南京师范大学泰州学院本科毕业论文

对此问题开始予以高度重视，德国土壤学会在1988年成立了城市土壤工作组；美国在上世纪90年代对纽约等城市开始了一系列有关城市土壤污染的研究。城市工业化的发展及与之相伴的工业排污，使城市土壤化学性质发生重要变化。烟尘、汽车尾气的排放、工业超标排污等，使重金属大量沉积于土壤中，其中以铅、锌等金属元素污染最为严重，在我国工业化进程较快的城市，土壤的铅含量都非常高。另外，污水所含成分复杂，污水性质不同，对土壤危害程度也不同，如含有三氯乙醛等有机物的污水极易引起急性中毒；含有无机物如重金属、氟化物、硝酸盐和有机氯农药等的污水往往在土壤、植被以至地下水中形成残留和累积，造成植被受害，甚至寸草不生，并会间接引起人畜慢性中毒。

人类活动是影响城市土壤污染程度的一个重要因素。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。对北京城市公园土壤的铅污染研究发现，历史悠久，客流量大且距离市中心较近的公园土壤铅含量明显偏高；对大多数开放历史较短、客流量小且相对偏僻的公园而言，表土一般都未见明显的铅污染。城市建设初期建立的化学、工业企业经过多年发展，企业厂区的土地受到了严重污染，尤以重金属土壤污染为主。土地中的重金属经过一定时间的迁移，对厂区周围的土壤环境也产生了一定的影响。城市土壤是城市生态系统的重要组成成分，是城市园林植物生长的介质和养分的供应者，是城市污染物的汇和源，它关系到城市生态环境质量和人类健康[7]。长期以来，土壤研究主要集中在农地和林地土壤上，以确保满足世界不断增长的人口对食物和纤维的需要，无暇顾及城市土壤。由于城市化进程不断加快，城市生态环境质量日益受到广泛关注[8,9]。在城市环境中，各种各样的人类活动，将大量的重金属带人城市土壤中，造成这些元素在土壤中的积累，并通过大气、

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水体或食物链而直接或间接地威胁着人类的健康甚至生命。土壤中的重金属污染不仅会导致植物体内的重金属元素含量产生变化，同时对植物的生长发育，体貌特征，生命周期等许多因素产生影响。城市土壤重金属的背景值测定，评价标准以及风险预测，是当前城市生态学学者们研究关注的焦点。因此，研究城市土壤的重金属污染的源、含量分布、化学形态，进行适当合理的评价具有重要的意义。

1.3 国内外研究现状

在我国城市化进程不断加快的形势下，各种各样人类活动引起的城市土壤重金属积累问题受到关注，我国城市土壤研究在20世纪90年代开始有零星工作，开展了一些关于郊区土壤重金属污染的初步研究，研究城市土壤重金属的主要工作在2000年后，现在已有20多个城市进行了土壤重金属污染状况的调查研究，香港和南京的相关工作取得了一些有意义的结果，2006年国家环保局主持开始全国土壤污染状况调查工作。总体而言，这方面的研究正处于上升期，今后将更为人们所关注，研究也会更加深化。关于土壤重金属污染的评价问题，出现了各种各样的环境评价技术方法[11-13]，主要有尼梅罗指数、地质累积指数、污染负荷指数、潜在生态污染指数等方法。每种方法的核心思想都是利用一定的标准，通常采用的标准是《国家土壤环境质量标准》(GB15618一1995)中的二级标准值和背景值，建立标准与评价项目直接的数学关系，来对土壤的重金属污染状况进行分级评估。

(1) 尼梅罗指数评价

尼梅罗(Nemerow)指数评价方法(综合污染指数法)。尼梅罗指数评价同时兼顾了单因

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子污染指数平均值和最高值，可以突出污染较重的污染物的作用，能给较严重的单项污染物以较大的权值，能较全面地反映土壤环境的总体质量[11]。利用该指数评价土壤环境质量分为单因子污染指数评价和综合污染评价，最后评价显示为污染级别[12]。

①单项重金属污染指数计算公式：Pi?Xi/Si

式中，Pi为i污染物的污染指数;Xi爪为i污染物的实测值;Si为i污染物的评价标准。

22?平均? ②尼梅罗综合污染指数的计算公式：P+P综合=??P最大?/2?1/2式中，P为监测点(评价区)的综合污染指数；P为监测点所有污染物单项污染综合最大指数中的最大值；P为监测点所有污染物单项污染指数的平均值。 平均(2)地质累积指数评价

地质累积指数(Geoaccumulation index, Igeo)是Muller于1969年提出定量评价重金属元素污染的参数，是20世纪60年代晚期在欧洲发展起来的广泛研究沉积物中重金属污染程度的定量指标，在目前地球化学评价中得到了比较广泛的应用[13]。

Igeo?log2??Cn/?K?Bn???

式中，Cn,Bn分别为样品中元素质量分数和该元素的背景值，为消除元素质量分数的自然波动，一般将系数K设定为1.5。

(3)潜在生态污染指数(RI)法

瑞典学者Hakanson于1980年建立了一套应用沉积学原理评价重金属污染 及生态危害的方法，即潜在生态危害指数法。潜在生态危害指数(RI)值的大小 受以下几个因素的影响:①表层沉积物中重金属的浓度;②重金属的种类;③重 金属的毒性水平，毒性大的重金属在计算RI时所占的比重大;④水体对重金属 的敏感性，对重金属敏感性大的水体RI相对较高。

单个重金属的污染指数简称Cif，其计算公式为:

iC表C?i

Cnifi式中，Cif表示某一重金属的污染指数;C表表示表层沉积物重金属浓度的实测值； i表示计算所用的参比值。 Cn单个重金属的潜在生态危害指数简称Eri，其计算公式为:

Eri?TriCif

式中，Tri为毒性系数;Cif某一重金属的污染指数。 沉积物中多种重金属潜在生态危害指数简称RI，其计算公式为:

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iC RI??E，即RI??Tri表iCni?1i?1nirn以上评价方法在重金属污染问题中均得到了广泛的应用，但在某些区域因为评价方法的不一致，存在着污染程度或污染级别的差异性，各自评价方法都是基于数学模型的结果而对污染程度进行定级，其评价方法与评价结果各有优劣。

1.4 本文解决的主要问题

随着城市经济的快速发展和城市人口的不断增加，人类活动对城市环境质量的影响日显突出。本文利用获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，归纳起来，本文的主要研究内容如下：

（1）利用MATLAB软件的绘图功能给出采样点在研究区的位置分布图；

（2）利用MAPGIS软件给出研究区重金属污染的空间分布图，分析研究区土壤重金属的空间分布；

（3）分析研究区土壤重金属污染的分布特征和空间变异； （4）通过数据分析，说明重金属污染的主要原因；

（5）在研究分析以往评价方法的优缺点的基础上，建立模糊综合评价模型对研究区土壤重金属污染程度进行综合评价；

（6）针对以上的分析结果，给出控制城市土壤重金属污染的对策。

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2 研究区土壤重金属污染概况

2.1 研究分区与采样点的收集

在研究城市土壤重金属的空间分布时，我们根据国家的标准按照功能划分，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、??、5类区，不同的区域环境受人类活动影响的程度不同。现对城区土壤地质环境进行调查[14]。为此，将所考察的城区划分为间距1公里左右的网格子区域，按照每平方公里1个采样点对表层土（0~10 厘米深度）进行取样、编号，并用GPS记录采样点的位置(图1、图2)。应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据[14]。另一方面，按照2公里的间距在那些远离人群及工业活动的自然区取样，其作为该城区表层土壤中元素的背景值（表1）。

图1 采样点位置分布图

图2 采样点位置对应的等高线分布图

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