城市绿地土壤重金属空间特征及生态风险评价

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由于城市化进程以及工业化的迅猛发展,对城市生态系统中土壤结构、质量、和功能产生了重大影响,从而影响城市生态环境。近年来,城市污染问题日益突出,其中城市土壤重金属污染问题是目前城市生态环境研究中重要内容之一。城市绿地在保护生物多样性和水资源,改善小气候,隔离城市污染等方面发挥关键作用,但目前对城市绿地土壤的重金属污染情况研究较少。因此,本研究以成都市中心城区绿地土壤为研究对象,利用GS+和Arc GIS10.2等软件,分析5种城市绿地主要用地类型(防护林绿地、道路绿地、居住绿地、单位绿地、公园绿地)土壤镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)四种重金属元素含量及其空间变异特征,探讨绿地类型、绿地年龄、距城市中心距离和建筑密度4种影响因素对城市绿地土壤重金属含量的影响;并运用地累积指数法,内美罗指数法从点源和面源层面分析城市绿地土壤重金属污染情况,同时通过潜在生态风险指数法进行区域性生态风险评价,以期为成都市城市生态建设,绿地空间的合理规划以及土壤重金属污染的防治提供科学依据,主要研究结论如下:(1)成都市绿地土壤Cd含量平均值为0.4 mg/kg,Cr含量平均值为63.86 mg/kg,Cu含量平均值为21.69 mg/kg,Zn含量平均值为194.93 mg/kg,变异系数分别为52%、53%、22%、71%。研究区内城市绿土壤容重为0.80-1.66 g/cm~3,土壤压实程度较高;p H值为6.35-8.44,偏碱性;有机碳含量为1.14-34.83 g/kg,阳离子交换量(CEC)含量为0.25-10.50 mg/kg。通过相关分析发现,4种重金属元素之间呈显著的正相关关系(P<0.01),土壤CEC含量和4种重金属含量均存在显著相关关系(P<0.01)。(2)在城-郊梯度上,4种土壤重金属含量均在成都市一环内呈现出高值,并呈向绕城高速附近降低的总体趋势。但受人类活动、绿地土壤管理方式和时间等因素影响,绿地土壤重金属Cu、Zn含量在成都市“三环---绕城”区域出现部分高值斑块,Cd在大范围内呈现大斑块状分布,具有连续性规律。(3)不同用地类型绿地土壤重金属含量存在差异,其中防护绿地Cd含量平均值最高(0.48mg/kg),道路绿地Cr和Zn含量平均值最高,分别为73.43和210.76 mg/kg,公园绿地Cu含量平均值最高(29.00 mg/kg),但其Cr、Zn、Cd含量平均值最低;土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn含量含量变化均与绿地年龄呈显著的正相关关系,而部分土壤年龄较长的绿地,植被覆盖率较高的绿地,其四种重金属含量呈现缓慢下降趋势;距城市中心距离和土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn含量变化具有显著的负相关关系;而样点缓冲区内建筑密度与土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn含量变化相关性较低。总体上,用地类型、土壤年龄和距城市中心距离对绿地土壤4种重金属的含量影响显著,而建筑密度对其影响不大。(4)通过地累积模型评价后,研究区内Cd是城市绿地土壤中最主要的污染元素;经过内美罗指数法评价,不同用地类型中道路绿地、居住绿地、单位绿地以及防护绿地均存在中度污染,公园绿地为轻度污染;通过潜在生态风险评价,成都市重金属生态风险呈现出由市中心向外递减的趋势,且在东北方向与西南方向出现生态风险郊区化的趋势。
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