【摘 要】
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城市化快速发展导致城市面积扩张、土地利用方式改变,从而影响了城市绿地土壤重金属分布,造成土壤重金属不同程度的累积,并通过大气、水体、食物链直接或间接地影响人体健康,同时对城市生态环境产生巨大的影响。因此,分析城市绿地土壤重金属的分布特征,并对土壤重金属污染进行综合评价,探讨土壤重金属的来源,对城市绿地土壤重金属污染治理和城市生态环境保护具有重要意义。本研究以成都-温江这一典型的“中心城区-城市边缘
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城市化快速发展导致城市面积扩张、土地利用方式改变,从而影响了城市绿地土壤重金属分布,造成土壤重金属不同程度的累积,并通过大气、水体、食物链直接或间接地影响人体健康,同时对城市生态环境产生巨大的影响。因此,分析城市绿地土壤重金属的分布特征,并对土壤重金属污染进行综合评价,探讨土壤重金属的来源,对城市绿地土壤重金属污染治理和城市生态环境保护具有重要意义。本研究以成都-温江这一典型的“中心城区-城市边缘-新城区”梯度带为研究区,探讨土壤重金属全量以及化学赋存形态分布特征,明确研究区土壤重金属生态环境效应;基于Arc GIS软件,结合距城市中心距离、建筑密度和道路密度等城市化量化指标,探求城市化对土壤重金属全量空间分布的影响;采用地累积指数、潜在生态危害指数和风险评价编码法(RAC)对城市绿地土壤重金属污染情况进行综合评价;进一步通过重金属来源定性分析方法主成分分析和Pb同位素比率,以及定量分析方法正矩阵分解法(PMF),探究研究区土壤重金属来源,得出以下研究结论:(1)研究区土壤Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、Ni全量均值分别为49.97、43.62、96.25、0.33、62.30、605.40、35.94mg/kg,其中Cu、Pb、Cd、Mn、Ni的平均值超过背景值1.4~2.8倍,33%、36%样点Zn、Cr含量超过背景值,但均未超过建设用地土壤污染风险筛选值。Cu属高度变异,Ni属低等变异,其余5种重金属均属于中等变异。城市绿地土壤重金属受人为活动影响,存在一定程度累积。(2)“中心城区-城市边缘-新城区”梯度带绿地土壤重金属Cu、Pb、Zn和Mn呈现先降低后增高的趋势,土壤Cd、Cr和Ni未表现出明显的空间分布规律。土壤Cu、Zn和Cd在工业绿地中含量最高,交通绿地土壤Pb含量显著高于其他绿地。土壤Cu、Pb、Zn和Cd随距城市中心距离增加而显著降低,并且随一定范围内的建筑密度和道路密度增加而增加。土壤Cr、Mn、Ni与绿地类型、距城市中心距离、建筑密度和道路密度无显著相关性。(3)不同重金属其赋存形态具有差异。弱酸溶态占比最高的为Cd,说明其具有高的生态毒性,是研究区最主要的重金属污染元素。残渣态占比最高的是Cr和Ni,其对环境相对安全。各重金属元素可提取态(F1、F2、F3之和)比重大小为Cd(72%)>Pb(60%)>Mn(59%)>Zn(44%)>Cu(39%)>Ni(24%)>Cr(21%),Cd、Pb、Mn、Zn和Cu潜在危害程度较大,具有较高的二次释放能力,土壤重金属污染治理中应被关注。(4)地累积指数评价结果显示土壤Mn、Cd和Pb为轻度污染,且地累积指数值呈现由城市中心向城市边缘递减趋势;潜在生态风险评价结果显示,研究区总体为轻微生态风险,但单项指数中Cd为中等生态危害,其对环境潜在生态风险具有显著贡献;风险评价编码法评价结果表明,研究区土壤Cd属高风险污染,Mn、Zn属于中等风险,Cu、Ni、Pb属于低风险,Cd和Mn评价指数具有相同的分布趋势,即在居住和工业绿地中指数值高,在交通绿地中最低。(5)研究区重金属来源有四种类型,分别为自然源、大气沉降源、工业活动源和交通活动源。Mn和Ni主要受自然源控制,Cu主要源于工业活动和交通活动,Cd主要源于工业活动和大气沉降,Cr主要受大气沉降和交通活动源控制,Pb和Zn受到工业活动、交通活动和大气沉降共同影响。
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