中国城市土壤质量状况评价

中国城市土壤质量状况评价

摘要：城市土壤作为城市生态环境系统的一个重要组成部分，对于城市的可持续发展起到

重要的作用。随着城市化、工业化的快速发展，城市土壤开始出现了侵蚀、酸化、硬化、重金属污染以及植物退化等多方面的环境问题，直接影响到城市居民的健康和城市发展。土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合，对于目前出现的城市土壤污染和退化问题，进行土壤质量评价是进行土壤质量修复的有效途径。本文从土壤的重金属污染和土壤肥力两方面对中国东、中、西部的部分重要城市进行了土壤质量状况评价，并且在此基础上提出今后有关城市土壤研究的发展重点。

关键词：城市土壤；土壤质量；现状评价

引言

土壤是人类赖以生存和发展的主要资源之一，同时也对周围环境具有高度的敏感性。城市土壤作为土壤圈的一部分，具有一定的生态、环境和经济功能，同时也是城市污染物的源和汇，直接关系到曾是环境质量和居民的身体健康[1]。城市工业化的发展和城市化的快速推动，城市土壤质量日益恶化，造成恶化的原因主要有：工业“三废”、生活垃圾、交通运输、降雨、降尘等。国际土壤学会在1998年正式成立了“城市、工业、矿山和交通地土壤”工作组；2000年在德国Essen召开了第一届“城市、工业、矿山和交通地土壤”国际会议[2]。由此可见，世界范围内，城市土壤污染正在兴起和深化。

土壤质量是土壤肥力质量、环境质量和健康质量的综合，针对目前出现的城市土壤污染和退化问题，进行土壤质量评价是进行土壤质量修复的有效途径，国内外对于土壤质量评价的研究主要有土壤的重金属污染和土壤肥力两方面[3]。

1、我国城市土壤质量现状

1.1城市土壤重金属污染

城市土壤重金属污染是反映城市环境污染状况的重要指标之一，影响城市土

壤重金属污染的一个重要因素是城市土壤的理化性质。研究发现，PH值、土壤有机质含量、氧化还原电位值、磁化率、粒度与城市土壤重金属的含量存在一定的相关关系，例如，PH值除直接影响重金属含量在土壤中的活性以及重金属在土壤剖面的纵向移动能力之外,还会影响重金属元素的存在形态。

影响城市土壤污染程度的另一个重要因素是人类活动。不同的土地利用状况、人类活动强度、污染累计时间的长短和距离污染源的远近，在不同程度上影响重金属污染状况[4]。

王莹等[5]收集了国内43个大中城市的3688个城区土壤重金属数据，通过描述性分析、评价分析、聚类分析等，初步确定了我国城市土壤重金属的污染格局。结果表明，我国城市土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的平均赋存量分别为13.39、0.68、63.04、38.17、0.31、26.18、47.34、137.72mg/kg。Nemerrow指数、地质累积指数和潜在生态危害指数评价表明，污染最严重的城市是太原、南京、开封，主要污染重金属是Hg、Cd、Pb。43个城市中，上海、武汉、淄博、昆明、抚顺、昌吉、郑州、贵阳、成都、攀枝花、天津、珠海、大庆、北京、南京、广州、香港、长春、太原等19个城市属于Cd强度污染；徐州、长沙、开封、重庆、乌鲁木齐、沈阳、西安、杭州、南京、兰州、洛阳等11个城市属于Hg-Cd强度污染、Pb中度污染；其余13个城市属一般轻度污染。长江以南城市土壤重金属污染比长江以北城市严重，中小城市土壤重金属污染低于特大城市。 城市 太原 南京 开封 杭州 洛阳 长春 沈阳 兰州 大连 吉林 指数 9.41 8.62 8.44 6.42 6.04 5.70 4.62 4.56 3.38 2.85 表3 不同城市的Nemerrow综合污染指数 分级 城市 指数 分级 城市 强度 西安 2.43 中度 广州 强度 漳州 2.39 中度 武汉 强度 昆明 2.24 中度 贵阳 强度 徐州 2.22 中度 本溪 强度 大庆 2.15 中度 郑州 强度 南宁 2.14 中度 辽阳 强度 抚顺 1.96 轻度 盘锦 强度 珠海 1.91 轻度 深圳 强度 淄博 1.81 轻度 攀枝花 中度 昌吉 1.78 轻度 哈尔滨 指数 1.46 1.40 1.36 1.31 1.32 1.30 1.09 1.08 1.02 1.01 分级 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 轻度 城市 重庆 乌鲁木齐 北京 长沙 成都 指数 分级 2.80 中度 2.72 中度 2.59 中度 2.48 中度 2.43 中度 城市 香港 铁岭 上海 东莞 指数 1.69 1.65 1.59 1.46 分级 轻度 轻度 轻度 轻度 城市 鞍山 丹东 天津 阜新 指数 1.00 0.92 0.90 0.85 分级 轻度 警戒 警戒 警戒 1.2城市土壤微有机物

环境中存在的对生态、人体有危害的有机污染物一般都处于纳米级尺度，包括持久性有机污染物（POPs）和持久性按降解有毒污染物（PTS）。这些挥发性有机物通过挥发、淋溶、扩散等方式在城市土壤中迁移或进入大气、水体中，对大气、水体、生态系统和人类的生命造成极大危害。在工业发达国家,人为燃料燃烧是城市土壤多环芳烃(PAHs)的主要来源。因此,近100～150年来,土壤PAHs的浓度在不断增加,尤其是城市地区。城市土壤微有机物污染呈现一定的空间分布特征[6]。

对天津市区和郊区土壤中的10种PAHs研究发现，市区是土壤PAHs含量超标最严重的地区，其中二环萘(Nap)的超标程度最严重，强致癌物质苯并(a)芘(Bap)的超标的情况也不容乐观[7]。有机污染物的产生及其在环境中的迁移过程将在很大程度上影响其浓度空间自相关性的方向和范围大小。

郑一等[8]对天津包括市区的表层土壤中16种优控多环芳烃含量和土壤理化参数进行了空间结构分析，并探讨了环境因素与土壤PAHs含量空间结构特征间的关系。PAHs各组分浓度存在中等或强变异性，表明影响土壤PAHs含量的各种人为或自然因素存在较为明显的空间差异。城市土壤有机碳(TOC)含量与各组分浓度存在显著正相关，而pH值和粘粒含量与其各组分浓度均不存在明显的相关性，表明TOC含量可能是影响土壤多环芳烃浓度空间结构特征的重要环境因素之一。研究还发现，在不同的气候带城市土壤中的PAHs和PCBs的含量不同：地处热带的城市土壤比温带的城市土壤低。这可能是由于热带气候促进其生物降解、挥发损失和光氧化作用以及强烈淋溶进入地下水等原因所致。

1.3城市土壤生源要素（N、P）污染

长期以来，关于生源要素污染的研究主要集中于农田土壤。近年来，城市土壤生源要素污染已经成为热点研究问题。

陈立新对哈尔滨城市土壤污染研究发现，与非城区自然土壤相比，城市土壤的全氮、水解氮含量降低；全磷和有效磷含量显著偏高，磷在城市土壤中的富集现象严重。这可能是由于城市人为活动和大量含磷废水以及垃圾的混入，使得城市土壤中全磷和有效态磷的含量明显高于森林土壤和农田土壤[9]。

杭州城市土壤表土总磷含量在563～3 522 mg/kg之间，总磷的平均含量由大到小顺序为商业区、风景区、文教居民区、工业区。其中商业区总磷平均约为工业区的3倍，文教居民区的2.5倍，风景区的2倍；郊区农业土壤总磷含量的平均值略低于城市土壤[10]。

城市土壤生源要素的吸附-解吸特性影响到土壤对外源氮磷等的吸持能力和土壤吸持氮磷等的释放。它们均与土壤溶液中生源要素浓度密切相关,影响城市土壤中生源要素的淋溶和地下水中生源要素的浓度。

卢瑛等研究发现,与非城区自然土壤相比，南京城市土壤磷的吸附量小，磷的解吸量和解吸率高[11]，并且城市地下水中溶解态磷浓度、总磷浓度都与城市土壤剖面中全磷、有效磷、可溶性磷的加权平均含量有着明显的相关关系，反映了城市土壤是地下水中磷的有效释放源[12]。

2、城市土壤质量现状评价

面对我国土壤污染和退化越来越严重的现象，从不同尺度来看，土壤质量评价方法以及评价体系，主要有以下三个方面：

大尺度是指研究土壤的土地利用方式、生态系统类型、地理位置以及土壤内部各种特征的相互作用。在对大尺度的对象进行土壤质量评价时，不仅要设立较多的样品采集点，还要注意质量评价指标的设立，要既能反映出所研究的所有区域的土壤质量，又能便于不同区域的土壤质量的比较。

中尺度相对于大尺度而言，研究的对象有一个或几个土壤的属性是相同的，因此在建立评价指标体系上比大尺度简单，并且中尺度土壤质量的研究比大尺度的研究多很多，研究方法有单指数评价和内梅罗多指数相结合的方法、综合评价方法、加权系数法、模糊综合评价法和主成分分析等。

小尺度是指针对于一点的土壤质量进行评价的方法，通常该土壤的大多数特性都是一样的，只是研究某一特性对土壤质量的影响[13]。