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城市土壤和城市灰尘是城市污染物的源和汇,它们深刻的影响着人类的健康和城市环境质量,中国幅员辽阔,历史悠久,城市土壤、城市灰尘具有复杂的地理空间分布的差异性、时间分布的尺度和变异性,影响机制比较复杂。
本文主要针对乌鲁木齐市和上海市的城市土壤、城市灰尘环境进行系统研究,主要的认识和研究成果如下:
(1)城市土壤/城市灰尘营养盐特征:土壤、灰尘均趋向碱化且富含有机质;城市土壤、灰尘均具有明显的富磷特征,土壤、灰尘中各形态磷含量均表现出共同的特征:钙结合磷>闭蓄还原态磷>有机磷>铁铝结合态磷>可交换态磷。
(2)城市土壤/城市灰尘重金属污染特征:城市土壤、灰尘普遍受到Cr、Cu、Pb、Zn的污染。土壤Cr的污染来源主要来自交通运输,灰尘Cr、Mn污染来源主要来自工业污染。Pb、Zn、Mn在土壤中形态分布规律趋于相同,Fe、Cu在灰尘中形态分布规律趋于相同,六种重金属中活性最小的为Cr和Fe。土壤、灰尘中的重金属形态不一定以残渣态为主,这说明随人类活动扰动的加强,城市土壤和城市灰尘中的重金属活性也大大增强了。
(3)同一种功能区,不同城市的土壤/灰尘污染特征:两市土壤/灰尘中的总无机氮、土壤总磷、土壤Cr等在功能区的分布表现出一些相同的规律,这说明:尽管是在不同城市,但因为在相同的功能区内,污染物来源相同或相似,人类对土壤/灰尘的干扰活动具有趋向统一的特性。
(4)土壤与灰尘的关系:灰尘较土壤碱性更强,有机质含量更丰富,氨氮、亚硝氮含量更高,而土壤中总无机氮、硝氮的含量高于灰尘,水溶磷含量高于灰尘;一般而言,灰尘中重金属含量、活性要高于土壤,这说明灰尘比土壤更容易受到重金属污染,灰尘的潜在危害要大于土壤;同一城市土壤与灰尘污染存在一些共性,如乌市土壤与灰尘中重金属均表现为活性态Pb比例最高,活性态Fe比例最低,活性态Cr的比例也偏低,同一城市的同一功能区,土壤与灰尘中污染物来源输入比较接近,同时土壤与灰尘在形成上相互影响可能是主要原因。灰尘氮素空间分布差异小于土壤,除了污染物的来源复杂外,灰尘的动力污染使污染物重新迁移和分配,减小了污染物含量的空间差异。
(5)通过相关分析和主成分分析得出,城市土壤、灰尘重金属的主要污染来源来自:工业生产污染源、交通运输污染源、原土壤母质的输入。
影响城市土壤、灰尘污染的主要因素有如下三大类:一类是土壤、灰尘理化性质,影响因子主要有有机质、粘粒含量和pH值;第二类是人类活动,这类影响因子比较复杂,主要有工业生产(工业内部结构、工业规模、工业布局、三废的产生、冬季是否取暖等),交通运输(车流量、距离公路的远近、车速、路况、加油站等),城市化程度(城市化速度、城市历史、城市规模、城市人口密度等),土地利用方式,各城市的环保工作等影响因素;第三类是自然环境,它们会加剧或减轻工业、交通等污染源对城市土壤、灰尘的污染,这些因素主要包括城市的气候(温度、湿度、风向、风力等)、地形、城市植被覆盖率、自然土壤状况等。上述因素的差异造成了不同城市土壤、灰尘营养盐特征与重金属污染特征的差异,也造成了同一城市营养盐与重金属空间分布的明显差异。