（生态学专业论文）上海城市土壤重金属污染调查及评价研究——以世博区域为例.pdf

论文摘要 随着改革开放的不断深化和城市化进程的不断加速，工业特别是以制造业为 主的重工业得到了非常快速的发展。这些人类活动在让社会得到发展的同时，不 断地向城市的土壤中输送了各种大量的金属元素，在很大程度上造成了土壤重金 属的污染。城市土壤中的重金属不仅会带来环境的污染，同时通过扬尘、地表径 流和食物链的富集等多种渠道威胁着人类的健康和生态系统的安全。本文对重金 属污染的类别、途径、特点和其污染所造成的影响，以及污染的主要来源和国内 外的研究情况进行了概述和归纳。 本次研究选取了正在改建中的2 0 1 0 年上海世博会规划区共计5 2 8 k m 2 的地 区作为研究得主要对象，同时在上海市周边的不同区域作为对比区域。对于主要 研究区域世博地区，通过g i s 软件编程，按照每个网格尺寸2 0 0 m 2 0 0 m 的规格 划定栅格，最后结合实地考察，布设1 6 4 个样点进行采样，对于城郊地区，选取 了位于南汇、崇明和九段沙三地共计1 4 个样点进行对照研究。测定了样品的p h 值、有机质含量及a s ，c d ，c u ，n i ，p b 和z n 等六种重金属元素的含量，并对照国家 土壤环境质量标准对每个样点的土壤环境质量进行了分级。研究还利用e x c e l 和 s p s s 等统计软件对数据进行了统计和归纳，研究了各样点的重金属元素含量的 变化、空间分布、单因子质量指数、内梅罗综合指数和潜在生态危害指数并进行 了评价，研究结果如下： 1 、研究区域的土壤受到了一定程度的碱性污染；土壤有机质平均含量较高。 2 、研究区域土壤表层6 种重金属平均含量均超过上海市背景值，且受到了 不同程度的人为干扰；大部分样点的土壤在国家i i i 类土壤的标准以下。 6 种重金属按土壤环境质量从低到高排列的顺序是 n i c d z n p b c u a s ；按生态风险程度由轻到重依次为 z n a s c u n i p b c d 。在金属元素的相关性方面：c u 与z n 、a s 与n i 的含量呈显著相关，c u 与m n 、p b ，z n 与p b 、a s 、n i 的含量呈极显著相 关，这表明不同金属的污染情况虽然有一定联系，但也不完全同源。 3 、对于六种金属元素的空间分异研究结果表明：虽然各元素间存在一定差 异，但基本趋势为浦钢、港机重工及江南造船厂这几个以工业为主的地 区高于南码头、半淞园路、白莲泾等一些受到部分工业影响或存在一些 小工业的混合区域，其他区域的情况相对好一些。 4 、综合评价：内梅罗指数计算统计结果显示，接近2 3 的样点处于中度及以 上污染程度。潜在生态危害指数评价计算统计结果表明，大部分样点的 潜在生态危害程度较重。 5 、城市化对重金属污染影响的研究结果显示，随着城市化程度的深入及工 业的发展程度的增加，土壤中的重金属含量有上升的趋势，同时潜在的 生态危害程度也会加剧。 根据本次研究的结果并结合其他学者的研究成果，本文建议对世博园区内处 于重工业区域的内，不适宜栽种植物或潜在生态危害系数高于6 0 0 的样点所在的 表层土壤采用工程去除法进行更新置换。对其他样点污染程度尚不算太严重的表 层土壤，利用植物修复技术进行修复。同时，对上海及类似的其他城市的土壤重 金属污染长期防治提出了一定的远期综合措施。 关键词：城市表层土壤；重金属；i c p a e s ；城市化 a b s t r a c t w i t ht h ed e e p e n i n g0 ft h e0 p e n i n gu pa n dn e f o n l lp 0 i i c y jt h eu r b a n i z a t i o ni s s p e e d i n gw h e ni n d u s t 吖e s p e c i a yh e a v yi n d u s t 吖o fm a n u f a c t ur - n g a i s o a c h i e v e d r a p i d a d v a n c e w h et h eh u m a na c t i v i t j e se n a b i et h es o c i a i d e v e i o p m e n t ，t h e ya i s oe x p o r tai a r g ea m o u n t0 fm a n yk i n d s0 fh e a v ym e t a i i n t ot h es 0 w h i c hi nai a r g ee ) ( t e n tc a u s e st h es o i ie n v i r o n m e n tp 0 u t i o na s w e a se n d a n g e r st h et h eh e a i t h0 fp e o p i ea n ds a f b t yo fe c o s y s t e mt h r o u g h d u s t ，gr i d u n dn j n 0 仟a n de nr c h m e n tw j t h i nt h ef o o dc h a i n i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，i n a d d i t i o nt 0t h et y p e s ，w a y s ，c h a 陷c t e r i s t i c so r i g i n sa n di m p a c t so fh e a v ym e t a l p o u t i o na r ed i s c u s s e da sw e a st h es t a t u sq u oo ft h er e s e a 九：hh o m ea n d a b r o a d i nt h er e s e a r c h ，t h es h a n g h a i2 0 10e x p op i a n n i n gs i t e ，w h i c hi sn o wu n d e r r e c 0 n s t r u c t i o n ，w a ss e i e c t e da st h em a j o ra r e af o rs t u dy - a tt h em e a n w h | e ， s e v e r a la r | e a si nt h es u r b u r b ss u r 九) u n d i n gs h a n g h a jw e r ea i s os e l e c t e da st h e p a r a i i e i a r e a s a sf o rt h em a j o ra r e ae x p op i a n n i n g s t e ， g r i d s w e r e d e m a r c a t e du t i i i z i n gg i sp r o g r a m m i n ga c c 0 r d j n gt 02 0 0 m 2 0 0 me a c h t h e f i n a in u m b e ro fgr i d sw a sd e f i n e d16 4a f t e rf i e i dr e s e a r c hw a sc o n d u c t e di nt h e a r e a o nt h eo t l l e rh a n d ，14s a m p i e sw e r ei o c a t e di nn a n h u i ，c h o n g m i n ga n d j i u d u a n s h ar 。e s p e c t i v e d u n n gt h er e s e a r c h ，p h ，o r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta n d c o n t e n t sf o rs i h e a v ym e t a ie i e m e n t si n c i u d i n ga s ，c d ，c u ，n i ，p ba n dz n w e r em e a s u r e da n dt h e nc i a s s i f i e da c c o r d i n gt ot h en a t i o n a is t a n d a r d so fs 0 e n v i r o n m e n tq u a i i t y s t a t i s t i cs o f t v v a r e si i k ee x c e la n ds p s sw e r ea i s ou s e d f o rd a t as t a t i s t i c si nor i j e rt 0r e s e a r c ha n da s s e s st 1 1 ev a i n 暑n t so fd i 仟e r e n t h e a v ym e t a ic o n t e n t s ，s p a c ed i s t r i b u t i o n ， s i n g i e f a c t o rq u a i - t yl n d e x ( s i ) ， n e m e r r o wc o m p l e xi n d e x ( n i ) a n d p o t e n t i a ie c o l o g j c a ir s ki n d e x ( r i ) t h e r e s e a r c hc o n c i u s i o n sa r e s t e da sb e l o w ： v 1 t h es o i li nt h er e s e a r c ha r e ai sa i k a l e s c e n t i yp 0 u t e dw h et h eo r g a n i c m a t t e rc o n t e n ti sr e i a t i v e i yh i g h 2 a t h e6a v e 陷g eh e a v ym e t a ic o n t e n t sa r e h i g h e rt h a ns h a n g h a i b a c k g r o u n d i e v e la n da td i 仟b r e n te ) ( t e n t sa f f e c t e d b yh u m a n c a u s e d d i s t u r b a n c e ；s o i nm 0 s ts a m p i i n gp o i n t sa r ep 0 0 rt h a nt h es t a n d a r df b r i i e v e is o i i t h e6h a v e ym e t a i sc o u i db es o n e db e i o wa c c o r d i n gt 0d i 仟e r e n t g u i d e i i n e sr e s p e c t i v e i y a c c 0 r d i n g t 0t h es o e n v i r o n m e n t q u a t y ： n i c d z n p b c u a s ： a c c o r d i n g t 0t h e e c 0 i o g i c a i r s k ： z n a s c u n i z n p b 的特征。【7 】汕头市电子垃 圾环境污染典型区域土壤中的铜、铅、锌、镉、铬、镍、砷和汞的分布特征显示， 超标金属依次为：n i 超标2 6 - 3 ，c u 超标1 8 6 ，h g 超标7 6 ，a s 超标o 8 5 土壤重金属污染综合指数在o 3 2 6 0 8 之间，均1 2 6 ，受污染土壤占3 9 1 ，其中 重度污染为7 2 ，中度污染为l o 9 ，轻度污染为2 1 o 嗍。此外，城市生活垃圾 与工业废弃物的堆放及填埋对其附近城市土壤中重金属的含量与形态特征有着 明显的影响，其附近土壤中重金属含量与形态分布特征与垃圾中的重金属含量及 其有效态含量呈明显的正相判9 】。 ( 2 ) 燃煤引起的重金属污染 燃煤释放是土壤重金属重要来源之一，尤其是北方地区，冬季燃煤尘已成为 土壤重金属主要污染来源。虽然近些年城市供暖结构已有很大改善，但仍有一部 分地区为集中污染源，加上过去的燃煤所释放的重金属已经沉降至城市土壤中， 这还将会对城市生态系统、环境及人体健康产生长期效应。王起超等研究得出 1 9 9 5 年中国燃煤排放h g 为3 0 2 9 吨，其中向大气排放量为2 1 3 8 吨【1 0 1 。 ( 3 ) 交通运输引起的重金属污染 机动车尾气既是城市大气的主要污染源，也是公路两侧土壤重金属污染的主 要来源。汽车尾气排放、轮胎添加剂中的重金属元素均可影响到土壤中铅、锌、 铜的含量，且这些元素的积累量都与交通流量有关【1 1 】。汽车汽油、发动机、润滑 油和镀金部分都能燃烧或磨损而释放出p b 、c d 、c u 、z n 等重金属【1 2 1 ，通过对 汽车尾气颗粒物中重金属元素含量分析发现：p b 含量为3 7 ，n i 、c r 、c d 、 m n 含量分别为3 4 5 、2 2 6 、3 2 、2 6 【13 1 。 ( 4 ) 农用物资引起的重金属污染 化肥、农药和地膜是重要的农用物资，对农业生产的发展起着重要的推动作 用，但长期不合理的使用会导致土壤重金属污染。近年来，随着地膜的大面积推 广使用，大量的地膜残片滞留地中，造成土壤的白色污染。同时由于地膜生产过 程中加入了含有镉、铅的热稳定剂，也加重了土壤重金属污染。 ( 5 ) 污水灌溉 第3 页共6 6 页 华东师范人学2 0 0 8 届硕士毕业论文 污水灌溉是灌区农业以及公园、绿化维护的一项常用技术，主要是把污水作 为灌溉水源来利用。由于我国工业迅速发展，工矿企业污水往往未经分流处理而 直接排入下水道与生活污水的混合排放，其中的重金属含量远远超过当地背景 值。重金属随着污水灌溉而进入土壤，以不同的方式被土壤截留固定，从而造成 污灌区土壤重金属h g 、c r 、p b 、c d 等含量逐年增加。例如我国沈阳市张士灌区 镉污染十分突出，污灌面积达4 2 万亩，并有2 0 多年的污灌历史【1 4 1 。除此之外， 江西、广东、广西、湖南、上海和云南等地的冶炼厂周围的农田也有不同程度的 镉污染。同时公园与花园绿化过程中污水、污泥堆肥的广泛使用也明显影响到城 市土壤中的重金属组成与含且【伺。 1 2 2 污染特点 与重金属在大气和水体等其他介质中的污染相比，土壤重金属污染具有如下 特点： ( 1 ) 广泛性 随着工业生产的发展，重金属污染日趋普遍，几乎威胁着每个国家。我 国已有很多城市的郊区和灌区遭到了不同程度的重金属污染【倍侧。另外，世 人皆知的世界十大环境公害事件中就有两件和重金属污染有关( 在日本九州 由汞引发的水俣病事件以及由镉污染造成的日本神东川骨痛病事件) 。 ( 2 ) 不可逆性 进入土壤环境后，在土壤中迁移、转化的同时，污染物与复杂的土壤组 成物质发生一系列吸附、置换、结合作用，其中许多为不可逆过程，污染物 最终形成难溶化合物沉积在土壤中。此外由于重金属很难降解，因此土壤一 旦污染就很难修复【1 9 1 。 ( 3 ) 长期性 多数有机化学污染物质需要一个较长的降解时间，所以，土壤一旦遭到 污染就极难恢复，例如1 9 6 6 年冬至1 9 7 7 年春沈阳一抚顺污水灌溉区发生 的污染，经过十余年的艰苦努力，采用了各种措施，才逐步恢复其部分生产 力【2 m 2 1 1 。 第4 页共6 6 页 上海城市土壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 ( 4 ) 隐蔽性 土大气和水体的污染可由人们的感觉器官感觉到，但土壤污染物在土壤 中的长期积累过程，其后果要通过长期摄食由污染土壤生产的植物产品，才 能被人体或动物的健康状况反映出来。因此有“化学定时炸弹”( c h 锄i c a l t i m eb o m b s ，简称c t b s ) 的说法【2 2 】。 ( 5 ) 复合性 在自然界中，单个重金属污染物构成污染有发生，但更多表现为多种金 属元素同时产生作用，即多种污染物一起形成复合污染，这已经成为近年来 重金属污染研究领域的又一焦点【2 6 】。 1 3 重金属污染的影响 1 3 1 对土壤生态结构和功能稳定性的影响 大多数重金属在土壤中相对稳定，但是大量的重金属进入土壤后，由于重金 属本身无法在生物物质循环和能量交换过程中得到分解，难以从土壤中迁出。不 断的积累逐渐对土壤的理化性质、土壤生物特性和微生物群落结构产生明显不良 的持续影响，进而影响土壤生态结构和功能的稳定。大量研究证明：重金属污染 的土壤，其微生物生物量比正常使用有机粪肥的土壤低得多，且减少了土壤微生 物群落的多样性1 1 。过去中国曾通过核酸快速提取系统提取重金属复合污染农田 的d n a 样本并进行了分析，结果表明，重金属复合污染导致了土壤微生物的基 因损伤，影响了农田土壤生态系统的细菌丰富度，改变了土壤环境的优势菌群， 从而使农田土壤微生物群落结构多样化发生变化，重金属复合污染严重的农田中 土壤d n a 含量较低【2 7 】。重金属对土壤污染程度的进一步加剧，使生物群体生存 受到严重威胁，国土资源的安全受到影响，人类社会的生存和发展也面临着巨大 的挑战。 1 3 2 对植物的影响 吸收到植物体内的重金属能诱导其体内产生某些对酶和代谢具有毒害作用 和不利影响的物质，间接引起植物伤害。如在重金属的胁迫下，有时会引起大量 营养元素如n 、p 、k 的缺乏和其有效性的降低，较高浓度的重金属含量有抑制 植物体对钙、镁等矿物质元素的吸收和转运的能力。在某些重金属胁迫下植物体 第5 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 8 届硕士毕业论文 内产生过氧化氢、乙烯类等物质，使植物体内代谢和酶活性形成负效应，并能够 对其带来直接伤害。如果镉与巯基氨基酸和蛋白质结合，就会引起氨基酸蛋白质 的失活，甚至导致植物的死亡1 2 8 】。在重金属作用下，会引起植物铁含量的下降或 缺乏，导致铁参与生理过程的异常，呈现铁缺乏症状，锌浓度较高时大豆出现叶 片失绿的毒害症状，在铁正常供应条件下叶片也不能复绿。镉金属对植物叶和根 的生长具有明显的抑制作用，如茎和叶中富集的镉量增加，铁、镁、钙和钾等营 养元素的含量会下降，并影响钙离子在植物体内的分配，当镉超过一定浓度后对 叶绿素有破坏作用，并促进抗坏血酸分解，使游离脯氨酸积累，抑制硝酸还原酶 活性。另外，土壤维持较高的镍含量将抑制植物对氮的吸收，外界较高的镉浓度 将引起植株磷浓度变化和吸收量下降，高浓度的铅严重阻碍作物的生理活动【z 9 】。 持续加剧的重金属污染，不仅严重威胁到农产品质量安全，影响生态环境建设， 而且制约了可持续发展战略的实施。 1 3 3 对人体健康的危害 城市土壤重金属对人类的危害途径主要是通过人体直接接触如公园土壤与 游人直接接触、儿童摄取等或风起扬尘被人体直接吸入。对香港和加拿大温哥华 城市室内灰尘的研究表明，居室内灰尘重金属可来源于周边道路和裸露的土壤， 室内灰尘中重金属元素的含量与室外土壤重金属含量有关，其含量可数倍或数十 倍于室外土壤。【3 03 1 】颗粒物来源分析表明，重庆城区道路两侧土壤尘土对大气 中t s p 贡献比重为5 1 5 【3 2 1 ，长春市区大气颗粒物来源中土壤占3 6 7 【3 3 1 。因 此城市土壤的污染物浓度将对长期居住和活动于城区的较固定的人群特别是儿 童产生较大危害。顾文兴在上海市沪太路大场北侧段进行了汽车废气对土壤、蔬 菜的铅污染调查，表明土壤中铅污染程度与距离公路的距离成负相关i n 4 j 。这些都 表明，大气中含污染物的干湿沉降是造成土壤污染的主要原因之一。此外，农药 的施用，污水灌溉也是土壤中污染的重要原因。土壤有害物质也可通过植物吸收 进入食物链而危害人体健康，例如酸雨、工业和生活废弃物引起的土壤p h 值下 降可大大促进土壤重金属和生源要素的释放进入水体，引起水体的污染和富营养 化，影响饮用水源【3 5 】。城市土壤污染也会破坏土壤微生物系统的自然生态平衡， 使微生物的种类和数量发生改变，降低有益的微生物的活力，使病菌大量繁殖和 第6 页共6 6 页 上海城市十壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 传播，造成人口密集地区疾病的蔓矧3 6 1 。 重金属污染土壤，农产品质量下降。土壤中的污染物会通过各种食物链，经 过逐级生物富集对人体健康产生危害。它可以通过食物链对人体健康产生直接危 害，还可以通过影响水体和大气环境质量间接对人类健康造成威胁。更值得注意 的是许多低浓度有毒污染物属环境激素类物质，其影响是缓慢的和长期的，可能 长达数十年乃至数代人。研究表明，人体摄入或聚集的c d 、h g 、p b 、c r 、a s 、 s n 、c u 、z n 、v 等重金属含量增高，会引起风湿性关节炎、骨痛病、肾炎、溃 疡病、贫血、高血压、冠状动脉硬化等疾病，并引发皮肤癌、食道癌、宫颈癌、 肝癌、鼻咽癌等一系列癌症以及造成慢性中毒等等。 可见土壤污染的最终受害者是人类，重金属对土壤的持续污染以及土壤中污 染物的长期存在，必将对人类生命安全构成巨大的、严重的、潜在的威胁。 1 4 城市化对土壤环境的影响 1 4 1污染程度 工业化的过程在某种程度上也可以说是重金属污染加剧的过程。和农村相 比，大部分城市土壤的重金属含量普遍高出许多【3 7 啦l 。首先，各种在制造过程中 需要使用金属为原料的轻、重工业周围往往是重金属污染程度较为严重的地区。 吴新民等人的研究结果【4 3 】表明，南京市主要工业区和城区的4 种重金属元素c u 、 z n 、p b 、c d 等的浓度超过了荷兰为污泥农用所制定的限制标准。 1 4 2 空间差异 由于处于不同的土地利用类型和受到人类活动的干扰的影响，城市土壤中的 重金属含量存在显著的空间差异，甚至在同一城市中较小的地区范围内重金属的 含量及种类分布也可能存在较大的差异。很多学者研究表明造成同一城市不同地 域重金属污染有差异主要与不同的城市或城区功能有判州6 】。此外，由于城市的 建设和运行，如建筑、修路等以及工业废弃物、生活垃圾、交通运输废气等的排 放，城市土壤剖面常遭受严重改变，土壤中有许多不同来源物质的混入，最终导 致自然土壤发生层被破坏，许多土壤剖面上下土层无发生学上的联系，最终的结 第7 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 8 届硕士毕业论文 果之一就是重金属含量在剖面上的分布无规律f 4 弘5 2 1 。 1 4 3 时间差异 随着国内工业化的步伐日益加快，先后开发的各地区土壤中的重金属含量也 随之上升，但是各不同地区间由于开发时间和速度的不同，重金属含量水平也参 差不起。李佑国等人对南京市土壤重金属含量时间变化的研究，就反映了城市土 壤重金属污染随土地利用时间增加有明显的累积趋势，存在有显著的时间差异 【5 3 】。 1 5 国内外研究现状 1 5 1国外研究现状 2 0 世纪6 0 年代，日本爆发了“骨痛病 、“水俣病”以及其他一系列的重大 环境问题，经过数载研究和调查查明是由镉和汞的严重污染引发，从而使土壤环 境质量问题第一次引起了世界各国的注意。最早展开土壤环境质量研究的主要是 欧洲工业化程度较高的国家。英国在上世纪7 0 年代开展了伦敦等大城市土壤和 灰尘中铅、铜、锌和镉等重金属的研究，发现土壤重金属的污染与工业活动、汽 车尾气的排放等有关。国际土壤学会在1 9 8 8 年正式成立了“城市、工业、矿山 和交通地土壤工作组”，这标志着世界范围内城市土壤研究进入了一个新阶段。 德国土壤学会在1 9 8 9 年成立了城市土壤工作组。9 0 年代初美国开展了纽约的城 市土壤调查和制图并提出了几个城市土壤土系【5 4 】。该工作组于2 0 0 0 年在德国 e s s e l l 召开了第一届国际会议，包括中国在内的全球4 1 个国家3 0 0 多名代表出席 了会议，说明城市土壤研究在世界范围内正在兴起和深化【5 5 】。 在城市土壤重金属污染方面，国外许多学者进行了探索。b i l o s 等人研究认 为：城市中污染源较多，可释放大量重金属进入大气和土壤，因此城市绿地土壤 一植物受重金属污染更为严重【5 昏5 7 1 。有研究显示，在特定地物( 如建筑物等) 周 围，土壤重金属的污染程度与该地物建成时剐5 8 1 和位置【5 锄有关。另外，人类活 动越密集的地区重金属污染越严重1 6 0 】。工业化程度与城市土壤中重金属的含量 ( 例如c d 、c u 、p b 、z n ) 密切相判6 1 删。m a d d 等人对西班牙塞维利亚市主要 第8 页共6 6 页 上海城市土壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 公园和绿地土壤重金属含量的调查显示，位于居住、休闲地区的土壤样点的p b 、 z n 和c u ( 尤其是c u ) 的含量超出人们可以接受的范围，结果表明机动车辆是 土壤中重金属含量增加的一个重要原因。b l a l ( e l 等人的研究还表明，大气沉降会 导致土壤以及作物中的重金属增加【6 5 】，包括通过大气降水删以及气液悬浮物进 入土壤【6 7 】。据b a l l d h u 等人的研究，大气重金属与土壤中重金属之间有密切的相 关性【鹋】。 另外城市土壤重金属污染对人类健康的影响在国外也有部分报道，d u d k a 等 人研究表明人类通过食物链途径，即人类食用污染土壤生产的农产品，包括粮食、 蔬菜以及肉类等，都会使污染物通过食物进入人体【吲，这也是最普通、最为大众 所熟知的途径。然而，f e r g u s o n 等人的研究表明，人们直接接触污染土壤，通过 “手至嘴”的方式直接摄取重金属也是污染物进入人体的重要途径之一【7 0 l ，尤其 是儿童。另外，通过扬尘悬浮在空气中的重金属，部分会吸附在食物的表面，如 果没有适当的清洗，就会形成另外的污染。 1 5 2 国内研究现状 我国的城市土壤环境质量研究始于2 0 世纪9 0 年代，主要研究集中在城郊蔬 菜地和郊区土壤重金属污染调查研究方面。如谢建治、刘树庆【7 1 】等人通过对保定 市郊土壤重金属污染现状调查，结果表明：保定市郊污灌区土壤及植物体内重金 属含量明显高于清灌区；沈明洁、胡守云、闰海涛等7 2 1 对北京城东附近某苗圃内 典型的土壤污染剖面进行了环境磁学和地球化学分析，发现某些重金属( p b 、z n 、 s f 、b a 、c m 和磁性参数呈现相同的垂向变化趋势，都在3 7 c m 以上显示高值区； 王学军、席爽【7 3 】应用克立格方法对北京东郊污灌土壤表层重金属含量进行了分 析，结果显示由于污灌口分布、污泥施用等多种因素的影响，不同地块土壤受到 的污染程度不同，形成一定的空间差异。中国地质科学院地球物理地球化学勘查 研究所赵传冬、成杭新、庄广民，通过中国北方某城市近郊土壤环境质量的系统 调查发现：该城近郊土壤的重金属污染是一种典型的大面积、低含量的散漫型污 染，局部存在着一些高含量的热点污染，很有可能存在着潜在的重金属“化学定 时炸弹”【硎。 国内对公路两旁土壤重金属的研究以及矿区土壤重金属污染分析也有许多 第9 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 8 届硕士毕业论文 相关报道，但是公路两旁土壤重金属污染研究多数是针对p b 单一重金属污染。 蔡志洲等人在1 9 9 4 年就曾对公路两侧土壤铅污染的评价体系进行了初步的研 究，指出距公路5 0 米以内铅含量无明显规律，提出了预测铅的累积含量和动容 量指标【7 5 1 。倪建华等人曾经对南通市交通干线周围土壤做了铅污染调查，结果表 明，随距交通干线距离的增加，土壤铅含量有下降的趋势，两者呈负相关【7 叼。徐 永洲等曾对3 1 6 国道华容至鄂州临江段公路，研究了绿带对公路两侧土壤重金属 含量的影响，表明土壤中p b 、c u 的含量随距公路距离的增加而降低【玎】。张菊、 陈振楼、许世远等对上海市区和郊区城镇中心街道灰尘中铅的含量水平进行了研 究，结果表明：市区街道灰尘中铅的含量是上海土壤环境背景值的1 0 4 倍，郊 区城镇中心街道灰尘中铅的含量是环境背景值的9 3 倍，市区内环线以内黄浦江 两岸区域铅污染较为严重，铅污染中心主要位于商业区和交通干道【7 8 】。 随着工业化和工业化进程的加快，城市和工业区附近土壤污染日益严重，一 定程度上破坏了人类赖以生存的生态环境。部分学者( 卢瑛等【4 6 】；吴新民等f 4 3 1 ； 陈同斌等【7 9 】；郑袁明掣刚；管东生掣8 1 1 ) 开展了香港、南京、广州、北京等城 市重金属含量和化学形态测定。其中香港城市土壤重金属污染研究比较系统，分 析了不同功能区的重金属分布、公园建成时间与重金属污染的关系等。对南京市 各城区的土壤重金属污染调查表明，超过7 0 的采样区域存在重金属污染；成都 市区主要污染元素为h g 、p b 、z n 和c u ；北京市的公园也存在着不容忽视的土 壤重金属污染。文献【8 2 】报道了开封市城区土壤重金属的污染状况，表明城市土壤 因不同的土地利用而存在不同程度的重金属污染。由于土壤污染来源难以确定， 近几年国内部分学者对城市重金属污染采用划分城市功能区的方法，通过对不同 功能区重金属污染现状评价更有效的分析污染来源及成因。 土壤环境质量评价是对土壤优劣的定量描述和评定，即按照一定的评价标准 和评价方法对一定区域范围内的土壤环境质量进行说明、评定和预测，其目的是 准确反映土壤环境质量和污染状况，找出当前的主要土壤问题，为有针对性地采 取措施，制订土壤规划和有关管理防治对策提供科学依据。土壤环境质量的评价 方法大致可分为两种类型：一种是主要考虑土壤的自然属性信息；另一种评价方 法是从社会经济的观点评价土壤环境质量，评价人类社会经济活动引起的土壤系 统变化以及对人类自身的影响【8 3 】。 第l o 页共6 6 页 上海城市十壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 土壤环境质量评价的数学模型可分为两大类刚：一类是评价土壤环境质量模 型，它包括土壤环境质量指数模型、环境功能评价模型等；另一类是根据反应动 力学来描述的，又分为污染物输移模型、反应模型、输移及反应模型和生态模型 等。在本论文中着重讲述评价土壤环境质量评价模型。 第1 1 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 8 届硕+ 毕业论文 第二章研究区域概况 2 1 自然地理概况 上海简称沪或申，位于n 3 l 。1 4 ，e 1 2 1 。2 9 ，它北界长江，东濒东海，南 临杭州湾，西接江苏与浙江两省，面积6 3 0 4 5 k m 2 ，其中陆地面积6 2 1 8 6 5 饼， 水面积1 2 1 8 6 姘，南北长约1 2 0 虹，东西宽约1 0 0 k m 。上海地处长江三角洲东 缘，位于我国南北海岸的中心，长江由此入海，交通便利，腹地广阔，地理位置 优越，是一个良好的江海港口。全市共辖个区黄浦、卢湾、徐汇、长宁、静安、 普陀等1 8 区及崇明县。根据统计，2 0 0 3 年上海常住人口已达到1 7 0 0 万人【碉， 其中居住在城区主要范围外环线以内的人口已接近1 0 0 0 万。其为长江三角洲的 冲击平原，在江流海潮共同作用下，由长江为主的河流所带的沙泥不断淤积而成， 其土壤均系发育于长江冲击物上之渗育型水稻土。 上海地区属北亚热带季风气候，光照充足，气候温和湿润，四季分明，春秋 较短，冬夏较长”年，2 0 0 3 年平均气温为1 7 4 ，日照1 6 9 9 8 小时，降雨量 9 3 1 2 伽：n 。6 至9 月为汛期全年5 0 左右的雨量集中这几个月，汛期有春雨、梅 雨、秋雨三个雨期【8 5 】，上海市区人口众多，建筑密度大，能源消耗多，由此形 成了热岛、干岛、湿岛、雨岛和浑浊岛等城市气候效应。市区气温各月均高于郊 区，热岛以秋冬季为强，春夏两季为弱。干岛效应十分突出，市区月平均水汽压 和相对湿度均明显低于郊区，市区还出现干岛、湿岛昼夜交替现象。城市“热岛” 区上空的悬浮逆温层，不利于下层大气污染物的扩散，形成上海的城市“浑浊岛 ， 在市区工、商、交通及居民密集混杂区，空气污染较为严重，成为城市“浑浊岛” 的中心。在汛期，市中心具有明显的雨岛特征，平均降水量6 7 0 i 砌，市郊接合 部6 5 0 r i l i i l ，郊区6 3 0 i i l i i l 。 第1 2 页共6 6 页 上海城市土壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 2 2 社会经济发展特征 2 2 1 经济发展概览 上海市全国经济中心，电子信息、汽车、成套设备等六大重点工业行业是上 海市的支柱产业。凭借地处长江口这一得天独厚的地理位置优势，上海市在改革 开放3 0 年来，综合经济实力显著增强。按常住人口和当年汇率折算的上海人均 生产总值，1 9 9 0 年首次突破l 0 0 0 美元，1 9 9 5 年跃上2 0 0 0 美元台阶，1 9 9 9 年再 上3 0 0 0 美元新台阶，至2 0 0 6 年又跨越4 个千美元台阶，达到7 1 8 9 美元，相当 于世界上中等国家的水平。在这个土地面积仅占全国o 0 6 、人口占全国1 的 城市里，完成的财政收入占全国的八分之一，港口货物吞吐量占全国的十分之一， 口岸进出口商品总额占全国的四分之一【8 6 】。 2 2 2 工业发展概况 工业，特别是以重工业为主的制造产业，是上海长期经济发展的动力来源。 在诸多的制造、加工产业中，机械制造、金属冶炼和船舶制造这三项分别排在上 海市工业产值的第二、第六和第十位，为上海的工业发展及经济发展作出了巨大 的贡献。上海工业生产持续快速增长。2 0 0 6 年，上海实现工业增加值4 6 4 1 5 8 亿元，按可比价格计算，比上年增长1 3 ；比2 0 0 0 年增长1 2 倍，平均每年增 长1 3 9 。全年完成工业总产值1 9 6 3 1 2 3 亿元，比上年增长1 3 9 ；比2 0 0 0 年 增长1 7 倍，平均每年增长1 8 3 。但是工业发展也不可避免的带来了一些负面 影响。2 0 0 6 年，工业产生固体废物20 6 3 万吨，危险废物4 0 7 9 万吨，排放废水 3 5 3 亿吨，废气9 3 4 8 亿m 3 ，产生烟尘4 7 3 万吨【8 7 】。 2 2 3 交通发展概况 随着城市的建设、经济的增长、人们生活水平的提高，上海市机动车的保用 量也迅速增长图一，7 0 年代，全市机动车仅增加5 万辆年，1 9 8 5 年上海市机动 车保有量突破了1 0 万辆年，1 9 9 0 年又突破了2 0 万辆，到2 0 0 3 年，达到1 7 3 7 6 万辆，其中摩托车占5 6 7 。与世界同类城市相比，本市的机动车拥有量远未达 到相应的等级标准，因此，机动车拥有量在今后的几年还有不断增加的趋势。机 第1 3 页共6 6 页 华东师范人学2 0 0 8 届硕士毕业论文 动车排放的污染物主要有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅以及烟雾等，将 会通过大气沉降的过程逐渐迁移至土壤中。 2 3 研究区域概况 本次调查区域可以分为以下几部分： 1 - 城区部分( 上海世博会规划园区) ： 是本次研究最主要的区域，即为上海市2 0 1 0 年世博会会址规划区域( 如 图1 所示) ，占地面积5 2 8 k m 2 。区域内包含了不同利用类型的地区，根据2 0 0 6 年实地调查时情况，主要由以下几部分组成： 1 ) 浦西旧城区 位于浦西黄浦江以北的卢湾与黄浦两区南侧，西藏南路以西是江南 造船集团所在地，其前身为李鸿章在1 8 6 5 年创办的江南制造总局。西藏 南路以东为由大片旧式里弄和棚户区组成的旧居住区，属于半淞园路街 道管辖。其中上海电力集团南市发电厂和南市自来水厂坐落于整个居住 区中。从苗江路以东至南浦大桥主桥为江南造船集团的分部。整个区域 现除了保留江南造船厂的船坞及南市发电厂之外，先后已被或将要得到 拆除。 2 ) 浦东工业区 世博会址浦东区域拥有成片的各类工业用地，主要集中在黄浦江沿 岸，占据了世博会区域浦东一侧约7 0 的土地面积。从黄浦江转弯处到 上南路西侧为宝钢集团浦东港铁有限公司厂区，上南路东侧为浦钢的成 品堆放仓库及码头。白莲泾以东到南浦大桥浦东引桥这一段大小工厂林 立，且门类较多，分别坐落着水泥厂、港口机械重型工业有限公司、溶 剂厂、助剂厂、爱德华船厂及大片的成品堆场及码头组成的南码头港区。 3 ) 浦东居住区 世博会浦东一侧除了上述的工业用地之外，也有较大面积的文教和 居住区，主要为黄浦江转弯处的后滩棚户私房区，主要为浦钢厂区职工 的住宅用地；浦东南路沿线上南路东侧至莲南路的雪野新村，此地主要 第1 4 页共6 6 页 上海城市十壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 由建造时间相对较晚的多层公房组成；雪野路以北白莲泾以西的大片棚 户区以及位于南码头路两侧的小区，属于南码头街道管辖。 4 ) 对比区域 考虑到世博会规划区域为上海历史较为悠久的工业区，长期以重工 业为主，受到了较为严重的污染。因此为了进行对比，选取了同属于上 海市中心城区但附近不存在大规模工业污染源的普陀区华东师大三村设 立一个样点，进行比较。 2 城郊部分 为了研究城市化及工业发展对土壤重金属污染的影响，本次研究特 意在上海郊区受到城区工业污染较小的若干区域进行调查研究，选取的 样点按照受到人为干扰的影响度从高到低依次为：浦东新区到南汇地区 沿海滩涂，设3 个样点；崇明东滩鸟类国家级自然保护区及周边围垦区 域，设4 个样点；九段沙国家级自然保护区上沙，设4 个样点。 以上不同地区的样点均处于远离中心城区的远郊，受到人类工业污 染的程度相对较小。 2 4 样点布设 2 4 1 世博会区域( 上海市中心城区) ： 采用网格布点法，在计算机上使用a r c v i e w 软件编程，按照每个网格单位尺 寸为2 0 0 2 0 0m2 将整个世博园区域栅格化。根据多次实地考察情况，若一网格 面积较小或者无法进入或不存在地表土，则将该网格与相邻最相似的网格进行合 并，作为一个样点并做好记录。经过统计，最终确定世博园区内共设样点1 6 4 个。具体样点信息及地理位置请见表3 1 和图3 1 第1 5 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 s 届碰毕业论文 代表色 _ 地块名称 半凇园路街道 江边码头地区 港机重工 周家渡地区 浦钢后濉 地块名称 江南造船厂 南码头地区 白莲轻地区 雪野新村地区 浦铡厂区 图3 1 世博园区样点地理分布及地块划分示意 第1 6 页共嘶页 a b c d e f g h j k l m n o p o r ；一 上海城市土壤重金属污染调查及评价研究以世博区域为例 表3 1 世博会园区样点信息表 样点序号方格坐标样点地区样点序号方格坐标样点地区 0 0 1a 1 6 半淞园路 0 4 1g 1 0 江南造船厂 0 0 2a 1 7 半淞园路 0 4 2g 1 1 江南造船厂 0 0 3a 1 8 半淞同路 0 4 3g 1 2 g 1 3 江南造船厂 0 0 4a 1 9 半淞园路 0 4 4g 1 4 江边码头 0 0 5b 1 5 半淞园路 0 4 5g 1 5 江边码头 0 0 6b 1 6 半淞园路 0 4 6g 1 8 南码头 0 0 7b 1 7 江南造船厂 0 4 7g 1 9 港机重工 0 0 8b 1 8 江南造船厂 0 4 8g 2 0 港机重工 0 0 9b 1 9 江南造船厂 0 4 9g 2 1 港机重工 0 1 0c 1 3 半淞园路 0 5 0h 0 7 江南造船厂 0 1 1c 1 4 半淞吲路 0 5 lh 0 8江南造船厂 0 1 2c 1 5 江南造船厂 0 5 2h 0 9 江南造船厂 0 1 3c 1 6 江南造船厂 0 5 3叭0 江南造船厂 0 1 4c 1 7江南造船厂0 5 4叭1江南造船厂 0 1 5c 2 0 南码头 0 5 5h 1 2江南造船厂 0 1 6c 2 1南码头0 5 6h 1 4江边码头 0 1 7d 1 3半淞同路0 5 7h 1 6白莲泾 0 1 8d 1 4 半淞园路 0 5 8h 1 7 白莲泾 0 1 9d 1 5 半淞列路 0 5 9h 1 8 港机重工 0 2 0d 1 6 半淞园路 0 6 0h 1 9 港机重工 0 2 ld 1 7 江南造船厂 0 6 1h 2 0 港机重工 0 2 2d 1 9 南码头 0 6 21 0 8 江南造船厂 0 2 3d 2 0 南码头 0 6 31 0 9 江南造船厂 0 2 4d 2 l 南码头 0 6 41 1 0 江南造船厂 0 2 5d 2 2 南码头 0 6 51 1 6 白莲泾 0 2 6d 2 3 南码头 0 6 61 1 7 白莲泾 0 2 7e 1 1 江边码头 0 6 71 1 8 白莲泾 0 2 8e 1 2江边码头0 6 81 1 9港机重工 0 2 9e 1 4半淞同路0 6 91 2 0港机重工 0 3 0e 1 5 半淞园路 0 7 0 j 0 8 j 9 江南造船厂 0 3 1e 1 9 南码头 0 7 1 j 1 5 白莲泾 0 3 2e 1 9 南码头 0 7 2 j 1 6 白莲泾 0 3 3e 2 0 南码头 0 7 3 j 1 7白莲泾 0 3 4e 2 2 南码头 0 7 4 j 1 8港机重工 0 3 5f 1 l 江南造船厂 0 7 5 j 1 9港机重工 0 3 6f 1 2 江边码头 0 7 6k l l 浦钢厂区 0 3 7f 1 4 江边码头 0 7 7k 1 2 浦钢厂区 0 3 8f 1 8 南码头 0 7 8k 1 3 周家渡 0 3 9f 1 9 南码头 0 7 9k 1 3 周家渡 0 4 0g 0 9 江南造船厂 0 8 0k 1 4 周家渡 第1 7 页共6 6 页 华东师范大学2 0 0 8 届硕士毕业论文 续表l 样点序号方格坐标样点地区样点序号方格坐标样点地区 0 8 1