效重金屬元素，使其有效態(tài)含量增加有關(guān)。因此，僅全量差異難以說明重金屬對環(huán)境的沖擊，重金屬有效態(tài)含量對土壤環(huán)境質(zhì)量的指示作用更為顯著，防控城市土壤重金屬污染應(yīng)加強對土壤重金屬外部來源的控制。
　　 北碚區(qū)城市土壤中Pb、Cd、Cu、Zn的全量、有效態(tài)含量的相關(guān)性都很好，有效態(tài)含量與

6、全量的相關(guān)性均為極顯著性正相關(guān)，說明這四種重金屬在來源上具有一定的一致性，伴生性較好，在協(xié)同作用下復(fù)合污染的可能性會增強。
　　 (3)北碚區(qū)多數(shù)城市土壤剖面不同土層中四種重金屬元素含量差值較小，分布較為均勻;城市功能區(qū)之間重金屬元素垂直分布規(guī)律性較差，特別是居住區(qū)與其他功能區(qū)差異較為明顯。這表明城市土壤受客土影響、人為擾動土層的影響較大，搬遷過來發(fā)育時間較短，打破了城市土壤在剖面發(fā)育的規(guī)律性，不同土層間發(fā)生學(xué)上聯(lián)系被擾亂甚至沒

7、有發(fā)生學(xué)的聯(lián)系。
　　 (4)北碚區(qū)城市土壤表層重金屬Pb的不同形態(tài)的含量為殘渣態(tài)＞碳酸鹽結(jié)合態(tài)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)＞可交換態(tài)＞有機結(jié)合態(tài)。在北碚區(qū)各個功能區(qū)中，各個化學(xué)形態(tài)所占的比例差別很大，但Pb各化學(xué)形態(tài)含量的大小順序與北碚區(qū)城市土壤表層重金屬Pb的各化學(xué)形態(tài)含量的大小順序一致。通過通徑分析，發(fā)現(xiàn)對北碚區(qū)城市土壤重金屬Pb的有效態(tài)含量起貢獻的主要是其化學(xué)形態(tài)中的可交換態(tài)Pb和有機結(jié)合態(tài)Pb，其次是碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb和殘渣態(tài)Pb

8、，貢獻最小的是鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)Pb。北碚區(qū)城市土壤Pb各種形態(tài)隨全量的增加而增加，其中可交換態(tài)的增加更為顯著;隨土壤pH的增加可交換態(tài)極顯著下降而殘渣態(tài)增加;土壤有機質(zhì)對Pb的形態(tài)影響較為復(fù)雜，Pb的有機結(jié)合態(tài)隨有機質(zhì)增加而極顯著增加;土壤質(zhì)地對Pb的形態(tài)影響較為復(fù)雜。
　　 北碚區(qū)城市土壤重金屬Pb的生物活性系數(shù)和遷移系數(shù)都比較低，表明其在土壤中較為穩(wěn)定，目前對人類健康和生態(tài)危害的影響較小。但由于重金屬在土壤中處于動態(tài)系統(tǒng)中，

9、會隨重金屬全量、土壤pH、有機質(zhì)、粘粒含量以及人類活動的變化而產(chǎn)生變化，甚至有可能隨揚塵進入城市大氣中形成霧霾，所以對于城市土壤中的重金屬的潛在生態(tài)危害提高重視程度，防止其對人類健康和生態(tài)的破壞。
　　 (5)本文分別基于全量和基于有效態(tài)，采用單項污染指數(shù)、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)和潛在生態(tài)指數(shù)法的評價方法得出的結(jié)論大體一致，土壤中Pb、Cu、Zn的污染指數(shù)都處于安全級別或輕度潛在生態(tài)風(fēng)險級別，土壤Pb的生物活性系數(shù)和遷移系數(shù)的結(jié)果也

10、與其一致;土壤中Cd的污染程度和潛在生態(tài)風(fēng)險程度最大，其中，Cd的全量評價雖為輕度污染，但其基于有效態(tài)的評價則是97.62％的Cd處于安全級別。相比之下，基于有效態(tài)的評價可以更為準確反應(yīng)土壤中重金屬的環(huán)境效益和生態(tài)風(fēng)險程度，開展城市土壤質(zhì)量的評價采用區(qū)域土壤有效態(tài)污染起始值作為評價標準不僅是可行的，而且更能精準的評價土壤重金屬的污染程度和生態(tài)風(fēng)險，以便制定適當?shù)拇胧﹣肀Ｗo土壤環(huán)境。
　　 通過對北碚區(qū)城市土壤環(huán)境質(zhì)量的評價，表明