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上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 摘要 对上海市宝山区表土的重金属累积和磁学特征进行了研究。结果表明：宝山 区表土重金属累积现象较普遍，其中以p b 、z n 、c d 的污染较严重，平均含量分别 为1 1 8 5 m g k g 、2 2 8 6 m g k g 、0 5 6 m g k g ，是上海土壤背景值5 6 、3 0 、2 8 倍。宝 山区表土重金属累积呈现明显的空间分布规律：工业区地表，如淞南、大场等地， 多种重金属污染很严重，z n 、c r 、c d 、p b 、c u 的平均含量分别高达4 0 7 6 m g k g 、 3 1 9 0 m g k g 、0 7 5 m g k g 、1 0 1 ，2 m g k g 、7 6 2 m g k g ：路边土壤p b 的累积较显著，平 均含量为1 8 0 2m g k g ：远郊农业土壤重金属累积相对较轻。宝山区表土磁化率( 斯) 增强明显，平均值为1 4 8 1 0 4 m 3 k g ，显著高于成土母质背景值( 2 9 1 9 8 1 0 。8 m 3 b 1 ) 。尤其是工业区表土：。艚强尤为显著，平均值达n 2 6 8 x1 0 。8 m 3 l ( g ；路 边土壤和居民区土壤f i 曾强也很明显，平均值分别为1 4 3 1 0 坷m 3 k g n l l 2 1 0 “m 3 k g ；但远郊农用土壤：c i f 平均值为3 9 1 0 一m 3 k g ，基本接近上海土壤背景值。 宝山区表土的x f a 普遍小于4 ，基本不含风化成土过程中形成的超细顺磁( s p ) ； 其累积的磁性颗粒粒径较粗，主要是人为活动产生的多畴( m d ) 和稳定单畴 ( s s d ) 。进一步研究表明，工业区表土磁性颗粒中重金属元素显著富集，c u 、c d 、 c r 、z n 、p b 、n i 、f e 在磁性颗粒中的含量分别为原样的3 9 、2 3 、4 0 、2 0 、2 4 、 3 6 、9 2 倍。宝山区表土姐与重金属含量间存在着密切的关系：工业区土壤? c l 占 重金属z n 、m n 、c u 、p b 、c d 、f e 的含量相关系数分别为0 6 9 7 、0 5 9 2 、0 6 9 9 、0 6 8 8 、 0 5 1 9 、0 4 6 4 ，呈极显著相关性；路边土壤) 1 卤重金属z n 、c r 、m n 、c u 、p b 、c d 也存在极显著相关性：只有远郊农用土壤的j 1 占重金属含量的相关性不显著。这 表明用磁学方法，可以敏感地监测工业城市土壤的重金属污染。利用磁学方法监 测土壤污染具有简捷、快速、对样品无破损等优点；但应用该方法监测土壤污染 时，正确地区分土壤磁信号的自然成因和人为成因十分关键。 关键词：上海宝山区；城市土壤：重金属：磁化率 v 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 a b s t r a c t h e a v ym e t a la c c u m u l a t i o na n dm a g n e t i cp r o p e r t i e so ft h eu r b a ns o i l s i nb a o s h a n d i s t r i c t ，s h a n g h a i ，h a v eb e e ns t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t et h a t t h eu r b a nt o p s o i li n b a o s h a nd i s t r i c ti sc o m m o n l yr i c hi nh e a v ym e t a l s ，a m o n gw h i c h ，p b ，z na n dc da r e m o s ts e v e r e l yp o l l u t e d t h ea v e r a g ev a l u e so fp b z na n dc di nt h et o p s o i la r e118 5 m g k g ，2 2 8 6m g k ga n do 5 6 m g k g ，r e s p e c t i v e l y , w h i c ha r e5 6 ，3 0a n d2 8t i m e st h e b a c k g r o u n dv a l u e si ns h a n g h a is o i l s p a t i a lv a r i a t i o no fh e a v ym e t a la c c u m u l a t i o ni n t h eu r b a nt o p s o i li sa l s oo b s e r v e d ：h e a v ym e t a lc o n t e n t si nt 1 1 et o p s o i lo ft h ei n d u s t r i a l s i t e s ，s u c ha ss o n g n a na n dd a c h a n gt o w n se t c ，a r et h en i g h e s t ，w i t hz n ，c r , c d ，p b a n dc uo f4 0 7 6m g k g ，3 1 9 0m k g ，o 7 5m g k g ，1 0 1 2m g k ga n d7 6 2 m g k go n a v e r a g e r e s p e c t i v e l y ；p bi ss i g n i f i c a n t l ya c c u m u l a t e di nt h er o a d s i d et o p s o i l ，w i t ht h e a v e r a g eo f18 0 2 m g k g ；b u th e a v ym e t a l si nt h es u b u r b a na g r i c u l t u r a ls o i la r en o t s i g n i f i c a n t l ya c c u m u l a t e d t h em a g n e t i ce n h a n c e m e n to ft h et o p s o i li nb a o s h a n d i s t r i c ti sa l s oo b s e r v e d ，w i t hm a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t y ( f ) o fl4 8xl0 4 m k go n a v e r a g e ，w h i c hi ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h eb a c k g r o t m dv a l u eo fs h a n g h a is o i l ( 2 9 1 9 8x1 0 - 8 m 3 kg i ) t h em a g n e t i ce n h a n c e m e n ti nt h ei n d u s t r i a lt o p s o i li se v e nm o r e s i g n i f i c a n t ，w i t ht h ea v e r a g ej ( 1 fo f2 6 8 1 0 - 8 m k g ；a n d ) c i fi n t h er o a d s i d ea n d r e s i d e n t i a lt o p s o i li sa l s os i g n i f i c a n t l ye n h a n c e d w i t ht h ea v e r a g e so f1 4 3 1 0 “m k g a n d l l 2 x 1 0 8 m 3 k g ，r e s p e c t i v e l y ；b u t t h ea v e r a g e m i n t h es u b u r b a na g r i c l u t u r a ls o i l i s o n l y3 9x10 - 8 m k g ，w h i c hi sn o ts os i g n i f i c a n t l ye n h a n c e d 7 f a v a l u e si nt h et o p s o i l o fb a o s h a nd i s t r i c ta r em o s t l yl e s s t h a l l4 w h i c hi m p l i e st h es o i lc o n t a i n sn o p e d o g e n i cs u p e r p a r a m a g n e t i c ( s p ) g r a i n s a n di sd o m i n a t e db ya n t h r o p o g e n i c m u l t i d o m a i n ( m d ) a n ds t a b l es i n g l ed o m a i n ( s s d ) g r a i n s t h ef u r t h e rs t u d yi n d i c a t e s t h a tt h em a g n e t i cg r a i n si nt h et y p i c a lu r b a nt o p s o i la r eh i g h l yr i c hi nh e a v ym e t a l s ，i n w h i c h ，c u ，c d ，c r , z n ，p b ，n ia n df ev a l a e sa r e3 9 ，2 3 ，4 0 ，2 0 ，2 4 ，3 6 ，9 2t i m e st h e v a l u e si nt h eo r i g i n a ls o i ls a m p l e s ，r e s p e c t i v e l y ac l o s er e l a t i o n s h i pb e t w e e n ；o fa n d h e a v ym e t a lc o n t e n ti nt h et o p s o i li sf o u n d 如fv a l u e si nt h ei n d u s t r i a lt o p s o i la r e e x c e l l e n t l yc o r r e l a t e d 晰mz n ，m n ，c u ，p b ，c da n df e ，w i t ht h ec o e f f i c i e n t s ( r ) o f 0 6 9 7 ，0 5 9 2 ，0 6 9 9 ，0 6 8 8 ，0 5l9a n d0 4 6 4 ，r e s p e c t i v e l y ；t h o s ei nt h er o a d s i d et o p s o i l a r ea l s os i g n i f i c a n t l yc o r r e l a t e d 、v i t i lz n c r m n ，c u ，p ba n dc d ；b u tt h ec o r r e l a t i o n b e t w e e n 钠fa n dh e a v ym e t a l si nt h ea g r i c u l t u r a ls o l ld o e sn o tr e a c ht h es i g n i f i c a n tl e v e l i ts u g g e s t st h em a g n e t i cm e t h o di sap o t e n t i a lw a yf o rm o n i t o r i n gu r b a n i n d u s t r i a ls o i l p o l l u t i o n c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lg e o c h e m i c a lm e t h o d s ，t h em a g n e t i ct e c h n i q u e s a r e n o n d e s t r u c t i v e ，r a p i d a n d c h e a p h o w e v e r , c o r r e c t l yd i s t i n g u i s h i n g t h e a n t h r o p o g e n i cm a g n e t i cs i g n a l sf r o m t h en a t u r a lo r l ei sn e c e s s a r yw h e nu s et h e m a g n e t i cm e t h o df o rm o n i t o r i n gs o i lp o l l u t i o n k e y w o r d s ：b a o s h a nd i s t r i c to fs h a n g h a i ，u r b a nt o p s o i l ，h e a v ym e t a l ，m a g n e t i c s u s c e p t i b i l i t y ( ) 1 f ) v i 上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交 论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名： 一导师签名： 铆附 期：尘兰：! ， i i 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 第一章文献综述 城市化已是世界性的普遍现象，是社会进步的标志。表1 为1 9 5 0 2 0 3 0 年 世界城市化趋势。城市化进程的不断加快对我国经济的持续稳定发展和人民生活 水平的稳步提高具有重要意义。但随着城市化的不断提高，一系列社会和生态环 境问题相继出现，而且这些问题正在成为制约城市发展的巨大障碍。城市、城市 化、城市问题已成为地理学、社会学、城市规划、经济学等多门学科的热点问题 之一 ij 。城市土壤( u r b a ns o i l s ) 是城市生态系统的重要组成部分。城市化过程中大 规模的工程建设、交通运输、污染物排放，尤其是不当的土地利用和管理等，都 可能严重影响城市土壤环境质量。1 9 9 8 年在法国召开的第1 6 届土壤大会上设立 了城市及城郊土壤工作组( w o r k i n gg r o u po r ls o i l si nu r b a n ，i n d u s t r i a l ，t r a f f i ca n d m i n i n ga r e a s ，w g s u i t m a ) ：2 0 0 0 年第一届国际城市、工业、交通和矿区土壤 学术研讨会在德国艾森召开 2 1 ：在美国，建筑师、城市景观设计师和土壤学家们 正倡议将土壤作为城市规划的关注点，并将土壤的健康状况( s o i lh e a l t h ) 作为衡量 城市生态系统健康和城市社会生活质量的指槲1 1 。城市土壤研究在世界范围内正 在兴起和深化，有些问题逐渐得到明确，但总体而言尚处于起步阶段。 在城市土壤质量所面临的所有问题中，重金属污染显得愈来愈突出。重金属 ( 比重5 0 9 c m 3 的金属) 因自身的特点( 诸如：污染范围广，持续时间长；不易 在生物的物质循环和能量交换中分解从而在体内积累并缓慢致癌等) ，决定了其在 污染和危害环境中的特殊地位。重金属按照在人体中的作用，可分为必需元素和 有害元素，但不管是哪类元素其含量超过一定范围都会引起中毒。2 0 世纪举世闻 名的“八大公害”事件中，有三件是直接由重金属污染引起【 j 。城市人口集中、 工业发达、交通拥挤，人类活动影响强烈，具有明显的重金属人为累积的特点， 一旦造成污染，对人类的健康威胁很大。认识这些重金属的丰度、形态与土壤理 化性质及周围环境因子的关系，有助于人们更好地利用、保护和修复城市土壤生 态系统。总得来说，进行城市土壤重金属污染研究是一项十分紧迫的工作。 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属祟积的关系研究 表l1 9 5 0 2 0 3 0 年世界城市化趋势【4 】 t a b l e1e x p e c t e dm e n do f t h ew o r l du r b a n i z a t i o n f r o m1 9 5 0 2 0 3 0 ? 年劈 1 9 5 0 1 9 7 0 1 9 9 02 0 1 02 0 3 0 指标 世界总人口( 百万人)2 5 0 13 6 9 35 2 4 66 8 9 18 3 7 2 城市人口( 百万人)7 5 01 3 5 72 2 8 03 5 8 65 1 1 7 城市化水平( )2 9 73 6 74 3 25 26 l1 城市人口年增长率( ) 3 0 12 7 12 6 421 1 1 5 5 1 1 城市土壤 1 1 1 城市土壤的概念 城市土壤是一类何种性质的土壤目前尚无准确的定义。最先提出城市土壤定 义的是b o c k h e i m 【5 j ，他认为城市土壤是具有人为、非农业作用形成的，由于土地 的混合、填满或污染而形成的厚度大于或等于5 0 c m 的层次的城区或郊区土壤。 c r a u l 【6 】修改了b o c k h e i m 的城市土壤定义，将城市土壤定义为：在城区或城郊区域， 具有一个非农业、人为的，由土地表面的混合、填满或污染而产生的厚度大于5 0 c m 表层的一类土壤物质。s t r o g a n o v a 等 7 】在b o c k h e i m 定义的基础上，将城市土壤定 义为：具有由城市产生的物质的混合、填充、埋藏和污染而形成的，厚度大于5 0 a m 人为土表层的土壤。以上城市土壤定义表明，不同学者基本认同b o c k h e i m 的定义， 他们从分布区域、人为作用方式和强度等方面给城市土壤下了定义。 章家恩、徐琪【4 1 认为，城市土壤是在原有自然土壤的基础上，处于长期的城 市地貌、气候、水文与污染的城市环境背景下，经多次直接或间接的人为扰动或 组装起来的具有高度时空变异性而现实利用价值较低的一类特殊的人为土壤。虽 然它出自于自然土壤或半自然土壤，但在成土环境、成土过程、剖面发育形态、 及物质组成与养分循环途径等方面均与自然土壤和农业土壤有着较大的区别。而 且，某些城市土壤往往可能完全脱离原有自然土壤的基本属性而变得“面目全非”。 笔者认为以上对城市土壤的定义，比较狭义。如完全按照这些定义，则对那 些深受城市化影响的特殊土壤的归类就显得比较困难。如被建筑物包围的“巴掌” 大的农用地、处在郊区的但周围有工业区的农业土壤等等。这些土壤深受人为活 动的影响，是城市生态系统的一个重要组成部分，应该把这些土壤也划归为城市 土壤来研究。 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 1 1 2 城市化进程对城市土壤的影响 城市土壤是城市生态系统的重要组成部分，是城市绿色植物的生长介质和养 分的供应者，是土壤微生物的栖息地和能量的来源，是城市污染物的汇集地和净 化器。城市化是人类活动影响下自然生态系统向人工生态系统的急剧变化形式， 它会引起一系列生态环境条件的改变。城市化对土壤资源的数量和质量产生深刻 的影响包括：土壤地表封闭引起的土壤生态功能彻底消失，土壤物理性质恶化， 土壤形态学特征短程变异增加而总体多样性降低，土壤污染加剧，土壤养分富集 等多方面。城市化过程中土地利用变化对土壤产生一系列生态环境效应，如养分 径流输出增加，热缓冲能力下降，污染转移危险性上升等 8 】。随着农业土壤向非 生产性用地转移的力度与规模不断加大，大面积土壤地表被永久密闭，使其彻底 失去了原有的生产力和生态功能；能源的集中消费及污染物的集中释放，使土壤 资源环境与生态系统遭受巨大影响1 9 】( 图1 ) 。 图1 城市化过程中土壤功能演变及其环境生态效应研 f i g 1 s o i lf u n c t i o ne v o l v e m e n ta n de n v i r o n m e n t a le c o l o g i c a le f f e c td u r i n gu r b a n i z a t i o n 1 1 3 城市土壤的特性 城市土壤是经过人类活动的长期干扰或直接“组装”，并在城市的特殊背景下 发育起来的土壤。与自然土壤相比，城市土壤既继承了原有自然土壤的某些特征， 又有其独特的成土环境与成土过程，表现出特殊的理化性质、养分循环过程以及 土壤生物学特征( 表2 ) 。 圭海大学硕士拳健沧文上海城市壤磁瞧堙强与重金端鬃积弱关系母 究 袭2 城市土壤与自然土壤之比较【1 0 1 、 城市壤 鑫然壤 高温、多雨、少风、低湿干燥、多基本与自然气候带的 气候环蟪 云、多污染、多放射、少太阳辐射特征相吻合 易形戏地表径漉、嚣承下渗少、通具较好的壤遂透性 承文坟嚣 透往差 秘捺拳眭能 植物种类与数量单一贫乏、稀疏； 具多样性的上覆植被 植被与生物 土壤生物少 和土壤生物 组戒多撂且多交、沙簸、秸粒、矿筑藏多样、毽较麓均 物质组藏 物、有枫餍发人为附加秘辞，有理亿性糍、人为附加伤少，大多是团 差的片状戏块状结构粒结构 人为成土过程( 加搬运、堆积、填自然成土j 蹬程、人为熟 成土过程 充、混台等) 为主、鑫然簸主过程为辕讫过程 无正常或完整的自然剖面分异特其明显的土壤剖亟分 剖面结构特征 征、结构紧室 异特征，结构发育较好 养分贫癀、养分循环速率与效率养分较为丰富，养分循 葬分特摄 酝，大多入工整耱鞲速率与效率稳对较裹 城市土壤爨人为活动的影响强烈，其形成和性质与所处的自然环境没有必然 貔联系，本震上是一类撬动入受瑟残。狳塞蒸壤物矮努，城枣主壤包含大量 的人为物质，这些物质决定或影响着城市土壤的物理、化学、生物举特性和污染 状况【l “。归纳起来，城市土壤主要有以下特征： l 时，表示土壤受到污染，且p i 值越大， 则污染越严重。 ( 2 ) 内梅罗污染综合指数法： 为全面反映各重金属元素对土壤的不同作用，突出高浓度重金属元素对环境 质量的影响，采用内梅罗综合污染指数法。 p j 综和= ( p u 。a x 2 + p i j 。2 ) 2 ” 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 式中：p j 综和为第j 个监测点的质量综合指数；p u 。8 x 为第j 个监测点i 污染物 所有单项污染指数中的最大值；p u 。，。为第j 个监测点i 污染物所有单项污染指数的 平均值。 当p j 综和 3 时，表示土壤受到重度污染；2 p j 综和3 ，表示土壤受到中度污 染：1 p j 综和2 ，表示土壤受到重度污染；0 7 c u m n v n i ，c r ；重金属在土壤中的解吸能力：v c o p b ；污染叠加重金 属的来源主要为公路机动车辆燃料和轮胎中所含的微量重金属。可见路边土壤重 金属的累积，特别是p b 元素的累积，与汽车尾气排放、轮胎摩擦产生的颗粒沉降 有关。 居民区土壤也以p b 的污染较严重( 见表9 ) ，平均值为1 1 5 2 m g k g 。这主要 是由于居民区一般与商业区混合交叉，交通运输比较集中；另外可能还与居民日 常生活废弃物中含p b 较多有关，如电池、涂料、电缆保护膜、锡箔纸等生活用品 中都含有p b 。如g j 一7 位于与逸仙高架很近的逸仙小区内的绿化地，其p b 含量达 到1 5 8 9m g k g 。而d c 一1 6 ，y h i v 一5 ，y h w 一9 分别位于行知花园小区、宝山新村、宝 山二村内的绿化地，无明显的污染源，但其p b 含量也分别达到了1 0 9 2m g k g 、 9 6 2m g k g 、9 6 9m g k g 。对杭州市居民区的研究表明1 9 ，杭州市居民小区土壤 含c u 、p b 和z n 含量随居民小区形成时间的增加而增加，燃煤、垃圾、油漆等对 居民区土壤中重金属c u 、p b 和z n 含量影响很大。 菜地土壤则呈现两种不同的情况。远郊农用土壤( 罗泾) 的重金属累积相对 较轻，如样点l j 一6 ，其z n 、c u 、p b 、c d 的含量分别为8 9 3m g k g 、3 7 8m g k g 、 5 3 2m g k g 、0 0 6m g k g ；样点l j 一7 ，其z n 、c u 、p b 、c d 的含量分别为1 0 8 1m g k g 、 3 5 8m g k g 、5 4 3m g k g 、0 0 8m g k g ，均接近背景值。罗泾镇位于宝山区最北 上海大学硕士学位论文 上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 端，受城市化影响相对较弱，企业分布较少，土壤重金属累积相对较轻。而不少 近郊农用土壤的污染较为严重，如样点d c 一5 位于宝山城市工业区内，其z n 、c u 、 p b 、c d 的含量分别为2 2 8 2 m g k g 、8 5 9 m g k g 、9 5 5 m g k g 和0 7 4 m g k g ；样点d c c l o 位于上海环球氧化铁颜料厂附近，其z n 、c u 、p b 、c d 的含量分别为8 9 8 3 m g k g 、 7 3 5 m g k g 、1 0 1 5 m g k g 和0 7 8 m g k g 。随着城市化步伐的加快，不少菜地已被工 业区、居民区和交通线切割和包围，这些菜地易受工业“三废”，生活垃圾和交通 等影响，重金属污染明显。 表9 上海市宝山区典型样点土壤重金属含量 t a b l e9h e a v ym e t a lc o n t e n t si nt h et y p i c a ls i t e so f b a o s h a nd i s t r i c t ，s h a n g h a i 工业区土壤d c 一5 d c 1 0 s n 一3 s n - 9 马路绿地土d c 3 壤 g j 5 l d 1 5 y h ，1 l 居民区土壤 农用土壤 d c - 1 6 y h w - 9 y h w 5 宝山工业区附近的菜地 上海环球氧化铁颜料厂 后面的菜地 2 2 8 2 1 3 i 16 8 35 7 7 58 5 9 9 5 5 8 9 8 38 5 47 4 45 3 5 67 3 51 0 l ，5 上钢一厂外 2 8 0 86 7 6 06 9 31 1 2 0 08 9 81 6 9 0 上海硫酸厂外花坛内 2 3 8 5 43 7 5 05 6 32 2 8 0 02 2 6 82 1 7 5 祁连山路旁绿化地 5 3 4 87 7 46 9 87 3 6 13 5 4 41 4 0 1 逸仙路高架下绿化地5 0 0 7 1 2 5 16 6 56 9 1 11 0 6 31 4 4 3 沪太路旁的绿化地 3 0 0 18 0 15 5 85 8 3 44 3 46 9 95 襄罱耄高架a 2 下绿s 陀，s 。s s 。s1 1 0 1 2 ，驼a ，s e ， 与逸仙高架很近的逸仙 小区内绿化地 行知花园小区内绿化地 宝山二村内绿化地，无明 显污染源 宝山新村内绿化地，无明 显污染源 1 8 5 87 8 4 4 4 98 2 2 7 1 2 7 06 1 85 1 85 2 4 4 7 7 75 7 24 8 8 5 2 5 0 1 15 07 5 25 8 5 5 3 8 2 5 9 ，41 5 8 9 3 6 11 0 9 2 2 0 09 69 2 6 29 6 2 0 7 4 o 7 8 0 6 3 1 4 l 0 3 3 0 6 9 05 7 04 1 0 4 7 0 4 0 o 15 0 4 8 g c s 嚣? 或凳；? i 妻；翟蓼蔬菜 ，：。 s a as s 。s z s。z ，s e ，。z ， l d 1联杨路西边的苗圃 1 1 9 95 8 84 4 ，45 0 7 63 8 66 8 6 o ，2 2 l j 7远郊菜地8 9 3 8 2 54 3 57 2 1 83 7 85 3 2 o0 6 l j 6 远郊菜地 1 0 8 17 2 55 7 9 7 1 3 83 5 85 4 30 0 8 3 8 ( n = 8 ) 圭查盔堂燮垡堡塞 圭童塑立圭堡壁垡塑塑复重鱼星墨堡塑羞墨塑塞 总的来说，宝山区不同土地利用方式表土重金属累积分异明显，工业区污染最 为严重，且多为多种重金属的复合污染；路边土壤、居民区土壤主要以p b 污染为 主；远郊农用土壤重金属的累积较轻微但不少近郊蔬菜地重金属污染明显。 3 1 3 宝山区表土重金属累积的空间分布规律 对宝山区表土的重金属含量进行了数值统计分析和空间分布图谱分析。表j 0 是上海宝山区各区域表土重金属的平均含量；图7 是宝山区表土重金属含量的空 间分布特征图。 表1 0 上海宝山区不同区域表土重金属含量 t a b l e1 0h e a v ym e t a l sc o n t e n t si nt h ed i f f e r e n ta d m i n i s t r a t i v ea r e a so f b a o s h a n d i s t r i c t s h a n g h a i 庙通泗 居民商业 ( n = 9 ) 顾村农业 ( n = 1 2 ) 罗店农业 ( n = 1 7 ) 杨行 ( n = 1 1 ) m i n a v e r a g e c v _ ( ) m a x m i n a v e r a g e c v ( 嘲 m a x m i n a v e r a g e c v ( ) m a x m i n a v e r a g e c v ( ) 1 0 6 | 2 2 4 6 8 5 7 3 3 9 9 1 2 1 9 2 2 0 8 4 0 3 2 4 1 9 6 4 1 5 4 3 4 l 1 1 6 3 7 1 1 6 2 2 2 7 2 1 1 0 5 7 2 4 2 9 7 8 15 2 5 2 7 1 5 1 1 7 76 3 6 6 6 04 9 6 7 7 45 6 9 2 08 8 3 97 2 5 5 3 34 5 0 6 4 75 6 8 1 31 6 1 2 9 77 0 1 5 0 83 6 t 8 6 9 45 2 9 2 61 7 4 9 0 1 6 15 0 1 7 8 5 6 0 5 0 0 4 6 2 3 3 1 6 1 1 8 i 7 3 7 1 ，9 6 1 48 3 4 9 3 8 4 4 0 4 ，8 5 8 5 2 2 5 3 1 - 3 5 7 6 4 5 1 1 7 3 3 3 8 5 6 6 5 0 1 5 0 1 2 9 7 5 4 7 6 6 1 8 1 3 3 2 3 5 0 6 6 8 6 1 70 0 6 1 0 0 0 0 2 8 3 48 4 3 9 9 ，20 7 2 9 3 4 0 0 9 1 4 63 03 1 6 7 7 1 1 1 2 80 1 7 5 8 5 0 0 3 7 6 5 0 0 9 2 3 4 8 6 9 9 5 6 8 2 1 2 8 0 1 9 1 0 5 00 4 0 1 8 1 2 3 工业m a x 6 0 2 31 8 3 5 7 4 81 1 7 8 5 1 4 2 41 5 6 70 8 4 m i n 1 1 9 35 7 6 4 8 75 3 542 5 36 8 8 0 1 2 a v e r a g e 1 9 8 99 2 1 5 9 36 9 3 6 4 7 69 8 5o 3 4 3 9 续上表 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 上海宝山区表土重金属累积存在明显的区域性分异。大场镇、淞南镇工业分 布密集，其中有颜料厂、钢铁厂、煤气厂、合金厂、冶炼厂等等，工业活动( 如 化工合成，金属冶炼，钢铁制造，燃料燃烧等) 较频繁。d c 一1 0 样点位于大场镇陈 太路上的环球氧化铁颜料厂附近，旁边有一条发黑发臭的水沟，土壤颜色呈红黄 色，分析后发现其z n 含量高达8 9 8 3 m g k g ，将近国家二级标准的3 倍。可见环球氧 化铁颜料厂未处理排放的废气、废水对这片土壤产生了明显的影响。工业污染“大 户”吴淞工业区年降尘量达到了2 2 t k m 2 ，降尘污染指数一直处于中高级别，使周 边地区的重金属含量普遍增高。工业粉尘排放量占全市排放量7 6 的宝山区来讲 9 4 】，尘污染不容忽视。李德禄等人对上海吴淞地区的大气溶胶( p m i o ) 进行主 成分分析后指出该地区钢铁工业污染特别严重，其他污染源如堆场、化工、燃油、 燃煤也应该引起高度重视。经调查，吴淞工业区中的冶金钢铁工业有上海钢铁一 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 厂、上海钢铁五厂、新沪钢铁厂、沪昌特钢、铁合金厂等；化工工业有吴淞化工 厂、上海硫酸厂、勤工化工厂等，这些工厂的日常生产活动是该地区重金属污染 主要原因。如s n 一3 、s n 一4 、s n 一7 、s n 一9 、s n l o 、s n 一1 6 等样点的重金属含量都很 高：8 n 一3 位于上钢厂外，z n 、p b 、c d 的含量分别为2 8 0 8m g k g 、1 6 9 0m g k g 、 0 5 9m g k g ，是上海土壤背景值的3 7 、7 9 、4 4 倍；s n 一4 位于铁合金厂附近，对 面是一个加油站，其z n 、p b 含量为3 8 3 1m g k g 、1 5 8 0m g k g 是上海土壤背景值 的5 1 和7 4 倍：s n 一7 位于吴淞化工厂附近，其z n 含量为6 1 2 2m g k g ，是上海土壤 背景值的8 1 倍；s n 一9 位于上海硫酸厂附近，其z n 、c u 、p b 、c d 含量分别为2 3 8 5 4 m g k g 、2 2 6 8m g k g 、2 1 7 5m g k g 和l _ 3 7m g k g ，是上海土壤背景值的3 1 5 、9 7 、 1 0 2 、l o 3 倍；s n 一1 0 位于海光金属冶炼厂附近，其z n 、c u 、p b 含量为5 0 6 6m g k g 、 2 2 3 5m g k g 、2 1 7 5m g k g ，是上海土壤背景值的6 7 、9 5 、1 0 2 倍。 高镜镇、友海吴、庙通泗则以居民区、商业区为主，人类活动比较密集，交 通运输、生活垃圾是导致p b 、z n 累积较明显的主要原因。如样点y h w 一7 位于海滨一 村内，其p b 含量高达2 5 3 5 8 m g k g ，z n 含量高达2 4 2 5 9 m g k g 。该小区建于8 0 年代， 位于交通主干道同济路( 接逸仙路高架) 旁，从监测点望过去能直接看到高架： 该绿化地多年没有翻动，表层土p b 含量如此之高，汽车尾气颗粒沉降物的逐年累 积是主要原因。样点g j 一6 亦位于居民区内，现代小区与以前的村落相混杂，比较 幽静，没有明显的工业与交通污染源，对其分析后发现c d 的含量高达0 5 1 m g k g ， z n 的含量高达3 3 1 m g k g ，究其原因可能与居民生活垃圾、生活废水的排放有关。 而罗泾、顾村、罗店等镇以发展农业为主，有大片的蔬菜基地和苗圃，污染相对 较轻：但也有个别样点，由于施用过垃圾肥、污泥等，致使其重金属含量明显偏 高。如样点l d - 8 ，在罗店新镇规划区旁的- 4 , 块菜地，曾施用垃圾肥，土中有大 量的砖瓦以及塑料薄膜等杂物，其土壤p b 、z n 含量为7 1 3 m g k g $ 1 4 5 5 m g k g ，分 别是上海土壤背景值的3 3 和1 9 倍。l j 一1 、l j 一2 、l j 一5 、l j 一6 、l j 一8 等样点是远 郊农业区土壤的代表，这些样点的重金属的累积不明显，z n 、c r 、p b 、c d 、c u 的 含量接近全国土壤和上海土壤背景值。 总的来说，宝山区各镇重金属污染不尽相同，污染状况取决于该区所扮演的 功能角色，以工业为主的区域污染相对较重，如大场、淞南等镇；以农业为主的 区域则相对较轻，如罗泾、顾村、罗店等镇；以居民和商业为主的区域，其主要 上海大学硕士学位论文上海城市士壤磁性增强与重金属累积的关系研究 的污染源是生活垃圾，与人居密度有直接联系。 图7 宝山区表土重金属含量空间分布图 f i g 7d i s t r i b u t i o no f h e a v ym e t a l si nt h et o p s o i li nb a o s h a nd i s t r i c t ，s h a n g h a i 4 2 上海大学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 采用k r i g i n g 最优内插法得到了宝山区表土6 7 p b 、z n 、c d 、c u 的含量空间分布 图( 图7 ) 。从图中直接可以看出重金属污染相对较轻的区域有罗泾镇、顾村镇、 月浦镇；而污染较严重的集中在南部。特别是在淞南镇与庙通泗的交接处，p b 、 z n 、c u 的累积比较明显，这与数值分析得出的结论相同。从p b 、c d 、c u 的图谱中 可以看到，在罗店镇中心有一块重金属含量较高的区域。位于该区域中l d 一5 ，z n 、 p b 、c d 的含量分别高达到1 1 6 3 7m g k g 、2 2 8 6 m g k g 、3 0 9 m g k g 。该区域主要位 于罗店公园周围的绿化带上，由于曾施过污泥，重金属含量增高。此外，吴新民【9 6 】 等用灰色系统理论方法对南京城市土壤重金属污染的影响因子进行了灰色关联度 分析，认为重金属累积的主要影响因子是距工业区的距离。将z n 的图谱与图1 进行 比较发现，吴淞工业区、宝山城市工业园区、宝山钢铁有限公司附近都出现含z n 量较高区域。张金屯等1 9 7 】沿纽约市“市区一郊区一农区”1 4 0k m 生态样带，对土 壤的重金属含量进行分析后发现重金属离子总量、重金属离子多样性等随着距市 中心的距离的增加而降低，土壤重金属离子格局与人口密度、城市土地利用率、 机动车密度等关系十分密切。宝山区的重金属含量分布状况也出现类似情况，四 个图谱显示离市中心更近的南部区域重金属含量相对较高，特别是c d 图谱南北差 异尤其明显；近郊表土的重金属累积高于远郊，向外扩张式的城市化进程是引起 了这个地域差异的原因。从以上分析可以看出，交通运输主要干道和工业区的分 布及城镇地理位置( 即离市中心的距离) ，是影响宝山区表土中重金属含量空间分 异的主要因素。 3 1 4 宝山区表土重金属污染评价 以国家土壤环境质量标准中的二级标准限值为评价标准，用单项污染指 数法和内梅罗环境质量指数法对宝山区城市表土进行重金属污染评价，评价结果 见附表二。 按照国家绿色食品发展中心推荐的评价方法，当重金属元素的单因子污染指 数大于1 时表明该土壤已经受到该元素的污染。在1 2 7 个表土样中，有2 5 个样点 的z n 单因子指数大于1 ，占总数的1 9 7 ；有1 3 个样点的c r 单因子指数大于1 ， 占总数的1 0 2 ；有9 7 个样点的n i 单因子指数大于1 ，占总数的7 6 4 ：有1 3 上海犬学硕士学位论文上海城市土壤磁性增强与重金属累积的关系研究 个样点的c u 单因子指数大于l ，占总数的l o 2 ；有3 个样点的p b 单因子指数大 于1 ，占总数的2 4 ；有4 8 个样点的c d 单因子指数大于l ，占总数的3 7 8 。可 以看出，多数样点的重金属含量低于国家土壤环境质量标准中的二级标准限 值，说明土壤对重金属污染仍有一定的环境容量；但与上海背景值比较，重金属 累积情况仍不容乐观。比如p b 含量只有3 个样点的值大于国家二级标准限制 3 0 0 m g k g ，但与上海背景值的2 1 3m g k g 相比，p b 的污染已经相当普遍和严重( 具 体见m u l l e r 指数) 。 从内梅罗环境质量指数来看，在1 2 7 个样点中，达到重污染级的