城市土壤环境篇1
关键词：城市化建设与采矿业土壤侵蚀与环境人工神经网络土地生产率
1前言
土地利用问题是社会经济发展过程中产生的，与经济发展、人口增长等密切相关。现在，土地和人口增长的矛盾尖锐。目前我国每年净增人口1500万人，国家和农村建设每年占用耕地80万hm2。我国现有人口已超过12亿，预计2050年将达到15亿。人口急剧增长，耕地面积不断减少，给土地带来极大压力。土地是人类一切生产活动的基地，无论农业、牧业、林业、城市化建设、工矿企业等各项建设事业的发展，都离不开对土地的利用。如美国因城市建设占用农业用地，从1958～1967年每年49万hm2增加到1967～1975的每年85万hm2；我国从1958～1978年21年间，城市化基本建设占用农牧业土地面积达3400万hm2，平均每年用地相当于一个福建省的耕地面积。1981年，仅农民盖房及院落占地达27万hm2[1]。而每一种改变土地利用方式不可避免地带来对自然环境的破坏作用，如环境污染、生态失调、水土流失、土壤沙漠化、盐渍化等，已成为社会重大问题。
土地利用基本形式包括：农业、林业、牧业、城市化建设、工矿企业等。随着经济发展，各项生产建设都要占用土地。大量开发，多项占用，土地利用形式不断变化，成为水沙变化的主因。
城市工业化建设、采矿和其它类似的活动对加速土壤的侵蚀是非常明显的。城市化工业建设，大量占用土地资源。随着经济发展，我国正由农业大国发展为工业大国。经济腾飞，必然带来建设高潮。城市大量占地，扩大建设要延续一个相当长的时期。连续不断的工程，破土施工到处可见，产流产沙可想而知。采矿是在生产过程中和自然环境相互作用最强烈的形式之一，在此过程中人类表现为改造地球外貌的强有力因素。在开采矿产过程中，人类往往要从天然储藏地点移走大量岩土到相当远的距离，所有这一切不仅在直接开采的地点，而且在距它们相当远的地方也会造成自然界的重大变化。同时不仅改变岩石圈的组成和结构，而且改变包括生物圈在内的整个自然综合体。由于强度开采矿产所产生的自然综合体的变化，通常对生物圈是不利的，导致周围环境的恶化，水土流失严重。
土地利用变化往往对环境带来某种程度的不利影响。例如砍伐森林改营农业，土壤侵蚀量发生变化，会降低有机质的含量。但重要的是，不要使这种环境退化趋于严重，否则，最终将导致土地遭到不可逆转的破坏。同时，也要注意不造成环境的渐进性退化，这是指采用某一种土地利用方式导致土地处于持续耗竭状态，例如放牧中对牲畜数量不加控制，任其超载，致使草场逐渐退化。
随着经济建设的高速发展，人口的大量增加，使土地资源大规模开发利用，土地利用变化剧烈。加剧土壤侵蚀，使其发生的初始、边界条件更趋复杂。造成生态环境恶化，动植物物种多样性减少或丧失。因此，在水土流失规律研究和治理技术方面受到限制，许多关键性问题尚未解决。目前国内外对土地利用的变化过程研究这一关键问题研究较少。无疑对这一问题进行研究具有特别重要的意义。
2城市土地利用
在城市地区，自然生态系统的变异程度通常比农业、林业要大的多。城市地区的大部分土地覆盖着公路、建筑物以及其它难以渗透的地面。保存空旷的空间主要是为文化娱乐和装饰的目的而不是为了生产粮食和木材，因此，城市中现存的绿色地区的生态系统的变迁与乡村有很大差异。城市地面几乎不能发生渗透现象；因有地下排水系统，城市排泄网比农村更有效，径流增加了3～4倍。当进行建设时，往往会给地面造成破坏，导致产沙量比农村高几倍；但建设完成后，大部分的地面密封了，产沙量降到高峰水平的1/10，低于农业经营时的水平。尽管如此，城市的产沙量仍然高于未受干扰的自然植被。城市的土地利用仍然遵循人类活动趋于增加产沙量的一般规律。
城市化造成土地最高的侵蚀速度产生在建设阶段，这阶段有大量裸露地面和由于运输和开挖引起很大的扰动。为建筑而清除地面，一年间产生的土壤侵蚀相当于自然的甚至农业数十年造成的侵蚀。在马里兰，城市化在建设期间，产沙量达到55000t/km2.a，而在同样的地区，森林地面产沙量大约为80～200t/km2.a，在农田是400t/km2.a。在佐治亚，开挖新道路使产沙量达到20000～50000t/km2.a。同样，在英格兰德文郡，在有排水建筑物地区，河中悬浮泥沙物浓度是未受干扰地区的2～10倍(偶尔达到100倍)。在美国弗吉尼亚，在城市化建设期间，侵蚀速度同样高。而且记录了在相同地区侵蚀速度是农田的10倍，是草地的200倍，是森林地区的2000倍。然而，施工不会永远进行下去，一旦呈现出道路、建起花园和草坪，干扰就停止，侵蚀整流速度就会大大地降低。可能与在自然条件下，或农业耕种前的侵蚀速度基本相同[2～7]。平均来讲，城市化建设期土壤侵蚀率是农田的10～350倍(平均180倍)，是森林的1500倍。
作者收集了北美部分地区土地利用的不同历史阶段产沙速度资料加以整理，并用人工神经网络模型模拟计算了可能的土地产出损失率(见图1)。所谓土地产出损失率(o1)是指单位面积由于土壤侵蚀引起的产量(Y)或产值(pv)减少。实际土地产出率(oa)是单位面积的产量(Y)或产值(pv)。用公式表达为
oa=Yorpv/a=od-o1
式中a为土地面积；od为应有土地产出率。
图1不同历史阶段土地利用类型转变引起产沙率及
城市土壤环境篇2
关键词：土壤污染；河南省；主要城市；防护措施
soilcontaminationassessmentofmaincitiesinhenanprovinceanditsprotectionmeasures
yangliu，liuchang-li,wangxiu-yan,peili-xin,zhangyun,houhong-bin，jiangjian-mei，songchao
(theinstituteofhydrogeologyandenvironmentalgeology,chineseacademyofgeologicalsciences,shijiazhuang,050061，china)
abstract:soilqualityhasadirectimpactoncropgrowthandpeople'shealth.henanprovinceisalargeprovinceforgrain-producedandpopulationinchina,soitissignificanttoassessitssoilquality.weintroducedtheharmsbysoilcontamination,describedtheprinciplesandmethodsofsoilcontaminationassessment.itscurrentsituationoftenmunicipalcitiesinhenanprovincewasobtainedbysingleindexandmulti-indexcomprehensiveevaluationmethods,themainpollutionfactorswereenumeratedandthecausesofpollutionwereanalyzed,thepollutionareasanddegreewereemphaticallysummarized:soilpollutiondegreewasnothighinmaincitiesofhenan,butthedegreehadreachedmiddleandseriousintheareaswithfrequentindustrialandagriculturalactivities,somoreattentionshouldbepaidontheseareas;innon-pollutionandlightpollutionareasmeasuresshouldalsobetakentocontrolpollutionrange.finallythecorrespondingprotectionmeasureswereproposed.
keywords:soilcontamination;henanprovince;maincities;protectionmeasures
随着社会经济的发展和科学技术的进步以及人口的增长，人类活动对土壤环境的影响不断增强，在利用改造土壤环境的同时，产生了不同的土壤环境，如新的人工土壤类型（水稻土、堆垫土等）。由于“三废（废气、废水、固体废弃物）”物质的积累，土壤环境中有毒有害物质的绝对数量不断增加，逐渐超过土壤环境的承载能力，结果土壤环境受到污染，质量下降［1］。
河南省作为一个人口大省，人均占有耕地面积仅有0.07hm?2，仅为全国人均耕地水平的69%。同时河南省又是一个农业大省，粮、棉、油、烟产量产值在全国排位第二，化肥、农药、农膜施用量较大，加上河南省的工业产业结构以能源、建材、化工等重污染行业为主［4］，土壤质量下降和农药污染问题尤其应该受到重视。但目前河南省大多数土地面积的土壤质量状况尚不清楚，为摸清河南省主要城市的土壤污染状况，进行了本次评价，并为环境管理部门和其他有关部门开展土壤污染防治工作提供技术支持。
1土壤污染概述
1.1土壤污染的概念
在进行土壤环境质量评价时引入“土壤污染”概念。《环境学词典》将其总结为：土壤污染是指人类活动或自然过程产生的污染物质通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤自净能力，使污染物在土壤中得以积累，导致土壤环境正常功能失调和土壤质量下降的现象。
1.2土壤污染的特点
城市土壤污染具有隐蔽性和潜伏性、不可逆性、长期性和后果严重性的特点［2-3,6］。
①隐蔽性和潜伏性。土壤污染不像水和大气污染能通过人的感觉器官发现，土壤污染往往是通过农作物吸收和食物链的积累，直到影响人或高级动物的健康才反映出来，即土壤污染的隐蔽性；土壤从受到污染到产生后果是一个不易被发现的相当长的累积过程，即土壤污染的潜伏性。
②不可逆性和长期性。土壤重金属污染是一个不可逆过程，有机污染物降解也需要一个比较长的时间，土壤污染后将长期甚至永远对土壤功能产生影响。
③后果严重性。由于土壤污染具有隐蔽性和潜伏性，污染物通过食物链危害人体健康的后果是一个地区（区域）、几代人灾难性后果。同时，土壤污染的不可逆性和长期性使土壤污染后极难恢复，污染将长期甚至永远对土壤功能产生影响。
2土壤污染评价
2.1评价因子的选择
本次土壤污染现状评价，评价因子选择与土壤环境质量密切相关的hg、cd、as、pb、cu、zn、cr、ni、mo、f、mn等重金属离子以及氰、酚和硝酸盐氮。
2.2评价标准
采用《土壤环境质量标准》（gb15618-1995）（表1），并根据土壤应用功能和保护目标将土壤环境质量分为3类：ⅰ类主要适用于国家规定的自然保护区（原有背景重金属含量高的除外）、集中式生活饮用水源地、茶园、牧场和其他保护地区的土壤，土壤质量基本上保持自然背景水平；ⅱ类主要适用于一般农田、蔬菜地、茶园、果园、牧场等土壤，土壤质量基本上不对植物和环境造成危害和污染；ⅲ类主要适用于林地土壤及污染物容量较大的高背景值土壤和矿产附近等地的农田土壤（蔬菜地除外）。土壤质量基本上对植物和环境不造成危害
滴滴涕≤0.050.500.500.501.0注：①重金属（铬主要是三价）和砷均按元素量计，适用于阳离子交换量＞5cmol(+)/kg的土壤，若≤5cmol(+)/kg，其标准值为表内数值的半数。
②六六六为四种异构体总量，滴滴涕为四种衍生物总量。
③水旱轮作地的土壤环境质量标准，砷采用水田值，铬采用旱地值。
和污染。其标准值分级含义为：一级标准为保护区域自然生态，维持自然背景的土壤环境质量限制值；二级标准为保障农业生产，维护人体健康的土壤限制值；三级标准为保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值。ⅰ类土壤环境质量执行一级标准，ⅱ类土壤环境质量执行二级标准，ⅲ类土壤环境质量执行三级标准。一级标准制订采用地球化学法，二、三级标准制订采用生态环境效应法。
2.3评价方法
2.3.1单指数评价
土壤环境质量标准值计算单指标土壤环境质量指数?（z.i）。其计算公式为：
式中：z.i—指标i的土壤环境质量指数；x.i—指标i的实测数据；c?i?—土壤一级(一类)临界值上限；cⅱa—土壤?ph?≤6.5时二级（二类）临界值上限；cⅱb—土壤6.5＜?ph?≤7.5时二级临界值上限；cⅱc—土壤?ph?＞7.5时二级临界值上限;cⅲ—土壤三级(三类)临界值上限。?
2.3.2综合指数评价?土壤污染评价方法采用尼梅罗土壤污染综合指数法，公式如下：
?pn=（p.?ic?2+p.?i?max??2）/2
式中：pn—内梅罗污染指数；p.i.c—平均单项污染指数；p.i?.?max?—最大单项污染指数。
尼梅罗土壤污染综合指数法考虑了极值的影响，突出了环境要素中浓度最大的污染物对环境质量的影响。其评价的分级标准见表2。
table2nemerowpollutionindexofsoilevaluationcriteria
本次评价共涉及到河南省的10个地级城市，分别为郑州市、开封市、洛阳市、登封市、平顶山市、焦作市、安阳市、新乡市、三门峡市和济源市。根据土壤污染的分析数据，统计出评价结果。
2.4.1污染成分及原因
河南省的10个地级城市中，从污染成分上看，超标元素多数为重金属元素，其中pb污染较为突出。污染原因主要是人为因素，污染源主要是生活污染源（废弃物）、工业污染源（矿厂、冶炼厂、电厂、药厂等）和农业污染源（主要是饲料、农药等）。各城市土壤污染具体情况见表3。
table3statistictableofcompositionandcausesofsoilpollution城市主要污染成分污染原因
郑州市cr、pb、cd、hg、as工业污染，生活垃圾
开封市cd、pb污染面积较大，污染程度较重，hg、cu、zn、cr、ni污染面积相对较小工业（电厂）污染
洛阳市hg、cd、pb、as农业使用农药化肥
登封市cd、as、hg、zn、cr、ni，cu、pb和hg在局部已达到警戒值工矿企业（洗矿厂、电镀厂、化工厂等）废水、粉尘，农业使用农药化肥等
平顶山市hg、cd、pb农业使用农药化肥
安阳市cd、pb农业使用农药化肥
新乡市cd、pb、zn工矿企业及农药化肥使用
三门峡市ni、pb工矿企业及生活垃圾
济源市cd、pb污染程度较重，其次为as、hg、cu、zn、cr、ni工矿企业及生活垃圾
焦作市pb、zn污染较严重，cu、cd较轻煤矿开采及热电厂，农业使用农药化肥
2.4.2污染程度及分布特征?各城市的土壤污染程度及分布特征如下：
郑州市的清洁-尚清洁区占调查面积的97%，轻度污染区占调查面积的0.4%，分布在郑州西部，其中cr污染在局部已达到重度污染，该城市总体评定为轻度污染。
开封市的清洁-尚清洁区分布在城市建成区周围和城市，轻度污染区分布在建成区及其东部，中度污染区分布在开封电厂及其东南区域，该城市总体评定为尚清洁。
洛阳市的尚清洁区分布在市区北部和伊河的东南部，轻度污染区分布在洛河间地块和城区的大部分地区，占研究区总面积的47.1%，中度污染区分布在城区和白马寺等地区，占研究区总面积2.8%，重度污染区分布在茹凹一带，占研究区面积的0.7%，该城市总体污染程度定级轻度污染。
登封市镉污染分布在岳庙附近和市东北部的北里沟-寺沟-南窑一带，占全区6.90%；锌污染区分布在西北角，占全区面积的2.88%，该城市总体评定为轻度污染。
平顶山市的十一矿、六矿到二矿、东高皇到大营、荆山及曹镇一带是重度污染区，面积较小，该城市总体评定为轻度污染。
安阳市的冲洪积平原区（北起市区北界，南止南流寺—魏家营—汪流寺一线；西起市区西界，东止市区东界）及漳武水库西侧的张家庄周围属轻度污染区，该城市总体评定为轻度污染。
新乡市铜污染属于中度铜污染分布在冶炼厂附近区域，镉、锌污染较为严重，分布在城市工业区属重度污染区，该城市总体评定为中度污染。
三门峡市的规划区西部为清洁-尚清洁区，市区及其周边地区为ni、pb轻微污染区，该城市总体评定为轻度污染。
济源市大部分地区属轻度污染区，仅克井镇及周边地区属中度污染区，该城市总体评定为轻度污染。
焦作市解放区、山阳区的pb含量较高，中站区、马村区的cd含量较高，该城市总体评定为中度污染。
2.5结论
通过对土壤污染进行评价，可以看出10个城市的土壤质量参差不齐，总体清洁—尚清洁的城市有1个，占调查城市的10%，轻度污染的城市共7个，占调查总城市的70%，中度污染的城市共2个，占调查总城市的20%，无重度污染城市。
从污染因子和污染原因来看，主要污染因子为重金属，污染原因主要是工农业生产活动。
从分布上来看，轻度—重度污染城市集中于人口密集和工农业活动频繁地带，空间位置上为人口密集的老城区、工业加工区、农田保护区、养殖场等。
总体来看，虽然河南省主要城市的土壤污染程度不大，但是达到中重度污染的区域应引起重视并进行治理，未污染及轻度污染的地区也应采取措施控制污染范围扩大，保证农业生产及居民生命安全。
3防护措施
①控制工业及城市“三废”，严格按照国家规定的污水排放标准排放污水，要科学、合理、积极慎重地推广利用污水灌溉农田，并进行灌溉后的跟踪研究。合理使用化肥及农用肥,推广高效、低毒、低残留的农药，提倡生物防治作物病虫草害。充分利用污染土壤的植物修复技术［14］，加大开发重金属超富集植物力度,引进国外耐重金属的草本植物,加大力度研究微生物对降低重金属毒性的重要性。
②加强宣传、提高认识。目前很多群众和企业对土壤污染的现状以及土壤污染严重性、危害程度缺乏深刻认识，甚至有些企业只考虑自身利益,肆意污染土壤。因此要加强长期宣传，从思想上提高公众的环保和健康意识，以此来促进土壤环境保护工作的深入开展［15］。
③土壤污染具有累积性、滞后性、不可逆性等特点，治理难度大，成本高。因此要建立专项资金用以扶持企业上马治污设备，补贴鼓励群众使用高效、低毒、低残留的农药［12］，从源头上减少土壤污染。
④增加对土壤科学研究的资金投入，进行实用技术的开发,并将研究成果合理推广。
⑤出台相关法规，目前防治土壤污染的法律还是空白，应率先出台防治土壤污染的地方性法规，做到有法可依，严格执法。
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城市土壤环境篇3
关键词:城市环境;地球化学调查;生态评价;污染指示物
自上世纪60年代系列公害事件发生后，环境问题已成为倍受各国关注的国际性的重大问题。作为人口高度密集的城市区域，其环境状况早已引起世界上许多国家的高度重视，在过去的几十年里，一些地球化学研究相继集中在城市区域。目前，城市环境地球化学调查已在世界各地展开，如亚洲的香港[1];欧洲的伦敦[2]、柏林市[3]，非洲的哈博罗内市[4]。调查的目的在于查明市区的污染水平及郊区的“背景值”，区分鉴定不同的污染源，评价城市环境的生态效应，研究城市环境与人类健康的关系。
1城市环境地球化学调查的技术路线
1.1采样点布置方案
目前，国外的城市环境调查一般在两个区域进行，即郊区和城区。在郊区的调查一是为了确定城区的背景值，二是获得城-郊地理变化区域内元素分布的地球化学变化梯度。如Lind等在瑞典的斯德哥尔摩市调查土壤重金属的含量时，以城市最繁华地带为中心，分带布置样点，带距为0～3km，3～9km和>9km[5];Birke等在德国柏林市的调查中就包括大范围的郊区区域[3]。通过对比城-郊区的地球化学特征来揭示人类活动对城区地球化学环境状况的影响程度。
为了调查城市不同区域内的环境地球化学状况，研究不同的用地类型对元素分布的影响，分别在城市的不同功能区域分类取样，即:郊区土壤、工业区土壤、居民区土壤、商业区土壤和农业土壤[3-5]。主要采集表层土壤(0～5cm)。在不同类型区域内选择代表性点位取垂向土壤剖面样品。城区的土壤难以实现均匀的网格化取样，一般按公园和绿地的分布随机布置取样点。
1.2采样介质
环境地球化学的采样介质包括土壤、大气、水、水系沉积物、生物样等。但目前城市环境地球化学调查主要集中在土壤、大气颗粒物(或气溶胶)、大气降尘等三种。其中较常用的是采集和分析城市浅层土壤样和降尘样。
在街道两边或高层建筑物顶部收集降尘并结合地面土壤是城市环境地球化学调查的主要方法。如Rasmussen等在渥太华市内取居室内灰尘、附近的街道降尘和公园土壤进行比较来研究该市的环境质量[6]。降尘和土壤对比调查，即可查明元素在不同介质中的污染水平，还有助于分析污染物的来源。
2城市环境地球化学的解释与评价
2.1城市环境的地球化学解释
城市环境调查结果的地球化学解释是指对城市环境中重金属元素的分布特征、成因及其来源进行解释，毕业论文研究元素地球化学分布模式、迁移转化规律和机理，建立城市环境地球化学调查成果解释体系。
2.1.1元素来源判别
对城市环境中污染物的来源及成因进行分析判断是城市环境地球化学调查的重要内容。多元统计方法在研究城市环境的物源判断中具有广泛的应用，并以聚类分析和因子分析为主[7-9]。不同来源的元素在因子分析中常常进入不同的主因子或表现为聚类分析中的不同元素组合，根据元素的组合特征来区分元素的来源。如manta等在意大利的城市土壤中发现了Cu、pb、Zn人为源的因子组合，而V，ni，mn，Co等元素作为自然源进入另一因子，并在聚类分析中组合在一起[8]。
城市环境物源判断的另一重要方法是富集因子(eF)法，它是一种能反映不同地质环境的化学元素比率方法，用代表陆地来源的元素(如al、ti、Zr和稀土元素等)和代表海洋源的元素(na)作为参考元素对样品中的元素含量进行标准化，以平抑自然差异对元素含量的影响，在此情况下出现的较高的富集因子值即意味着人为源的存在，这种方法在环境地球化学判断
元素来源及富集程度中具有非常广泛的应用[10-11]，特别是在大气颗粒物或气溶胶介质中的应用效果尤为显著。其计算公式为[11]:
eF海(X)=(X/na)气/(X/na)海(1)
eF壳(X)=(X/na)气/(X/na)壳(2)
其中，公式(1)为判断海洋源的计算公式，以na为参考元素;公式(2)为陆地源的计算公式，以al为参考元素。(X/na)气、(X/na)海、(X/na)壳分别代表元素X在大气颗粒物、海水及地壳中的含量。
通常将eF>10作为大气颗粒物的人为源标志。但在粒径为2.5μm的大气颗粒物中，eF>5即为人为源的标志[12]。
2.1.2元素分布类型及成因
在世界范围内的城市土壤中重金属元素含量普遍偏高，但在不同的城市中变化很大，这依赖于城市的历史年代、经济发达程度、硕士论文不同的用地类型、汽油的添加济成分、车辆元件的组成等，在城市环境元素分布及成因的解释中应综合分析以上各种因素。城市交通是产生重金属元素的重要途径之一，如Cu通常是汽车润滑剂的组分，而pb曾一度是汽油的防爆剂，Sb可以作为闸垫材料。因此，交通是城市中Cu、pb、Zn、Sb等元素的主要来源。Romic等发现，燃烧和道路交通，尤其是轮胎的磨损和消耗是城市区域内Cd的主要污染源[7];moller等在大马士革调查时认为交通是表层土壤中Cu、pb、Zn等重金属元素富集的主要原因[9]。与历史久远的工业化城市相比，相对年轻的城市具有较低的重金属含量，如非洲的哈博罗内市[4]比悠久的重工业城市伦敦[2]、柏林[3]的表层土壤的重金属含量偏低[9]，Li等发现，城市公园土壤中Cu，pb和Zn的含量与公园的年龄之间具有明显的相关性[1]，即城市历史越长，重金属含量越高。元素在表层土壤中的分布明显依赖于城市用地及工业类型，如Birke等[3]在柏林市调查中发现，al，K，Si，na，Sc和ti主要是自然源，即与母质的组成有关;工业区域倾向于被Cu，Cd，Zn，pb，Hg污染;农业区由于大量使用化肥和污泥，富集Cd，F，Cr，Hg，ni，Zn和p元素。尽管非洲的哈博罗内市比较年轻，但它的不同区域仍然受Cr，Co，ni，Cu，Zn和pb等元素不同程度的污染。如城市中心和工业区的Co，Cu，pb，Zn等元素污染，农业土壤中的Cr，ni污染，居民区及工业区的Zn污染[4]。
2.2城市环境地球化学评价
2.2.1污染程度评价
将郊区土壤背景值与城市各功能区含量进行比较是了解城市环境污染水平最常用、最直接的方法。如瑞典斯德哥你摩市Hg在市中心土壤中的含量是郊区背景值的20倍，pb和Zn在市区中的含量也远远高于背景值[5];在柏林老工业区，Cu的最大值是背景值的2050倍，Cd是1638倍，Hg是1780倍[3]。通过同一城市不同功能区内元素含量的对比以及不同城市之间的对比，也常用来评价城市环境的污染水平。
农业土壤与城区内土壤不同，除了农用化学品外，大气沉降、污水灌溉、垃圾填埋场等都会对农田中的重金属积累产生重要影响。对这部分的污染评价，比较有效的评价方法是地质积累指标法(igeo)和富集因子法(eF)。对大气污染物的评价，富集因子法尤为有效。
2.2.2生态效应评价
(1)气溶胶的生态效应评价。大气固体悬浮物的粒径大小具有来源特征，粗粒源于陆地尘埃，而细粒源于燃料的燃烧[13]。颗粒越细，危害越大，极细的颗粒物可通过呼吸进入人体，粒径小于10μm(pm10)，尤其是小于
(2)元素生物有效性评价。研究元素生态效应的常规方法是连续偏提取法，在城市环境调查中，也有相关的研究实例，如Zhai等调查发现，医学论文由交通引起的人为源的pb主要以有机质吸附和铁-锰氧化物态存在[4];香港和伦敦的路尘中，pb，Zn主要以铁锰氧化物相存在，Cu主要以有机质吸附态存在[15]。影响降尘中元素有效性的重要因素是降雨的pH值。一般情况下，在较低pH条件下元素易于溶解，alloway等报道其可溶性Cd平均为总量(降尘量)的60%[16];这可能是由于人类活动输入的硫和氮的氧化物使雨水酸化。因此，在易出现酸雨的城市区域具有较大的生态风险性。
3城市环境地球化学调查应解决的重点问题
3.1开展城市环境的立体空间调查
目前城市环境地球化学调查主要集中在土壤和大气，缺乏系统的地下水及地表水资料。在城市环境的地球化学元素循环过程中，起源于自然地质作用和人类活动的元素在土壤-大气-水-生物系统内迁移转化，借风力作用进入大气中的元素通过干湿沉降进入土壤和水体。世界各国所进行的城市环境地球化学调查，获得了大量土壤和大气颗粒物等方面的资料，但结合水体和生物样的调查不多。如果采样介质涵盖环境生态系统中的各个环境因子，将有助于综合分析重金属元素在城市环境系统中的迁移转化规律，建立元素在城市环境系统中的循环演化模型。
3.2确定城市环境调查的污染指示物
城市区域内浅层土壤样及农业土壤深、浅层样是目前国际上广泛使用的城市环境调查指示物，但是，以何种粒度的样品作为指示物尚没有统一。Birke等在柏林市的土壤调查中分析了
其次是大气颗粒物或是气溶胶。由工业排污、燃料燃烧、机动车交通等引起的污染物，多以气态、颗粒物或气溶胶等形式存在[5]。一般情况下，污染物含量依赖于粒径大小，颗粒越细，越具有毒性效应[16]，因此Fairley等认为，pm2.5适于作为颗粒物质引起的风险评估[17]。
另外，重金属通过自然作用和人类活动进入大气圈，它们主要以分子或颗粒物形式通过大气圈进行大规模的迁移[18]。在英国城市区域内Cd的大气沉降速率为3.9～29.6g/hm2·a，郊区为2.6～19g/hm2·a[7]。所以，城市区域内的表层土壤和路边尘土是大气沉降污染的有效指示物。
3.3城市环境质量标准的建立
城市环境质量标准是城市环境污染评价、城市环境监测、保证大众身心健康的重要依据，环境质量标准的建立，依赖于大量的调查资料、科学的工作方法和实验结果。上已述及，城市环境地球化学调查的指示物包括表土、降尘、大气颗粒物等，不同的指示物应有各自的限度值。2000年，世界卫生组织制定了大气质量标准，如pb，Cd的大气质量标准分别为500，5ng/m3(wHo，2000)。作为城市环境污染重要指示物的尘埃及表土等介质中的污染限度值还没有统一的标准。
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城市土壤环境篇4
关键词：景观生态环境修复；废弃物；再利用
在当下经济和技术的双重推动下，城市化进程开始加速。尽管人民生活越来越便利快捷，但是生活环境的质量却在高科技和经济飞速发展的影响之下越来越差。针对这一问题，城市规划部门开始构思如何提高整个城市的环境质量，提高人们的整体生活质量。在这样的需求之下，城市中出现了景观生态环境。但同时，新的问题又随之出现。在进行景观生态环境修复时，需要对城市内的垃圾废弃物进行清理，但由于废弃物的数量庞大，给清洁工作带来了极大的困难，并且需要花费大量的资金和调用大量的工人。同时，极有可能导致其他区域环境的污染。这就要求相关部门针对这一问题采取一些措施来解决废弃物的问题，首选的措施就是再利用。
1改善城市植物生长的条件
在大自然中自行生长的植物，需要阳光、水资源、土壤、温度等一些因素。而在城市的发展过程中，这些因素几乎都可以受到人工控制和人工调整。尤其是水、土壤等植物生长所必须的因素。因此，可以在一些受损的环境中采取一些必要的措施，控制整个区域内一些植被的生长过程，从而使受损的环境逐渐恢复。并且还可以在控制的过程中可以通过人为的调理和控制，改变植物的整个生长趋势，从而具有修复特色的环境景观。
1.1利用废弃物来减轻自然环境中风和水带来的侵蚀。
针对生态环境修复最关键的环节就是要减少土壤的流失，减轻风和水对其的侵蚀。在这一个过程中，所采取的关键措施就是降低城市中的风速和改变地表水流的方向和速度，坚实土壤的厚度和紧密程度，从而提高土壤抵抗侵蚀的能力。利用一些废弃建筑物可以临时构建减少风蚀和水蚀的力度，在地表土壤的表面铺设一些石块、木屑等细碎物品保护土壤内部水分的涵养能力，增强土壤抵御水蚀和风蚀的能力。
1.2利用废弃物来重铸植物生长的简单环境。
例如将废弃的木头插在春天接受撒种的空土地上，木头能够起到保护土壤水土环境以及土壤内部养分的能力，约在植物生长期结束之后，木板两侧植被生长一定十分的旺盛。还可以将旧木头屑洒在土壤表面，加强土壤的粘合能力，增强土壤的湿度，减少种子流失的情况，从而保证植被生长率。这些简单的例子足以向我们表明木头等废弃物在环境修复过程中所起到的至关重要的作用。都可以将植物生长的微环境加以调整和改变，能够保证植物不受到挤压、水蚀和风蚀等自然灾害的影响，为城市一些植物提供必要的生存环境。
1.3加固土壤帮助植物生长。
这一手段主要用于建立在丘陵或者山丘之上的城市建设过程中，针对一些容易流失的土壤层，可以采用一些废弃物来加固土体，从而为植被的生长提供一个良好的环境。废弃轮胎以及一些不用的工土布就可以帮助山体进行土壤固定，主要是因为轮胎和工土布的粗糙表面来增强相互之间的摩擦力，从而减小土壤下滑的能力。这在南京的一处恢复工程中得到广泛的使用，利用铁丝将轮胎等废弃物固定，而后采用一些回填的方式完成整个恢复工程。这样不仅让整个山体的植被得到很快的回复，同时还减少了山体发生各种流失甚至对人的生存环境产生威胁的程度。
2修复生态中的土壤
传统针对土壤修复的方式方法成本高、需要大量的人力，并且见效慢，效果不明显。而随着科学技术不断发展，现在所采用的方式更强调可持续发扎。主要是采用调节剂或者利用特殊的介质来实现土壤的修复。但仍然存在的一个突出问题就是，调节剂和特殊的介质的成本也高。因此，采用废弃物来修复生态中的土壤，不仅可以降低修复成本，还能够提高整个修复的时间和效果。
2.1将废弃物作为调节剂去改良土壤。
可根据待修复土壤的特性及主要限制因子选择适当、适量的工矿业无机废弃物来改善土壤结构。适量的煤焦渣、砖渣类和粉煤灰废弃物可增加土壤的空隙率与通透性，尤其是电厂的粉煤灰，加入到粘质土中有助于土壤保墒、保温，协调土壤的水、肥、气、热走向，并能增加土壤微量元素含量、改善养分状况，促进植物生长；造纸污泥、城市污水污泥、城市生活垃圾等有机废弃物叫以及植物废弃物(植物在自然或养护过程中产生的乔灌木修剪物、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条以及作物秸秆等)都是良好的土壤调节剂，可增加土壤有机质、有效养分(氮、磷、钾)、微量元素(钙、镁、铁等)。
2.2废弃物可当做固定剂来固定土壤。
废弃物可以作为化学固定剂，通过俘获和固定受污染土壤中重金属离子的方式整治环境。根据污染物的不同，修复土壤所采用的废弃物也不同。污染物消除土壤中的重金属、正离子、非金属物质或腐蚀性污染物质，可加入秸秆、家禽粪便等有机废弃物和建筑污泥等无机废弃物；要治理酸性土壤中的重金属，可以加入粉状或溶液形式的石灰，通过提高土壤pH值来促进土体颗粒对重金属的吸附，进而降低重金属的生物有效性。作用和菌类的吸食消解能力消除有害物质叫。把废弃物作为固定剂生态修复表层污染为轻度的土壤效果明显，且成本低，只是实施技术较为复杂。
2.3利用生物自身的功能将废弃物用于修复过程中。
部分废弃物可在短时间内迅速增加土壤生物的数量。生物及其代谢过程或产物可以富集或消除环境中的污染物(可使其浓度降至环境标准规定的安全浓度之下)。因此，可利用废弃物营造出一种适合于特定生物生长的环境来实现生态修复受损环境的目的。粉煤灰与污泥配施可增加土壤有机物质含量，为微生物繁衍提供有利环境及营养物质，而微生物的活动又能进一步解决场地土壤贫瘩和肥力流失问题，从而扭转植物生长不良的状态。将污泥和秸秆按适当比例混合后进行预堆肥处理，然后加入蚯蚓，通过蚯蚓的消化吸收可使污泥pH、有机碳和病原菌含量显著降低，碱解氮、速效磷、速效钾含量升高，发芽指数可达80%以上。但是需要注意的是堆肥点饲养场要远离游憩活动频繁的景观空间，以免蠕虫影响人们的兴致。
结束语
以修复生态学为背景提出利用废弃物生态修复景观环境目的是利用废弃物来改变受损环境中的不利因素，以此阻比生态系统退化，进而为动植物的繁衍提供有利条件，使受损的生态系统向目标生态系统演替，实现其长期自我维持。利用废弃物的环境生态修复有着短期效果不明显的劣势，也有着工艺简单、成本低、环境效益好的优点，只要将利用废弃物的环境生态修复与景观的营建设计结合，就可以弥补生态修复时间较长的不足。为了促进现代景观生态恢复设计的内容，可综合运用多种艺术设计形式与手段，以修复生态学为背景的景观环境设计必将魅力无限。
参考文献
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城市土壤环境篇5
关键词：园林植物；城市环境；生态环境
abstract:thispaperintroducestheplantinanurbanenvironmentvulnerabletolight,temperature,soil,aironsomefactors,intheconstructionofartificialplantcommunitiesshouldbepaidattentionto.
Keywords:gardenplants;theurbanenvironment;ecologicalenvironment
中图分类号：K928.73文献标识码：a文章编号：
园林植物群落是城市中人工营造的植物群落。这种植物群落受城市生境的影响很大，同时与人为的“设计”或植物配植有密切的关系。下面用自然植物群落的理论来分析园林植物群落。
所谓生境是指植物生长的环境类型。自然植物群落生长的环境类型，如海拔高度、地形位置等，而城市园林植物群落生长的环境类型，如道路边、建筑的不同侧面等。园林植物生活于已经长期人为改变了的城市里，其赖以生存的外部环境条件与自然界相比发生了变化，这些对园林植物的生活造成巨大的影响。可从以下几个方面阐述园林植物群落的生境条件及其特点。
1．光照
城市环境的光照条件，既有与广阔的大自然相似的一面，即来自太阳的直接辐射，又有不相同的一面，不同之处在于城市环境中的光照条件受到了人为的影响。除了大型公共绿地的光照条件接近自然状况外，在城区内或各种单位内部绿地的光照条件由于受到高大建筑等的影响差异很大。归纳起来大概有以下一些类型：
(1)建筑的不同方位由于建筑遮挡了阳光，其不同方位的光照强度不同，对光照强度有不同生态适应性的植物在建筑的不同方位生长状况不同。在建筑密集区域，光照强度还受幢间距的影响。进行植物配植时应充分考虑建筑方位造成的光照因子的变化。
建筑的东侧：早晨有阳光照射，接近中午时即处于建筑的阴影内。
建筑的南侧：阳光充足，几乎全天有光照。
建筑的西侧：上午无直射光，午后才有阳光直射，墙面辐射强烈，夏季光照极强。
建筑的北侧：夏季早晚有短时间的光照，冬季几乎均为散射光。
(2)高架路下由于架空路面的遮荫，除了早晚有斜阳照射外，光照时间很短，这种光照状况在南北走向的道路比东西走向的道路要稍好些。我国杭州在高架路下多种植八角金盘、洒金东瀛珊瑚和吉祥草等乡土植物，但除八角金盘生长较好外，其他植物生长均不十分理想，这除了光照的作用外，水分也是重要影响因素。
(3)城市街道两侧城市街道两侧的光照条件可能有点极端，由于建筑具有一定的高度，路面宽度有限，早晚各有一段时间没有直射光，通常日照时间比较短；但光照强度却比较强，尤其是在夏季的中午或午后，除了有阳光直射外，更有建筑的外墙，特别是玻璃幕墙的强烈反光，使街道上的光照强度进一步增强。这样的光照强度除了强阳性植物外，对其他植物多少会有不良影响。
2．温度
城市的温度环境与自然环境有很大的差异。主要表现为热岛效应。所谓热岛效应是指城市整体和局部温度高于周围地区的现象。热岛效应不仅表现为整个城市与周边地区相比温度偏高，还表现为局部温度过高。热岛效应是由于城市人口密度大、建筑密集、能源消耗大以及绿地率较低而有硬化下垫层等原因所致。一般情况下，现代城市平均气温要比周边地区高2℃左右，而有的城市的气温则更高。热岛效应与城市大小成正比，与风速成反比。城市局部地段，如繁华街道上或高楼密集区等，在中午及午后甚至会出现暂时的40～50℃高温，甚至更高的气温。这种温度条件对植物正常生长会造成很大的影响。对于一些耐热性差的植物可能就难以生长了。
城市热岛效应会随着城市绿地率提高，城市生态环境的改善而减弱，植物生长的温度条件会朝着有利于植物生长的方向发展。
3．水分
城市的水分环境与自然的水分环境也有很大的差异。一方面，由于地势和土质的原因，局部差异较大，有的可能是山体的延伸，地势比较高燥，有的原来可能是水田，地下水位比较高。另一方面，尤其是在城区内，大量的土地因为地面硬化处理而造成透水性和透气性减弱，给植物根系生长和伸展带来诸多不利。而园林植物都有其各自对土壤水分的适应性，同种植物在城市的不同局部由于土壤水分的差异而生长情况有很大的差异。
另外，城市的空气湿度与自然环境相比也有很大的不同，通常空气相对湿度要比自然环境的空气湿度小，会对植物的生长带来不利的影响，如杜鹃、山茶等园林植物在城市中的生长情况就要比在自然环境中的来得差。
对于这些状况，随着城市绿化的不断深入，对城市园林植物群落结构的不断重视，会得到一定程度的改善。由于园林植物群落改善城市生态环境的作用的增强，植物的生长环境也会得到进一步的改善。
4．土壤
城市土壤环境与自然土壤环境有很大的差异。城市土壤环境对园林植物生长有较大影响，主要体现在以下几个方面：
(1)地面垫层导致土壤硬化并使土壤与空气隔开城市里很多场合的土壤往往硬化并被铺上各种铺装块，这样的土壤条件使得植物根系伸展阻力增大和呼吸困难，影响植物的正常生长发育。很多情况下，凡是有地面垫层的场所，大乔木也只是留出直径或边长1～1．5m左右的种植池，而其根长至少有几米以上，这不难看出对根系生长的影响。
(2)地下管线限制根系生长城市绿地的浅层土壤中往往分布着大量的各种管道和电缆等，这些管线的存在，对树木根系的伸展造成很大的影响。在道路边缘和建筑边缘可能还会因建设上的要求，有块石的铺垫，更进一步加大对根系伸展的影响。由于这种原因，有些树近似于种在花盆里。
(3)土壤化学性质发生改变有些局部区域的土壤，特别是在道路和建筑边缘的土壤，由于施工时建筑材料的作用，导致原来酸性的土壤碱化甚至盐碱化。这样的土壤对园林植物的正常生长发育会造成明显的不利影响，特别是对于那些较典型的酸性土植物的影响尤其明显。如桂花、山茶和杜鹃等常用园林植物，由于土壤化学性质改变而生长不良的现象时有发生。
另外，有些局部区域以填土抬高地面，如果使用以深层土壤或水田土壤，俗称“生土”，由于土壤未充分氧化而呈还原态，有机质含量低而缺乏团粒结构等原因，对植物的正常生长影响也比较大。
5．空气
城市空气受到工业和交通工具排放的有害气体的污染，这与未遭空气污染的森林环境相比，对植物正常生长发育的毒害作用非常明显。一些对空气污染比较敏感的植物如果应用于这样的城市环境中，往往会表现出生长不良，严重的甚至无法成活。因此，在城市绿化的植物配植中要多选用抗污染性强的或比较强的植物，特别是乡土植物。
城市土壤环境篇6
关键词:城市环境;地球化学调查;生态评价;污染指示物
自上世纪60年代系列公害事件发生后,环境问题已成为倍受各国关注的国际性的重大问题。作为人口高度密集的城市区域,其环境状况早已引起世界上许多国家的高度重视,在过去的几十年里,一些地球化学研究相继集中在城市区域。目前,城市环境地球化学调查已在世界各地展开,如亚洲的香港[1];欧洲的伦敦[2]、柏林市[3],非洲的哈博罗内市[4]。调查的目的在于查明市区的污染水平及郊区的“背景值”,区分鉴定不同的污染源,评价城市环境的生态效应,研究城市环境与人类健康的关系。
1城市环境地球化学调查的技术路线
1.1采样点布置方案
目前,国外的城市环境调查一般在两个区域进行,即郊区和城区。在郊区的调查一是为了确定城区的背景值,论文二是获得城-郊地理变化区域内元素分布的地球化学变化梯度。如lind等在瑞典的斯德哥尔摩市调查土壤重金属的含量时,以城市最繁华地带为中心,分带布置样点,带距为0～3km,3～9km和>9km[5];birke等在德国柏林市的调查中就包括大范围的郊区区域[3]。通过对比城-郊区的地球化学特征来揭示人类活动对城区地球化学环境状况的影响程度。
为了调查城市不同区域内的环境地球化学状况,研究不同的用地类型对元素分布的影响,分别在城市的不同功能区域分类取样,即:郊区土壤、工业区土壤、居民区土壤、商业区土壤和农业土壤[3-5]。主要采集表层土壤(0～5cm)。在不同类型区域内选择代表性点位取垂向土壤剖面样品。城区的土壤难以实现均匀的网格化取样,一般按公园和绿地的分布随机布置取样点。
1.2采样介质
环境地球化学的采样介质包括土壤、大气、水、水系沉积物、生物样等。但目前城市环境地球化学调查主要集中在土壤、大气颗粒物(或气溶胶)、大气降尘等三种。其中较常用的是采集和分析城市浅层土壤样和降尘样。
在街道两边或高层建筑物顶部收集降尘并结合地面土壤是城市环境地球化学调查的主要方法。如rasmussen等在渥太华市内取居室内灰尘、附近的街道降尘和公园土壤进行比较来研究该市的环境质量[6]。降尘和土壤对比调查,即可查明元素在不同介质中的污染水平,还有助于分析污染物的来源。
2城市环境地球化学的解释与评价
2.1城市环境的地球化学解释
城市环境调查结果的地球化学解释是指对城市环境中重金属元素的分布特征、成因及其来源进行解释,毕业论文研究元素地球化学分布模式、迁移转化规律和机理,建立城市环境地球化学调查成果解释体系。
2.1.1元素来源判别
对城市环境中污染物的来源及成因进行分析判断是城市环境地球化学调查的重要内容。多元统计方法在研究城市环境的物源判断中具有广泛的应用,并以聚类分析和因子分析为主[7-9]。不同来源的元素在因子分析中常常进入不同的主因子或表现为聚类分析中的不同元素组合,根据元素的组合特征来区分元素的来源。如manta等在意大利的城市土壤中发现了cu、pb、zn人为源的因子组合,而v,ni,mn,co等元素作为自然源进入另一因子,并在聚类分析中组合在一起[8]。
城市环境物源判断的另一重要方法是富集因子(ef)法,它是一种能反映不同地质环境的化学元素比率方法,用代表陆地来源的元素(如al、ti、zr和稀土元素等)和代表海洋源的元素(na)作为参考元素对样品中的元素含量进行标准化,以平抑自然差异对元素含量的影响,在此情况下出现的较高的富集因子值即意味着人为源的存在,这种方法在环境地球化学判断
元素来源及富集程度中具有非常广泛的应用[10-11],特别是在大气颗粒物或气溶胶介质中的应用效果尤为显著。其计算公式为[11]:
ef海(x)=(x/na)气/(x/na)海(1)
ef壳(x)=(x/na)气/(x/na)壳(2)
其中,公式(1)为判断海洋源的计算公式,以na为参考元素;公式(2)为陆地源的计算公式,以al为参考元素。(x/na)气、(x/na)海、(x/na)壳分别代表元素x在大气颗粒物、海水及地壳中的含量。
通常将ef>10作为大气颗粒物的人为源标志。但在粒径为2.5μm的大气颗粒物中,ef>5即为人为源的标志[12]。
2.1.2元素分布类型及成因
在世界范围内的城市土壤中重金属元素含量普遍偏高,但在不同的城市中变化很大,这依赖于城市的历史年代、经济发达程度、硕士论文不同的用地类型、汽油的添加济成分、车辆元件的组成等,在城市环境元素分布及成因的解释中应综合分析以上各种因素。城市交通是产生重金属元素的重要途径之一,如cu通常是汽车剂的组分,而pb曾一度是汽油的防爆剂,可以作为闸垫材料。因此,交通是城市中cu、pb、zn、sb等元素的主要来源。romic等发现,燃烧和道路交通,尤其是轮胎的磨损和消耗是城市区域内cd的主要污染源[7];moller等在大马士革调查时认为交通是表层土壤中cu、pb、zn等重金属元素富集的主要原因[9]。与历史久远的工业化城市相比,相对年轻的城市具有较低的重金属含量,如非洲的哈博罗内市[4]比悠久的重工业城市伦敦[2]、柏林[3]的表层土壤的重金属含量偏低[9],li等发现,城市公园土壤中cu,pb和zn的含量与公园的年龄之间具有明显的相关性[1],即城市历史越长,重金属含量越高。元素在表层土壤中的分布明显依赖于城市用地及工业类型,如birke等[3]在柏林市调查中发现,al,k,si,na,sc和ti主要是自然源,即与母质的组成有关;工业区域倾向于被cu,cd,zn,pb,hg污染;农业区由于大量使用化肥和污泥,富集cd,f,cr,hg,ni,zn和p元素。尽管非洲的哈博罗内市比较年轻,但它的不同区域仍然受cr,co,ni,cu,zn和pb等元素不同程度的污染。如城市中心和工业区的co,cu,pb,zn等元素污染,农业土壤中的cr,ni污染,居民区及工业区的zn污染[4]。
2.2城市环境地球化学评价
2.2.1污染程度评价
将郊区土壤背景值与城市各功能区含量进行比较是了解城市环境污染水平最常用、最直接的方法。如瑞典斯德哥你摩市hg在市中心土壤中的含量是郊区背景值的20倍,pb和zn在市区中的含量也远远高于背景值[5];在柏林老工业区,cu的最大值是背景值的2050倍,cd是1638倍,hg是1780倍[3]。通过同一城市不同功能区内元素含量的对比以及不同城市之间的对比,也常用来评价城市环境的污染水平。
农业土壤与城区内土壤不同,除了农用化学品外,大气沉降、污水灌溉、垃圾填埋场等都会对农田中的重金属积累产生重要影响。对这部分的污染评价,比较有效的评价方法是地质积累指标法(igeo)和富集因子法(ef)。对大气污染物的评价,富集因子法尤为有效。
2.2.2生态效应评价
(1)气溶胶的生态效应评价。大气固体悬浮物的粒径大小具有来源特征,粗粒源于陆地尘埃,而细粒源于燃料的燃烧[13]。颗粒越细,危害越大,极细的颗粒物可通过呼吸进入人体,粒径小于10μm(pm10),尤其是小于<2.5μm(pm2.5)的粒子,会导致哮喘,甚至死亡[14]。因此,生物圈气溶胶中的重金属含量具有高度的生态风险性。
(2)元素生物有效性评价。研究元素生态效应的常规方法是连续偏提取法,在城市环境调查中,也有相关的研究实例,如zhai等调查发现,医学论文由交通引起的人为源的pb主要以有机质吸附和铁-锰氧化物态存在[4];香港和伦敦的路尘中,pb,zn主要以铁锰氧化物相存在,cu主要以有机质吸附态存在[15]。影响降尘中元素有效性的重要因素是降雨的ph值。一般情况下,在较低ph条件下元素易于溶解,alloway等报道其可溶性cd平均为总量(降尘量)的60%[16];这可能是由于人类活动输入的硫和氮的氧化物使雨水酸化。因此,在易出现酸雨的城市区域具有较大的生态风险性。
3城市环境地球化学调查应解决的重点问题
3.1开展城市环境的立体空间调查
目前城市环境地球化学调查主要集中在土壤和大气,缺乏系统的地下水及地表水资料。在城市环境的地球化学元素循环过程中,起源于自然地质作用和人类活动的元素在土壤-大气-水-生物系统内迁移转化,借风力作用进入大气中的元素通过干湿沉降进入土壤和水体。世界各国所进行的城市环境地球化学调查,获得了大量土壤和大气颗粒物等方面的资料,但结合水体和生物样的调查不多。如果采样介质涵盖环境生态系统中的各个环境因子,将有助于综合分析重金属元素在城市环境系统中的迁移转化规律,建立元素在城市环境系统中的循环演化模型。
3.2确定城市环境调查的污染指示物
城市区域内浅层土壤样及农业土壤深、浅层样是目前国际上广泛使用的城市环境调查指示物,但是,以何种粒度的样品作为指示物尚没有统一。birke等在柏林市的土壤调查中分析了<2mm粒度样品[3],职称论文而有的作者用沉积物中<2μm的粘土组分进行污染评价,而用<63μm的泥粒作相态分析[17]。细粒组分含有更多的粘土矿物和有机质,对重金属元素的吸附力强,使重金属元素倾向于在细粒组分中富集[1],所以表层土壤的细粒组分,如<63μm适于作为污染评价的指示物。
其次是大气颗粒物或是气溶胶。由工业排污、燃料燃烧、机动车交通等引起的污染物,多以气态、颗粒物或气溶胶等形式存在[5]。一般情况下,污染物含量依赖于粒径大小,颗粒越细,越具有毒性效应[16],因此fairley等认为,pm2.5适于作为颗粒物质引起的风险评估[17]。
另外,重金属通过自然作用和人类活动进入大气圈,它们主要以分子或颗粒物形式通过大气圈进行大规模的迁移[18]。在英国城市区域内cd的大气沉降速率为3.9～29.6g/hm2·a,郊区为2.6～19g/hm2·a[7]。所以,城市区域内的表层土壤和路边尘土是大气沉降污染的有效指示物。
3.3城市环境质量标准的建立
城市环境质量标准是城市环境污染评价、城市环境监测、保证大众身心健康的重要依据,环境质量标准的建立,依赖于大量的调查资料、科学的工作方法和实验结果。上已述及,城市环境地球化学调查的指示物包括表土、降尘、大气颗粒物等,不同的指示物应有各自的限度值。2000年,世界卫生组织制定了大气质量标准,如pb,cd的大气质量标准分别为500,5ng/m3(who,2000)。作为城市环境污染重要指示物的尘埃及表土等介质中的污染限度值还没有统一的标准。
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城市土壤环境篇7
关键词：城市建设;园林绿化;园林用土;生态改良;合理调配;储备机制
在城市园林绿化的实施过程中,苗木的种类、规格、外形、栽植与后期管理成为我们关注的焦点,而对立基之本的土壤却少有要求或敷衍了事,要么土壤质量差,各种建筑与生活垃圾混杂其中;要么贫瘠,缺少植物生长所需养料;或者土壤合格但深度不足,难以满足植物生长要求,在这种先天不足的情况下,以现有管理制度与管理条件,奢谈通过后期施肥来改良土壤肯定是不现实的。我们也想回填好土,却突然发现,占用无数耕田(具备良好土壤)的城市,竟然到了“无土”可用的地步。
1问题提出的必要性
植物生长不良的现象在城市比比皆是,这其中有植物本身、养护管理和气候等因素的影响,更有土壤的原因。健康茂盛的景观秘诀是良好的土壤质量,通过了解土壤不同类型的肥沃程度,是建设可持续景观的重要开端。植物对土壤的要求,主要体现在深度和理化性能2方面,尽管不同植物对土壤的要求不尽相同,但总体来说,透气透水良好、深厚肥沃的中性土壤适合多数植物的生长。不合格的土壤,抑制了植物长势,增加了植物病虫害的感染率,降低了植物成活率与观赏价值,提高了后期的养护难度和成本,浪费了宝贵的植物资源和城市建设中本已有限的资金,由此影响了植物生态效益与社会效益的充分发挥,更无从谈起城市建设的可持续性发展。城市在发展,园林绿化的标准也要提高,要保证植物生长的良性循环与可持续性,前提之一是提供合适的土壤并为土壤的合理使用创造条件与环境,由此探讨城市园林绿化用土问题就很有必要性,尤其在适合植物生长表层土壤较薄的地区(如合肥)更具有现实意义。
2解决该问题的具体措施
笔者从城市建设的整体性出发,结合园林绿化行业的自身特点,提出以规划设计为源头、调配与改良为核心、辅助相关机制的系统解决方法。
2.1尊重自然,倡导场所的个性化设计 现状场地中丰富的地形地貌是地域的特征,如把环境中这些因子纳入设计视野中,尽量避免对环境大动干戈,也许会使设计本身具有更多魅力和特色,也为设计人员的个性展示创造了条件。因地制宜的设计原则不但使地理文脉得到延续,创造了丰富的城市肌理,也为建设时土壤的合理利用提供了有利的前提条件。合理的规划应是寻求人与生存环境之间的最佳关系。当前社会最显著的特征不是发展的规模,而是完全蔑视自然,忽视地形、表土、气流、水文、森林和植被。我们用推土机思考,用30码的铲土机在规划,不顾现状、视场地为白纸的规划,实际上成了规划者的自我显耀,是对历史的漠视,是对自然的藐视,人类为此已经付出太多的代价,但我们至今似乎还没有完全清醒,就如我们仍然在重蹈别人先污染后治理的旧辙。尊重历史,尊重自然,就是尊重人类自己。没有人类,自然已经存在了几十亿年,而没有自然,人类能生存多久?
2.2合理调配,建立信息共享网络 目前中国多数城市建设处于快速扩张阶段,每年征用大量农田,建设过程中,由于没有采取相应合理措施,缺乏整体性考虑,浪费了大量优质土壤。较可行的办法是在场地“三通一平”前,对优质表土要保存。场地内如有条件且建设需要用土,可就地中转集中存放,待土建完工后回填至绿地内;若场地有限或无需用土,可就近调配至城市区域内需土地点。城市的建设是一个不间断连续过程,理论上多余土壤能在城市区域内有效地利用而不必运到城外,往返运输不但影响正常的城市生活工作秩序,也造成了能源浪费和空气污染。还有一种情况,就是一时无法消化,可集中运输至城市某一指定场所,储备起来,作为城市绿化的调配用土。要实现上述措施,实现土壤的合理利用,必须建立一个信息共享网络,对一个城市的建设有总体地控制与了解,并能统一协调。
2.3生态改良,实施绿化用土储备制度 调配新建设用地的优质土,对于高速发展的城市建设来说是远不能满足需要的,而从农田取土的后果更严重,这种拆东墙补西墙的做法只会使破坏转移化、扩大化。解决城市用土危机的根本出路在于采取多种有效措施改良不合格土壤,并根据城市建设的需要有计划地储备相应的量。
下面几种城市代谢物,如能经过一定措施处理,不但能增加有机质含量,改善土壤的透气透水性,调节保湿性与酸碱性,固定其中危害人类健康的重金属,还能一定程度上实现城市区域生态系统内的物质循环和物质再利用,体现城市发展的可持续性,这也是废物处理的一个既经济又环保的途径。①植物垃圾。每年城市中都会有大量的枯枝落叶等植物垃圾,燃烧会对环境造成污染,最好的办法是让它进入生物循环链,经粉碎机集中粉碎后,可作生态型铺装材料使用,环保节能,也可沤制成有机肥料,掺入土中改良土壤。②淤泥。城市湖面清淤的淤泥和污水厂沉淀淤泥,富含有机质,但直接使用对植物容易造成伤害,可行的办法是经处理后改良用于绿化用土。③粪便。无害化处理后改良土壤。④污水。结合污水的生态化处理,改良贫瘠土壤,使其恢复成具有生产力的土地。⑤生活垃圾。可转化为有机肥改良土壤。
城市储备和改良土壤需要一个较大的场所,可利用城市垃圾处理厂或城市废弃地等,一方面节约了土地资源,同时也可结合园林绿化改变现状场地的脏乱差的面貌。
2.4区别对待,合理使用优质土壤 更换土壤过深,对植物生长当然无害,但不是经济的做法。优质土壤是有限的,不同植物对土壤的要求不一样,乔木、灌木和地被对土壤的深度要求也不一样,要区别对待,有效合理地使用有限资源,达到优化的目的。
2.5配套机制,保证措施的落实 制定有关绿地种植土壤的强制性规定,健全行业主管部门机制机构,充实监理公司园林人才,形成与建筑行业类似的审批监督验收程序,不光有苗木规格质量和栽植规范,也应该强调土壤的要求。另外,由于优质土壤的调配牵涉到建设、园林、交警、市容、环保等多部门,因此要区别于一般的渣土,在手续上和经济上应给予实质性的帮助。
3结语
土壤就如隐蔽在城市地下的基础设施一样,虽然它对绿化的作用表现不那么直接,但丝毫不能削弱它对我们的重要性,植物的后期表现在很大程度上归结于土壤的质量。土壤也是资源,合理利用也是节约型社会的具体体现。让我们从细节做起,从基础性工作做起,不断进步和完善,逐步建立一个成熟而发达的园林行业。
参考文献
城市土壤环境篇8
关键词：城市土壤；重金属污染；土壤环境
中图分类号：X53文献标识码：a
前言
因城市土壤吸收了工业污染源、燃煤污染源及交通污染源等释放的重金属，在一定程度上对人类的健康造成影响，且对地表水及地下水等水生生态系统造成污染，导致水质系统紊乱，所以土壤重金属污染问题在城市土壤研究中占据重要地位。目前，对城市土壤重金属污染采取有效的管理及治理措施是必要的，避免土壤重金属污染导致大气和地下水质量的进一步恶化及循环。
1我国城市土壤重金属污染危害分析
回顾性分析导致城市土壤出现重金属污染问题，其“罪魁祸首”多是由于人类日常活动造成的，如不同工矿企业生产对土壤重金属的额外输入及农业生产活动影响下的土壤重金属输入、交通运输对土壤重金属污染的影响等。自然成土条件也会对土壤重金属污染造成影响，如风力与水力的自然物理、化学迁移过程等带来的影响，又如成本母质的风化过程对土壤重金属本底含量的改变[1]。目前，我国很多大城市的土壤仍旧面临着铅、贡及镉等主要污染元素的继续污染，例如，北京、上海、重庆、广州等，土壤都受到不同程度的重金属污染。随着工业、城市污染的加剧以及农业使用化学药剂的增加，城市重金属污染程度日益严重，有关研究统计，目前我国受铅、镉、砷及铬等重金属污染的耕地及城市环境面积共约2000万hm2，占总耕面积的20%。随着土壤重金属污染面积的扩大，我国大量植物生长受到影响，植株叶片失绿，出现大小不等的棕色斑块，同时，根部的颜色加深，导致根部发育不良，形成珊瑚状根，阻碍植株生长，甚至死亡。此外，大量研究证实，土壤重金属污染影响农业作物的产量与质量，人类通过食用这些农作物产品会对健康及生命造成一定威胁。例如，体内重金属镉含量的增加会导致人类出现高血压，从而引发心脑血管疾病；基于铅属于土壤污染中毒性极高的重金属，临床验证一经进入人体，将难以排出，从而影响身体健康，其能对人的脑细胞造成危害，尤其是处于孕期中的胎儿，其神经系统受到影响，导致新生儿智力低下；再者，重金属砷具有剧毒，人类长期接触少量的砷，会导致身体慢性中毒，是皮肤癌产生的明确因素。
2防治措施与发展展望
2.1综合措施的运用
应对城市土壤重金属污染问题采取必要的措施，现阶段采用物理化学法结合生物修复法的综合措施进行干预。顾名思义，物理化学法即是运用物理、化学的理论知识研究出治理土壤重金属污染的有效方法。基于土壤重金属污染前期，污染具有集中的特点，易采取的方法为电动化学法、物理固化法。通常采用物理化学法治理重金属污染重且面积较小的土壤，过程中能体现物理化学法效果显著且迅速的特点。例如，我国对城市园林土壤重金属污染，采用物理化学法进行干预，减少了园林植株受损的数量。但对于重金属污染面积过大的城市园林不易采用物理化学法，因土壤污染面积过大，致使人力与财力的投入量增加，且易破坏土壤结构，从而降低土壤肥力。利用生物的新陈代谢活动降低土壤重金属的浓度，使土壤的污染环境得到大部分或彻底恢复，这一过程称为生物修复。实践中，生物修复具有效果佳，无二次污染的优点，且能降低投资费用，便于管理，利于操作[2]。随着生物修复在治理污染问题中的技术运用逐渐推进，已纳入土壤污染修复方法中的焦点行列。
2.2发展趋势
现阶段，基于我国土壤重金属污染治理法中的生物修复法尚处于初级阶段，有待于提升其应用价值。就我国领土拥有丰富的植被资源而言，为尽可能保护植被资源，应尽快从植被中选取出能抵抗超量重金属的植物，并从能抵抗超量重金属的植物种类中选取相对应的突变体，从而构建起能抵抗超量重金属的植物数据库，并依次对数据库中的植物进行生理及生化的研究。在研究中，采用先进信息技术GpS加强城市区域土壤重金属镉、铅、砷及铬等含量的空间变异与分布控制研究。同时，对土壤中复合重金属污染中各元素间的作用与关系进行研究，从而不断优化物理化学法。
有关文献表明，我国城市土壤重金属污染治理在未来将会面向以下几方面发展，其发展趋势具有极大突破点。以我国各个城市土壤重金属污染的数据为依据，建立起综合的城市土壤数据库，以便于全面且彻底的开展城市土壤重金属污染的调查，有关内容包括：重金属的种类、含量、分布地段及其来源；着手于我国各个城市土壤中污染物质的含量研究，分析生物效应以及人类健康风险，从而为治理土壤污染问题奠定基础；土壤重金属污染涉及面较广，除影响生物及人类健康之外，对土壤、水质、空气质量及大自然整个生态系统都造成了不可避免的影响。因此，将这一课题纳入研究中是必要的，未来将面向对土壤重金属污染与地表及地下水、空气可吸入颗粒物含量与其性质存在的关系进行研究[3]；不断优化判断重金属污染来源的相关技术；我国区域城市土壤重金属污染研究主要依据的工具是可视化计算机软件（GiS），利用其强大的空间分析功能与空间数据管理功能运用在判断重金属污染源及其分布地段的研究中，同时能对我国区域城市重金属污染的风险评估进行分析。
3结语
综上所述，对土壤生态系统的结构、功能与水、土、气、生等其他生态系统的友好关系进行维护是污染治理的前提。目前，我国土壤重金属污染治理正处于上升阶段，面向深化研究，势必探讨出更有成效的治理方法，使人们的生活及健康得到保障。
参考文献
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城市土壤环境篇9
关键词：绿地土壤；重金属；环境质量评价；长春市
中图分类号：X825文献标识码：a文章编号：0439－8114（2011）12－2421-03
HeavymetalpollutioninGreenSpaceSoilofChaoyangDistrict,ChangchunCity
LiUGang，JinYan－ming，HUHao
（GraduateSchoolofJilinagriculturalUniversity，Changchun130118，China）
abstract：toinvestigatethesoilheavymetalpollutionstatusofseveralimportantfunctionzonesinChaoyangdistrict，Changchuncity，15soilsampleswerecollectedfromcommunity，schools，squares，parksandstreet．analysesonphysicochemicalpropertiesincludingpH，soilorganicmatter，availablen，availablepandavailableKwereconducted．thecontentofheavymetals（Cu，Zn，pb，Cd）insoilsampleswasdeterminedbyatomicadsorptionspectrophotometry．adoptingthesinglefactorindexandnemerowmulti－factorindexmethods，thepollutionindiceswerecalculatedtoassessthepollutionextent．CupollutionindexofsampleareaC1（nanhusquare），e1（Jiefangroad）ande2（Kaiyunstreet）werehigherandthemaximumofthemwere2．03，whichshowedthattheseareaswereinthestatusoflightCupollution．allpollutionfactorsinotherareaswerepotential．theevaluationresultofnemerowsyntheticpollutionindexmethodindicatedthatallsoilinsampleareaswasslightlypolluted．thepollutionsourcesofheavymetalsweremainlylarge－scaleenterprises，thensomeordinaryenterprises．
Keywords：greenlandsoil；heavymetal；evaluationofsoilenvironmentalquality；Changchuncity
长春市是我国重要老工业基地之一，目前基本形成以交通运输设备制造业为主体、门类比较齐全的工业体系。随着社会的不断进步，工业的发展和人口的增加，长春市土壤已受到一定程度的重金属污染［1］。相关研究表明，交通运输、工业排放、市政建设和大气沉降等造成城市绿地土壤重金属的污染越来越严重［2，3］。土壤中的重金属不仅影响和改变城市土壤的生态功能，危害人体健康，而且制约了城市的可持续发展。
由于城市绿地土壤的研究报道较少，且多数是以较大范围的城市和农村土壤相结合进行调查研究，而对城市中单独一个区域还很少有人进行过系统的分类调查。为此，以长春市朝阳区绿地土壤按不同功能区特点进行分区，在功能分区典型的地点进行采样，通过相关的试验和分析，试图了解不同的功能区土壤重金属污染情况、污染特征、污染的空间分异性，为长春市的城市园林绿化和养护提供科学依据。
1材料与方法
1．1样区的选择
样区设置在长春市朝阳区，按功能区划分选择有代表性的土壤，分别为a．小区、B．学校、C．广场、D．公园、e．街路，共采集了150个混合土样，具置见图1。
1．2土样的采集、处理与分析
根据城市土壤特点，选择代表区进行采样，在选定区域上以“S”形选择9个点，在各点取0～20cm土层土样，在塑料薄膜上将各点土壤均匀混合，用四分法逐次弃去多余部分，最后将剩余的1kg左右的平均样品装入样袋，带回实验室。土壤样品经风干、磨细过筛（1.00mm、0．25mm土壤筛），用于测定土壤pH值（电位法）、有机质（重铬酸钾容量法――稀释热法：K2Cr2o7－H2So4）、土壤速效磷（olsen法：0．5mol／LnaHCo3，pH值8．5）、速效钾（1mol／LnH4oac，pH值7．0）、土壤重金属元素Cu、Cd、pb、Zn的浓度（HF－HClo4消煮法）［4］。
2结果与分析
2．1土样理化性质和重金属浓度
城市绿地土壤多为搅动的深层土、建筑垃圾土、回填土等，其土层变异性大，呈现岩性不连续特性，导致不同土层的有机质含量、pH值、容重及与其有关的孔隙度、含水量有显著差异。城市土壤土层排列凌乱，许多土层之间没有发生学上的联系，多为沙石、垃圾和土所组成，有机质含量少［5］。土样理化性质测定结果见表1，重金属浓度比较见图2。
从各土样采集地点的功能区划分来看，e1、e2、e3号街路绿地土壤的pH值、容重较高；D1、D2、D3号公园绿地土壤的孔隙度、含水量、有机质、速效氮、速效磷、速效钾相对较高，这与公园土壤所处的生态环境有一定的关系。
从各土样采集地点的功能区划分来看，e1、e2号街路的Cu、Cd重金属含量都较高，a1、a2号居住小区的土壤含Zn量较高，C1、C2号交通要塞的土壤含pb量较高。
2.2评价方法
土壤污染评价是土壤环境质量现状评价的核心部分，主要包括单项（单因子）污染评价和多项（多因子）污染综合评价［6］。
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2．2．1单项污染分级指数法污染分级标准参考吉林省地质调查院《东北平原长春经济区区域环境地球化学调查与评价》项目报告，以测区土壤地球化学背景为基础，借鉴国家土壤环境质量标准，确定污染分级标准。以测区背景上限为重金属元素累积起始值（Xa），国家土壤环境质量标准的二类标准作为污染起始值（Xc），土壤环境质量标准的三类标准作为重污染起始值（Xp）（表2）。
污染分级指数是指某一污染物影响下的环境污染指数，可以反映出各污染物的污染程度。根据公式（1）计算出的单项污染分级指数，对单项污染程度进行分级。
Ci≤Xa时，pi＝Ci／Xa
Xa＜Ci≤Xc时，pi＝1＋（Ci－Xa）／（Xc－Xa）
Xc＜Ci≤Xp时，pi＝2＋（Ci－Xc）／（Xp－Xc）（1）
Ci≥Xp时，pi＝3＋（Ci－Xp）／（Xp－Xc）
式中，pi为污染分级指数，Ci为土壤中污染物i的实测浓度值，Xa为累积起始值，Xc为污染起始值，Xp为重污染起始值。土壤单项污染指数评价标准见表3。
2．2．2内梅罗综合污染指数法单项污染分级指数法评价长春市土壤重金属污染状况，只能分别了解每种重金属在长春市表层土壤的污染状况。内梅罗综合指数法评价长春市土壤重金属污染状况则可以了解这4种重金属在长春市表层土壤的综合污染状况。
为了突出环境要素中浓度最大的污染物对环境质量的影响，采用内梅罗综合污染指数法对研究区土壤重金属污染进行综合评价［6，7］，计算公式为：
p综＝［（pimax2＋piave2）／2］1／2（2）
式中，p综为内梅罗综合污染指数，pi为单项污染分级指数，计算公式见公式（1），pimax为所有元素污染指数最大值，piave为所有元素污染指数平均值。内梅罗综合污染指数反映了各种污染物对土壤的作用，同时突出了高浓度污染物对土壤环境质量的影响，可按内梅罗综合污染指数划定污染等级，其中土壤污染评价标准见表4。
2．3土壤重金属污染评价
评价方法采用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法。内梅罗综合污染指数全面反映了各污染物对土壤污染的不同程度，同时又突出高浓度对土壤环境质量的影响，因此用来评定和划分土壤质量等级更为客观。评价结果见表5。从表5中的单项污染分级指数可以看出，样区a3、B1、B2、B3的土壤Cd质量等级为清洁，样区C1、e1、e2的土壤已受到Cu的轻污染；其他样点的各项污染因子为潜在污染。从各样区综合污染指数可知，土壤均受到轻度污染，这是由于样区周围没有较大规模的重金属污染企业，而其他污染源的污染也应得到足够重视，如汽车尾气中的pb、居民生活垃圾中的Zn等。e1、e2的绿地土壤如果不进行适当的养护管理，慢慢也会变成重度污染。
对各功能区重金属单项污染平均值进行比较，Cu单项污染的大小顺序为小区＜学校＜公园＜广场＜街路；Zn单项污染的大小顺序为学校＜广场＜街路＜公园＜小区；pb单项污染的大小顺序为小区＜学校＜公园＜广场＜街路；Cd单项污染的大小顺序为学校＜小区＜公园＜广场＜街路；各功能区重金属平均值综合污染进行比较，其大小为学校＜小区＜公园＜广场＜街路。
3结论与讨论
1）长春市朝阳区表层土壤中各重金属元素含量变化范围较大，表明城市表层土壤中重金属元素已在一定程度上受到人为源输入的影响，但与其他开发历史较长的城市相比，长春市城区表层土壤中重金属元素含量总体上较低。
2）分析结果表明，长春市城区表层土壤中不同重金属来源存在着差异，其中Cu、pb和Zn主要来自交通污染；而工业污染和居民生活污染也不容忽视，Cd主要来源于工业源及化肥施用。
3）试验选取具有代表性样区，其结果反映朝阳区目前总体的重金属污染的现状，但还需对多种样品（如土壤样品、大气干湿沉降样品、水样品、植物样品、有机样品等）进行综合分析研究，想要更加准确地反映该区的土壤质量，需要更进一步的详细调查。因此，在进行重金属源解析时应该结合各元素含量的空间分布特征及其周围环境状况进行更加详细的研究。
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城市土壤环境篇10
关键词重庆市；污染土壤；磁化率；频率磁化率
中图分类号p318.4+1文献标识码a文章编号10002537（2014）03001405
土壤的磁化率不仅受控于母岩的性质和土壤的类型[1]，而且与人类活动密不可分，尤其是随着社会发展水平的不断提高，工业生产和交通运输等人类活动排放的磁性颗粒物沉降在土壤中，土壤磁性明显提高.磁化率的不断增加往往伴随着许多有害金属元素的出现[2]，因此人们对污染土壤磁化率的研究越来越重视，同时土壤中的磁化率值与重金属元素含量往往存在高度的相关性，磁化率值在一定的环境条件下可以作为检测重金属元素含量的代用指标[34].
由于磁测方法具有简单、快速、非破坏性的特点，磁测作为土壤和沉积物重金属污染监测的方法已在国内外得到应用[58]，而磁化率和频率磁化率是两个最常用、最重要的环境磁学指标[8].thompson和oldfield的研究指出靠近城市和工业中心地区的土壤磁化率要高于其他地区[1]；Hoffmann等通过测定高速公路两侧土壤的磁化率来确定交通污染的分布范围[9].近年来，国内有关学者对污染土壤的磁化率指标作了大量的研究.旺罗等研究污染土壤的磁化率特征，发现其磁化率大，而频率磁化率小，污染表土的频率磁化率与磁化率呈负相关[10]；李晓庆等对城市土壤污染的磁学监测研究表明工业区土壤磁化异常增值[11]；琚宜太等对福建三明地区某钢铁厂和火电厂的土壤样品进行了系统磁学研究，发现污染表土中磁性矿物有磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿；且其平均粒度较粗，明显大于成土作用产生的磁性颗粒；粗粒的磁性矿物是污染的主要磁性组合[12]；夏敦胜等对城市表土磁学特征和重金属污染的研究表明，城市表土磁学特征以低矫顽力亚铁磁性矿物为主导，且磁化率高于背景值[1315]；卢升高等发现杭州城区土壤的磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，磁性矿物以假单畴―多畴（pSD―mD）颗粒存在，粒度明显大于成土过程形成的磁性颗粒[16].综上所述，不同地区的城市表土和污染土壤都具有共同的磁学特征：磁化率高于背景值，而频率磁化率小，磁性矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，且粒度明显大于自然成土过程形成的磁性颗粒，粗粒的磁性矿物是污染的主要磁性组合.
重庆市作为我国的中心城市、老重工业基地，其发展过程中产生污染是不可避免的.如何快速识别污染土壤，在重庆市还没有较为系统的研究.本文通过对重庆市不同类型污染土壤剖面的土壤磁化率和频率磁化率进行对比分析，提出了重庆市污染土壤的磁化率识别标志.
重庆市位于中国内陆西南部，地跨105°11′―110°11′e、28°10′―32°13′n之间的青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，属亚热带季风性湿润气候，年平均气温18℃左右.黑石子填埋厂位于重庆市江北区，负责处理江北区、渝北区、北部新区及渝中区的生活垃圾；铁山坪森林公园是重庆近郊的主要天然公园之一，位于市主城区东部；农化集团位于重庆市沙坪坝区井口镇经济桥，始建于1952年，以生产化学农药为主.
1实验和材料方法
样品主要采自重庆市江北区和沙坪坝区两个不同污染地区的土壤表土、剖面和森林公园土壤剖面的样品，样品剖面的具体描述是：
（1）黑石子垃圾填埋厂剖面：采样主要针对填埋厂外的排水小河沟，在其上、中、下游各采一个剖面，分别记为LJCpm1、LJCpm2、LJCpm3，并在中游垂直小河沟以10m间隔采表土样，记为LJCBt，共采表土样9个，pm1样7个、pm2样14个、pm3样7个；
（2）森林公园剖面：采自江北区铁山坪森林公园剖面，记为tSpGY，共20个，处理过程中损失剖面最上层土样6个，现有土样14个；
（3）农化集团土样：采集重庆农化集团厂区内土壤剖面，记为nHJt，共17个，其0～20cm为黄褐色粘土层，20cm～55cm为黑色的沙壤土，55cm以下为黑色的粘土层，并采集炉渣堆积区炉渣表土5个.
所有土壤样品磁化率测试在西南大学地理科学学院实验室完成，土壤样品自然风干，磨碎后过2mm筛，用卡帕桥多频各向异性磁化率仪（mFK1Fa）进行低频（976Hz）和高频（15616Hz）磁化率（分别用χlf和χhf表示）测试，换算成质量磁化率.频率磁化率（χfd）的换算公式为：
χfd=（χlf-χhf）/χlf×100%.（1）
其中，χlf为低频磁化率，χhf为高频磁化率[17].
2结果与讨论
3地土壤剖面以及表土的低频磁化率和频率磁化率特征如表1所示.
磁化率为外磁场作用下物质磁化的能力，是指在弱磁场中（01mt）样品的磁化强度与磁场强度之比[17]，它反映了样品中亚铁磁性矿物的富集程度[18].5个剖面相比，农化集团的χlf平均值最大，依次是pm1、铁山坪公园剖面、pm2、pm3，而所有样品中炉渣的χlf最大，垃圾场表土其次.剖面的χlf变化大多是最大值位于剖面的中上层土壤中.χlf变化幅度最大的是农化集团剖面，其他剖面变化幅度相对较小；垃圾场3个剖面变化趋势都不相同，且变化较为剧烈.从图1中可以看出，农化集团剖面χlf值呈现两头小、中间大的的趋势，且剖面中层土壤磁化率（χlf）出现急剧增大的趋势，最大值也是位于中间层土壤，而频率磁化率（χfd）最大值在表层土壤；黑石子垃圾场3个剖面中，pm1土壤磁化率的变化趋势是0～5cm深度时增大，5～25cm逐渐减小，而25cm以下则急剧增大.pm3的变化趋势则跟pm1的基本相反；然而，pm2的则跟其他两个剖面的变化完全不同，0～5cm其磁化率值呈现增大趋势，5cm以下则呈现逐渐减小的趋势，到了底层其变化的幅度很小.表土样品的磁化率值随着与小河沟距离的增大而增大，尤其是50m距离之后，χlf值急剧增大；铁山坪森林公园剖面的变化跟pm2较相似，但其值变化较pm2复杂，总体上呈现为小幅度波动的减小.垃圾场剖面、表层土χlf的急剧增大，可能是大量的污染物沉积于表层土壤，磁性颗粒积聚引起的.虽然pm2与铁山坪的变化基本相似，但是铁山坪剖面出现波动变化，而pm2则是较单一的变化，可能是由于铁山坪剖面的扰动因素较为复杂，从而导致其磁化率的波动变化.农化集团剖面在20～55cm黑色沙壤层出现的急剧变化则是由于土壤受农化工业生产污染积淀的影响，大量的外来强磁性颗粒进入到了土壤中.从χlf平均值来看，垃圾场上、中、下游的3个剖面，其值从上游往下游减小，即从上游往下游方向，进入土壤中的外来磁性颗粒逐渐减少.说明从上游到下游的污染程度逐渐减轻，流水对污染有稀释作用.χfd指示了样品中超顺磁（Sp）和细粘滞性（FV）颗粒的相对重要性[1920]，根据Dearing提出的应用χfd来估算Sp颗粒的模式，χfd≤3%的样品基本没有Sp颗粒，χfd在3%～10%的样品，Sp和粗粒颗粒同时存在[21].黑石子垃圾场3个剖面、农化集团剖面以及垃圾场表土中，χfd平均值都小于10%，说明样品中Sp颗粒含量比较少，Sp颗粒对χlf的贡献很小，磁性颗粒以粗颗粒为主，粗颗粒是样品χlf的主导因素.铁山坪森林公园剖面中χlf较大，χfd也较大，说明其样品中含有相当数量的Sp颗粒；炉渣样品的χlf平均值大于500×10-11m3/g，说明炉渣样品中含有相当数量的磁性物质，χfd>10%，说明样品中存在较多的Sp颗粒.
3结论
通过对重庆市两个不同类型污染地区以及一个公园剖面和表土磁化率的综合分析，得出以下结论：
（1）重庆市污染土壤的磁化特征为：研究区土壤磁化率值差异很大，剖面样品中，χlf平均值变化范围为21.452×10-11～60.685×10-11m3/g，农化集团剖面的χlf最大，铁山坪第三，垃圾场3个剖面的χlf是从上游往下游减小，而表土的χlf平均值为61.688×10-11～544.442×10-11m3/g.黑石子垃圾场3个剖面、农化集团剖面以及垃圾场表土中，χfd平均值都小于10%，说明样品中Sp颗粒很少，磁性颗粒以粗颗粒为主，样品中χlf的变化主要来源于人为的污染物质的积累；炉渣和铁山坪样品中，χfd>10%，说明样品中存在较多的Sp颗粒.
（2）研究区剖面χlf与χfd呈负相关关系，其中tSpGY、pm1、pm2负相关性显著，pm3、nHJt呈较弱的负相关性.样品的χlf与χfd也呈负相关关系，这与前人的研究结果相符，说明样品中χlf的变化主要来源于人为的污染.其中tSpGY的χlf的变化可能不完全是由污染造成的，而是在人为和自然的相互作用下导致的.
（3）通过分析重庆市污染土壤磁化率特征并与前人研究结论对比，说明磁化率与频率磁化率是识别土壤污染的有效手段，为有效识别监测土壤环境污染提供了一种简单易行的方法.
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