城市土壤重金属空间变异结构和分布特征

我国典型城市土壤重金属分布特征及污染评价Distribution characteristics andpollution assessment of heavy metals in typical urban soils in China中文提要在我国城市化和工业化高速发展的背景下，城市土壤逐渐受到不同程度的重金属污染，这将严重影响城市环境质量与人类安全，关于城市土壤重金属污染问题引发了现阶段越来越多学者的关注。

本文通过文献数据库，查阅了我国6个典型城市土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn的背景值与含量，在此基础上进行污染评价，以期为我国城市土壤污染防治和人民身体健康保护提供依据。

主要研究结果如下：除重庆市重金属Cu外，我国6个典型城市土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn的含量均高于背景值。

例如北京城市土壤Cd、Cu、Pb和Zn的含量分别比背景值高1.26,1.34,1.15,1.34倍。

6个城市土壤重金属变异系数均高于20%，其中Cd的变异系数最大值为武汉市（158.9），Cu的变异系数最大值为南京市（89.74），Pb 的变异系数最大值为武汉市（86.8），Zn的变异系数最大值为武汉市（298.3），表明武汉市土壤重金属Cd、Pb和Zn及南京市Cu受人为因素影响较大。

6个城市土壤内梅罗综合污染指数反映了其受污染程度不同，例如南京市土壤内梅罗指数为2.72，累计水平为中度污染，土壤受到中度污染。

不同的土地利用方式对土壤污染状态有一定影响，这提示我们要关注土壤重金属污染，及时采取治理措施，以保护人类生命安全。

关键词：城市土壤；重金属；分布特征；污染评价AbstractWith the rapid development of urbanization and industrialization in China, urban soil is gradually polluted by heavy metals in different degrees, which will seriously affect the quality of urban environment and human safety. In this paper, the background values and contents of heavy metals Cd, Cu, Pb and Zn in soil of six typical cities in China were consulted through the literature database, and the pollution assessment was carried out on this basis, so as to provide the basis for the prevention and control of urban soil pollution and the protection of people's health in China. The main results are as follows:Except for Cu in Chongqing, the contents of Cd, Cu, Pb and Zn in soil of six typical cities in China were higher than the background values. For example, the contents of Cd, Cu, Pb and Zn in Beijing urban soils were 1.26, 1.34, 1.15 and 1.34 times higher than the background values, respectively. The coefficient of variation (CV) of soil heavy metals in six cities was higher than 20%. The maximum CV of Cd was 158.9 in Wuhan City, the maximum CV of Cu was 89.74 in Nanjing City, the maximum CV of Pb was 86.8 in Wuhan City, and the maximum CV of Zn was 298.3 in Wuhan City Pb, Zn and Cu in Nanjing were affected by human factors. The Nemero comprehensive pollution index of soil in six cities reflects the different degree of pollution. For example, the Nemero index of soil in Nanjing is 2.72, the cumulative level is moderate pollution, and the soil is moderately polluted. Different land use patterns have a certain impact on soil pollution, which suggests that we should pay attention to soil heavy metal pollution and take timely control measures to protect human life safety.Key words:Urban soil; Heavy metals; Distribution characteristics; Pollution assessment目录第1章绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.2 研究进展 (4)1.3 研究目的和意义 (5)1.4 研究内容和技术路线 (5)1.4.1 研究内容 (5)第2章数据与方法 (6)2.1 数据来源 (7)2.2 数据分析和统计方法 (7)2.2.1 单因子污染指数法 (7)2.2.2 内梅罗综合污染指数法 (7)第3章结果与分析 (9)3.1 我国典型城市土壤重金属分布特征 (9)3.1.1引言 (9)3.1.2 我国典型城市土壤重金属分布特征 (9)3.1.3 我国典型城市土壤重金属分布特征对比 (12)3.1.4 影响因素 (12)3.2 我国典型城市土壤重金属污染评价 (13)3.2.1 北京市城市重金属污染评价 (13)3.2.2 沈阳市城市重金属污染评价 (14)3.2.3 南京市城市重金属污染评价 (14)3.2.4 武汉市城市重金属污染评价 (14)3.2.5 重庆市城市重金属污染评价 (15)3.2.6 银川市城市重金属污染评价 (15)第4章结论 (17)参考文献 (19)致谢 (21)第1章绪论1.1 研究背景土壤位于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间。

合肥市城市土壤重金属元素含量及空间分布特征,doc_type,pdf1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. /doc/3914766286.html,合肥市城市土壤重金属元素含量及空间分布特征李增福,朱继业,王腊春(南京大学地理与海洋科学学院,南京210093)摘要:研究了合肥市城市土壤中重金属的含量、空间分布特征及来源。

结果表明,合肥市城市土壤中,Ni和As2种元素污染不明显,但受到Cu、Zn、Pb、Sr、Cd、Hg6种元素不同程度的污染,其中Hg污染最严重。

Ni和As2种元素的分布主要受自然因素影响,Cu、Zn、Pb、Sr、Cd、Hg6种元素主要来源于人为输入。

Zn,Cd,Pb3种元素的空间分布规律比较相似,表现为在东部工业区和老城区内明显出现富集。

Cu和Hg2种元素在合肥市城市土壤中含量的分布规律比较相似,峰值出现在东部工业区、老城区、北部和南部交通干线交汇区。

Zn、Cd、Pb、Cu、Hg5种元素可能主要来源于工业活动和交通污染。

Sr元素峰值出现在老城区和工业区中间,主要交通干线沿线和交汇地区含量也较高,Sr元素可能主要来源于交通污染。

关键词:城市土壤;重金属;含量;空间分布;合肥中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:(K)09088(原1002-1264)(2009)03-0024-04HeavyMetalContentsandTheirSpatialDistributioninUrbanSoilof HefeiCityLIZeng2fu,ZHUJi2ye,WANGLa2chun(SchoolofGeographicandOceanographicSciences,NanjingUni versity,Nanjing210093,China)Abstract:Thecontentsandspatialdistributionofheavymetalsin urbansoilsofHefeicityandtheirsou rceswerestudied.TheresultsshowedthattheurbansoilsinHefeiwerenote videntlypollutedbyNiandAs,butc ontaminatedbyCu、Zn、Pb、Sr、CdandHgtovaryingdegreesandespeciallyHgtosomeextent.Thedis tributionofNiandAswas mainlyaffectedbynaturalfactorsandCu、Zn、Pb、Sr、CdandHgweremainlyoriginatedfromhumaninputs.Thecharacteris ticsofspatialdistributionofZn,CdandPbweresimilar,whichshowedthatthethreeelementswere enrichedintheindustrialareaintheeastandwithintheoldurbandistri ct.Thecharacteristicsofspatia ldistributionof CuandHgweresimilarandthepeakvalueappearedintheindustrialar eaintheeast,theoldurbandist rictandtheintersectionareasofthemaintrafficlinesinthenorthandsouth.T hefiveelements(Zn、Cd、Pb、CuandHg)were maybemainlyoriginatedfromindustrialactivitiesandtrafficpollution.ThepeakvalueofSrappeare dbetweentheoldurbandistrictandtheindustrialarea.ThecontentofSralongthem aintrafficlineandtheintersection areaswasalsocomparativelyhigh.Srwasmaybeprimarilyoriginatedfromtraff icpollution.Keywords:urbansoil;heavymetal;content;spatialdistribution; Hefei城市土壤是指具有人为的、非农业作用形成的,由于土地的混合、填埋或污染形成的厚度大于或等于50cm的城区或郊区土壤[1]。

某地区土壤重金属含量的时空分布特征分析一、引言土壤是生态系统的基础，土壤重金属污染已成为影响生态环境和人体健康的主要问题之一。

本文基于对某地区土壤重金属含量的时空分布特征的探究和分析，旨在更全面地了解该地区土壤环境的质量状况，并为建立相应管理体系提供思路和方案。

二、某地区土壤重金属污染现状随着城市化的不断推进和工业化的高速发展，某地区的土壤环境受到了不同程度的污染。

据相关数据统计，该地区重金属污染程度逐渐加剧，其中，铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等重金属是主要污染物。

三、土壤重金属含量的时空分布特征据调查数据显示，某地区土壤重金属含量空间分布差异显著，以铅和镉的污染最为严重。

该区域在地理位置上处于近海平原和密集的城市人口聚集区，长期工业化进程和人口的引起了大量的气、水、垃圾、废料和化学药品等的排放，导致了土壤的污染。

以上因素是造成该地区土壤污染水平较高的主要原因之一。

四、重金属分布特征的主要影响因素1.大气沉降重金属的沉降过程中，大气沉降被认为是重金属入侵土地的最主要途径之一。

大气沉降物具有较强的粘附作用和连通性，能够在土壤中迅速分散并扩散。

2.土地利用类型不同类型土地的土壤中重金属含量是不同的，反映了其自然背景中的含量差别。

区内不同用途的土地中土壤重金属含量在一定程度上受到土壤、作物和环境的影响。

3.人为因素人为因素是重金属污染的重要因素之一。

人类活动和工业污染使得土壤重金属含量出现了不同的程度升高。

区内工业污染源和生活、交通区对土壤重金属含量的提高和分布造成了重要影响。

五、土壤重金属对生态环境的影响和防治措施重金属污染物进入土壤后，会对生态环境产生严重影响。

重金属会影响土壤的生物、物理和化学过程，造成土壤的质量下降和微生物数量减少，对农业生产和人类健康也会带来重要危害。

为了防止土壤重金属污染的持续发展，应该采取以下措施：1.完善重金属污染的监测和预测系统，增强对污染物的控制和管理。

2.加强重金属污染的源头治理，注重生态环境保护。

城市表层土壤各重金属元素含量具有如下空间分布特征：从城市表层土壤中As含量空间分布图（图5-2）可见，As含量较高的区域主要集中分布于生活区、工业区和交通区。

此外，在生活区、工业区、交通区分布密度相对集中且相互重叠的部分，呈弧岛状分布；而与此具有相同分布状态但同时处于山区、公园绿地区的区域却具有污染减缓的趋势。

结合相关资料，可以发现工业区、交通区附近通常分布有大量冶金、化工、皮革、纺织及水泥厂等企业，因此推测表层土壤中As含量受这些企业所排放的工业“三废”影响而使其增加。

从城市表层土壤中Hg含量空间分布图（图5-3）可见，Hg含量较高（>1.0mg/kg）的区域主要集中分布于工业区、交通区。

结合相关资料，可以发现工业区、交通区附近通常分布着如冶金、卷纸厂、电子、仪器、塑料加工、皮革加工等企业，其所排放的“三废”很可能使该区域表层土壤中Hg含量增加。

从城市表层土壤中Cd含量空间分布图（图5-4）可见，Cd含量在空间上呈弧岛状分布，各斑块面积较小，但总体上呈现出从城市工业区向城市四周边缘递减的趋势。

Cd含量较高（>1.0mg/kg）的区域主要集中分布于工业区、交通区和公园绿地区。

结合相关资料，发现上述高值区周围环境变化通常较大，说明影响城市表层土壤中Cd累积的因素较多，除工业活动影响外，城市公园绿地施肥可能也是引起土壤中Cd累积的重要因素，这也可能是造成Cd含量空间变异较大的重要因素。

从城市表层土壤中Cr含量空间分布图（图5-5）可见，Cr含量在空间上呈弧岛状分布，各斑块面积较小。

Cr含量较高（>90mg/kg）的区域主要集中分布于生活区、交通区、公园绿地区。

结合相关资料，推测表层土壤中Cr含量的增加主要受工业活动如合金制造、加工等的影响，同时城市日常生活排放的“废水、废物、废气”、公园绿地施肥可能也是引起土壤中Cr累积的重要因素，这也可能是造成Cr含量空间变异较大的重要因素。

从城市表层土壤中Cu含量空间分布图（图5-6）可见，Cu含量在空间上分布较为连续，呈现出由工业区向城区边缘递减的趋势。

土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤重金属是指对环境和生态系统产生危害的金属元素，如铬、镉、铅、汞等。

它们是由于人类活动，如工业排放、农业施肥和化学品使用等，导致土壤中的重金属含量增加，从而对土壤和生态系统造成严重的污染。

研究土壤重金属的分布特征及生态风险评价对于土地资源的合理利用和保护具有重要意义。

一、土壤重金属的分布特征1. 地理分布土壤重金属的分布受地理因素的影响较大，一般来说，工业和交通密集地区的土壤重金属含量较高，而远离人类活动的自然环境中土壤重金属含量较低。

在世界范围内，欧洲、东亚和北美洲等地区的土壤重金属含量较高，而南美洲、非洲和澳大利亚等地区的土壤重金属含量相对较低。

2. 土壤类型不同类型的土壤对重金属的吸附能力不同，因此其重金属含量也会有所差异。

一般来说，有机质含量高的土壤对重金属的吸附能力较强，而粘土含量高的土壤对重金属的吸附能力较弱。

富含有机质和粘土的土壤中重金属含量较高。

3. 人类活动影响人类活动是导致土壤重金属含量增加的主要原因之一，工业排放、农业施肥和化学品使用等都会导致土壤重金属的积累。

特别是在工业和城市化发展较快的地区，土壤重金属的含量往往明显高于其他地区。

二、生态风险评价1. 生物毒性土壤重金属对土壤生物的毒性是造成生态风险的主要原因之一。

重金属通过作用在土壤微生物和植物根系上，影响其正常生理功能，甚至对其造成伤害。

一些重金属如镉和铅对土壤微生物活性和多样性造成较大影响，而对植物的毒性作用也会导致植物生长受阻甚至死亡。

2. 土壤质量土壤重金属对土壤质量的影响也是生态风险评价的重要内容之一。

重金属的积累会改变土壤的化学性质和生物活性，降低土壤的肥力和产量，严重影响土壤的可持续利用和农作物的生长。

3. 生态系统稳定性土壤重金属的积累也会对生态系统的稳定性产生不利影响。

它可能破坏土壤-植物-微生物之间的相互作用关系，影响整个生态系统的稳定性和功能。

尤其是在自然保护区和重要生态功能区，土壤重金属的积累会给生态系统带来严重的危害。

土壤重金属分布特征及生态风险评价土壤重金属是指土壤中的铅（Pb）、镉（Cd）、铬（Cr）、镍（Ni）、汞（Hg）等元素，它们在土壤中的富集和分布对土壤质量和生态环境产生重要影响。

重金属的存在来源主要有天然源和人为源两个方面。

天然源包括岩石风化、土壤堆积等过程，人为源则包括工业、农业、交通等活动所排放的废水、废气和废固体等。

土壤重金属的富集和分布具有一定的特征。

土壤中重金属元素的分布是不均匀的，存在着空间上的差异。

重金属元素的富集主要集中在工业和城市地区，这是因为这些地区的工业废气和废水中含有大量的重金属元素，通过排放进入土壤中。

土壤重金属的分布还受到地形和土壤类型等因素的影响。

重金属元素在坡地和山区的分布比平原区域更为集中，而黄土和砂质土等土壤类型对重金属元素的吸附能力较差，容易导致重金属的富集。

不同的重金属元素在土壤中的分布也存在差异，这与其在土壤中的迁移和转化过程有关。

土壤重金属对生态环境的影响主要表现在以下几个方面。

重金属的富集可能会对土壤微生物和植物造成毒害作用，影响土壤的肥力和生态功能。

重金属元素可以通过食物链的传递进入人体，在一定浓度下对人体健康产生危害。

重金属元素的富集还可能引发土壤污染，造成土壤的长期不可恢复性破坏，对生态系统产生负面影响。

为了评价土壤重金属的生态风险，需要进行定量和定性的风险评价。

定量评价包括重金属的潜在生态危害性评估和生态风险指数的计算等，其目的是确定重金属对生态系统的危害程度和潜在风险。

定性评价则通过现场调查、实验研究和模型模拟等方法，综合考虑土壤环境因子、生物多样性和人类活动等因素，对土壤重金属的风险进行综合评价。

土壤重金属的分布特征与土壤类型、地形和污染源的分布有关，其对生态环境的影响主要表现为土壤毒性、食物链传递和土壤污染等方面。

在评价土壤重金属的生态风险时，需要进行定量和定性的评估，以确定其对生态系统和人类健康的潜在风险。

城市表层土壤重金属污染的空间分布特征分析摘要：分析了某城市城区表层土壤中的As、Cd 等8种重金属在生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区的含量水平，得出了不同区域重金属的污染程度；运用污染负荷指数法对影响土壤各重金属主要因子进行分析，确定不同区域重金属污染的主要特征；建立重金属污染物的传播模型，运用Kriging插值法对重金属含量进行最优无偏估计插值，对重金属污染的空间分布进行分析，揭示了城市表层土壤中重金属含量的空间分布特征。

关键词：城市城区；表层土壤；重金属污染；空间分布特征随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，大量工业“三废”、城市生活垃圾和污泥等污染物的排放与不恰当处置使重金属在土壤中不断积累，加重了土壤重金属的污染负荷，导致我国城市表层土壤的重金属污染日趋严重。

而城市土壤重金属污染是能有效反映城市环境污染状况的重要指标之一。

因此，对城市土壤环境异常的查证并应用查证数据开展城市环境质量评价、研究人类活动影响城市土壤环境的演变模式日益成为人们关注的焦点。

1 数据来源与研究方法以某城市城区为研究区，将其划分为间距1 km左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土壤（0～10 cm土层）进行取样、编号，并用GPS 记录采样点的位置。

应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种重金属元素的浓度数据。

另外，按照2 km的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，将分析数据作为该城区表层土壤中重金属元素的背景值。

研究以2011年高教社杯全国大学生数学建模竞赛A题[1]所列的数据为数据来源，文献[1]列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区的信息、8种主要重金属元素在采样点处的浓度和8种主要重金属元素的背景值。

按照功能划分，现代城市整个城区一般可分为生活区、工业区、山区、主干道路区及公园绿地区等，分别记为1类区、2类区、3类区、4类区、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。

土壤污染物的分布特征与迁移规律分析土壤污染是当今世界所面临的重要环保问题之一。

随着工业化和城市化的快速发展，土地和土壤受到了越来越多的污染。

其中，土壤中的污染物有些是天然因素造成的，但绝大部分却是人类活动的产物。

严重的土壤污染会对生态系统和人类健康产生严重的影响。

因此，了解土壤污染物的分布特征和迁移规律十分有必要。

一、污染物的种类在研究土壤污染物的分布特征和迁移规律之前，我们需要先了解土壤中存在的污染物种类。

土壤污染物的种类主要包括：1. 重金属：包括铅、镉、汞、铬、锰等。

2. 有机物污染物：包括苯、甲苯、二甲苯、氯化烃等。

3. 氮污染物：主要包括氨、硝酸盐等。

4. 磷污染物：主要包括磷酸盐等。

以上污染物的种类虽然不多，但其中的化学成分却极为复杂。

二、污染物的分布特征土壤污染物的分布特征主要包括四个方面：分布面积、深度分布、空间分布和季节变化。

1. 分布面积：土壤污染物的分布面积主要取决于污染源和污染物的性质。

一般来说，工业污染源、城市污染源和交通污染源等会导致土壤污染范围扩大，但农业污染源和自然因素则会限制土壤污染范围的扩大。

2. 深度分布：土壤污染物的深度分布主要受土壤类型和土壤性质的影响。

一般来说，沙质土壤的深度分布较深，而粘土质土壤的深度分布较浅。

同时，土壤层次越深，土壤质量也越低。

3. 空间分布：土壤污染物的空间分布与污染源的距离、污染物的性质、土壤类型、土地利用状况和气候等因素有关。

4. 季节变化：土壤污染物的季节变化主要与气候条件、土壤微生物的活动、降雨等因素有关。

在降雨较多的季节，土壤中的污染物容易被冲刷到地下水中。

三、污染物的迁移规律土壤污染物的迁移规律主要包括三个方面：土壤-植物界面迁移、土壤-水界面迁移和地下水迁移。

1. 土壤-植物界面迁移：植物对土壤中的污染物吸附作用较强，因此，土壤污染物在土壤-植物界面处会产生迁移作用。

植物的吸收作用主要依赖于植株的根系，因此，根系的长度、分布与根系对土壤中污染物的吸收作用有直接关系。