導(dǎo)讀:：城市化的進(jìn)程加速了城市土壤的重金屬污染，對人類的健康及生命造成威脅。文中分析討論了土壤重金屬污染的來源、空間分布特征及其影響人體健康的途徑，并從環(huán)境化學(xué)的角度提出了相應(yīng)的污染治理的對策以實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市土壤，重金屬污染，污染治理

引言

城市是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物。從18世紀(jì)以來人口不斷向城市集中。如今隨著各國工業(yè)迅猛增長，社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市的數(shù)目和規(guī)模均不斷擴(kuò)大[1]。而城市環(huán)境是一個(gè)以人為中心的城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)生態(tài)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。目前，城市人口劇增，人類活動(dòng)頻繁污染治理，使得組成這個(gè)環(huán)境的水、空氣和土壤時(shí)刻處于被污染的狀況之下，影響著城市的可持續(xù)性發(fā)展中國。所以，建設(shè)一個(gè)綠色健康的城市環(huán)境是城市可持續(xù)發(fā)展的必然方向。

城市土壤是指受多種人為活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，原有繼承特性遭到強(qiáng)烈改變的厚度大于或等于50cm的城區(qū)或郊區(qū)土壤[2]，是城市環(huán)境的重要組成部分，是城市生態(tài)系統(tǒng)地球化學(xué)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[3]，也是城市賴以存在發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)大量的重金屬隨著各種各樣的人類活動(dòng)進(jìn)入城市土壤中，便造成這些元素在土壤中的積累。一般認(rèn)為，土壤中污染物累積總量達(dá)到土壤環(huán)境背景值的2或3倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，說明土壤中該污染元素或化合物含量異常，已屬土壤輕度污染;當(dāng)土壤污染物含量達(dá)到或超過土壤環(huán)境基準(zhǔn)或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)時(shí)污染治理，說明該污染物的輸入、富集的速度和強(qiáng)度已超過土壤環(huán)境的凈化和緩沖能力，則屬重度土壤污染。由于城市人口密集，人類活動(dòng)頻繁，與土壤接觸的機(jī)率很高，所以城市土壤的重金屬污染更容易通過大氣、水體或食物鏈而直接或間接地進(jìn)入人體，威脅著人類的健康甚至生命。因此，研究城市土壤重金屬污染現(xiàn)狀并提出相應(yīng)的治理對策是可持續(xù)發(fā)展城市所必需進(jìn)行的重要的基礎(chǔ)工作。

1.城市土壤重金屬污染的現(xiàn)狀

2.1 空間分布特征

由于城市土壤受人類各種活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，因此其重金屬污染分布也呈現(xiàn)出

顯著的空間差異。一般地，人口聚集的城市中心區(qū)域土壤重金屬含量明顯高于郊區(qū)和農(nóng)田。對紐約市“市區(qū)-郊區(qū)-農(nóng)區(qū)”土壤研究發(fā)現(xiàn)，重金屬離子總量、重金屬離子多樣性等隨著距市中心距離的增加而降低，重要污染重金屬Pb、Cu、Ni、Cr的含量下降非常明顯[4]。

在城市不同的功能區(qū)污染治理，重金屬分布呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。一般的規(guī)律表現(xiàn)為：Pb的濃度為老工業(yè)區(qū)>老居民區(qū)>商業(yè)區(qū)>開發(fā)區(qū)>其它;Zn的濃度為老居民區(qū)>商業(yè)區(qū)>老工業(yè)區(qū)>其它;Cu的濃度為老居民區(qū)>商業(yè)區(qū)>其它;Cd的濃度為老工業(yè)區(qū)>老居民區(qū)>其它[5 - 7]。

城市公園是人們與土壤直接接觸較多的特殊區(qū)域。北京城區(qū)三十多個(gè)公園土壤Pb質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)查表明，盡管大多數(shù)公園土壤污染程度輕，但客流量大的故宮、頤和園等著名公園污染指數(shù)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它公園[8]。

城市土壤重金屬污染的另一特征是公路兩側(cè)一般為城市土壤重金屬污染最嚴(yán)重的地帶，且呈明顯的帶狀分布[9]。在50 m～80 m內(nèi)公路兩側(cè)土壤中鉛污染相當(dāng)嚴(yán)重，100 m外土壤中的鉛含量沒有明顯增加[10]。

此外，建筑物的建設(shè)、垃圾的堆積填埋等嚴(yán)重破壞了自然土壤結(jié)構(gòu)，土壤層次凌亂，重金屬在其垂直剖面方向分布變異較大，不同功能區(qū)重金屬元素在土壤中各層的聚集狀況沒有規(guī)律可循[11,12] 。

2.2城市土壤重金屬污染的來源

礦產(chǎn)冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)是排放重金屬的主要工業(yè)源，其排放的重金屬可以氣溶膠形式進(jìn)入到大氣，經(jīng)過干濕沉降進(jìn)入土壤;另一方面污染治理，含有重金屬的工業(yè)廢渣隨意堆放或直接混入土壤，潛在地危害著土壤環(huán)境[13]。隨著城市化發(fā)展，大量污染企業(yè)搬出城區(qū)，原有的企業(yè)污染用地成為城市土壤重金屬污染的突出問題[14]。

燃煤釋放也是土壤重金屬重要來源之一， 195年中國燃煤排放汞302.9噸，其中向大氣排放量為213.8噸，北京、上海等超大城市排汞強(qiáng)度較高[15]。雖然近些年燃料使用及供暖方式的改變已明顯改善這些城市的空氣污染狀況，但過去燃煤釋放并已沉降至城市土壤中的重金屬對城市生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境及人體健康仍會(huì)產(chǎn)生長期效應(yīng)。

隨著城市化發(fā)展，交通工具的數(shù)量急劇增加，汽車輪胎及排放的廢氣中含有Pb、Zn、Cu等多種重金屬元素[16,17]，進(jìn)入周圍的土壤環(huán)境污染治理，成為土壤重金屬污染的主要來源之一。此外，雨水淋洗也會(huì)使市區(qū)內(nèi)堆放的垃圾中的重金屬以有效態(tài)形式[18]滲漏釋放到土壤中，使城市土壤局部重金屬含量增加中國網(wǎng)。而表生條件下以有效態(tài)形式存在的金屬元素幾乎不可能再結(jié)合為殘?jiān)鼞B(tài)，重金屬在土壤中遷移能力增加，進(jìn)而污染地下水。

2.3城市土壤重金屬污染影響人體健康的途徑

城市郊區(qū)是市區(qū)蔬菜的主要供應(yīng)基地。因此，土壤-蔬菜系統(tǒng)是城市人群暴露土壤重金屬污染的主要途徑之一。目前研究發(fā)現(xiàn)中國城郊菜地土壤已受到不同程度的重金屬污染[19,20]，其供應(yīng)的許多蔬菜中重金屬含量已超過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。而西班牙的Nadal等通過建立評價(jià)模型發(fā)現(xiàn)工業(yè)地區(qū)甜菜中Cr的積累與攝入有可能導(dǎo)致癌癥發(fā)生率增加[21]。

城區(qū)內(nèi)，土壤中主要種植的是觀賞性或凈化空氣的植物，通過土壤-植物食物鏈對人體造成健康危害的可能性不大。但公園土壤與游人皮膚接觸[22]、兒童攝取[22]、風(fēng)起揚(yáng)塵被人體直接吸入等成為城市土壤直接接觸人體危害健康的又一個(gè)主要途徑。研究發(fā)現(xiàn)[23,24]沙塵暴時(shí)，揚(yáng)塵中來源于土壤的重金屬元素Pb、Zn、Cd、Cu等的濃度比平常高出3~12倍，可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度極高污染治理，人體吸入重金屬的量因此增加。

2.城市土壤重金屬污染的治理對策

城市土壤是城市生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，是地球環(huán)境中進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)其中的重金屬含量超過其環(huán)境承載力后，將通過地表徑流、淋溶、大風(fēng)揚(yáng)塵等途徑對地表水、地下水和大氣環(huán)境產(chǎn)生危害。為了保證人類和諧地生活在高速發(fā)展的城市中和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，尋找控制治理城市土壤重金屬污染的有效方法勢在必行中國網(wǎng)。

3.1減少或切斷重金屬污染源，提高城市環(huán)境質(zhì)量

在可持續(xù)發(fā)展理論和生態(tài)優(yōu)先的原則下，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，充分回收轉(zhuǎn)換工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重金屬有害物質(zhì)，減少三廢排放，禁止任意堆放工業(yè)生產(chǎn)的廢渣，防止其中的重金屬物質(zhì)下滲到土壤或揮發(fā)到大氣中。

減少煤的使用污染治理，開發(fā)清潔能源新技術(shù)，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)及能源供給方式，也是有效降低城市土壤重金屬污染的有效措施。

分類收集處理城市垃圾，回收其中有用的重金屬元素，在垃圾重金屬不超標(biāo)的情況下才能進(jìn)行填埋、堆肥和焚燒。

3.2修復(fù)污染土壤，降低對人體的危害

由于土壤揚(yáng)塵已成為城市大氣重金屬污染的主要來源。因此，可采取化學(xué)方法去除土壤中重金屬。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)采用EDTA溶液淋溶去除土壤重金屬的同時(shí)還可以回收利用這些物質(zhì)，因此其成為去除城市土壤重金屬的一種極有應(yīng)用前景的方法。

當(dāng)然，生物修復(fù)污染土壤有著工程措施無法相比的優(yōu)勢。種植植物不僅可以覆蓋城市土壤，減少土壤揚(yáng)塵的機(jī)會(huì)，而且還美化城市景觀污染治理，凈化空氣，同時(shí)根據(jù)污染城市土壤的重金屬元素種類有目的地選擇植物種類合理搭配，可切實(shí)有效地從根源上修復(fù)城市土壤中的重金屬污染。

3.3 建立城市土壤重金屬健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

我國尚未制定出城市土壤重金屬健康評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不易界定城市土壤重金屬污染，這不利于城市土壤不同功能的開發(fā)，因此應(yīng)結(jié)合人體健康評估、土地利用方式和土壤中重金屬賦存狀態(tài)加大對城市土壤重金屬健康評價(jià)體系研究的力度，盡快建立相應(yīng)完整的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)對城市土壤正確的評價(jià)，以便幫助政府相關(guān)部門制定出合理的法規(guī)，有效地保護(hù)、管理城市土壤和正確指導(dǎo)城市土壤的合理開發(fā)。

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