南京城市土壤的特性与重金属污染的研究
吴新民1,2,潘根兴1 *,姜海洋1,居玉芬1
1:南京农业大学农业资源与生态环境研究所,江苏 南京 210095;2:池州师范专科学校,安徽 池州 247100
摘要:研究了南京市城市土壤母质组成,剖面结构,pH值,土壤质地,土壤有机质,重金属元素全量及其不同形态含量等理化性质和分布规律.结果表明,城市土壤母质来源复杂,剖面层次混乱,土壤反应石灰性,粗粒化,有机质含量升高和表聚现象较明显.城市土壤重金属污染较为严重,不同功能区的污染元素和污染程度有显著差异.综合污染程度以老工业区含量最高,依次为老居民区,商业区,风景区,城市广场,开发区.但各功能区土壤重金属的形态分异不明显.城市土壤的随机空间变异十分突出,无论是土壤性质还是重金属污染积累都如此.城市中可能存在一些高度污染的岛状区域,这在城市环境质量上必须予以密切关注.
关键词:城市土壤;土壤特性;重金属污染
中图分类号:X14;S15 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2003)01-0019-05当前,我国城市化进程日益加快,城市建成区的功能分区日趋强化,城市土壤在人居环境质量,城市生态功能等方面有着重要的作用[1~3].城市土壤的性质与环境特点得到国内外科学家的广泛关注.1989年德国土壤学会成立了城市土壤工作组,90年代初美国开展了纽约的城市土壤调查和制图并提出了几个城市土壤土系[4].1998年第16界国际土壤学大会上正式成立了"城市,工业,交通和矿区土壤"工作组(Soils in Urban and Industrial, Traffic and Mining Areas, SUITMA),并于2000年召开了首届SUITMA国际会议.在我国,自上世纪90年代开始已有城市土壤研究报道[5~7].南京是一个具有悠久历史的古城,近年来城市化仍十分快速.本研究采集南京多种城市功能区的土壤样品,分析这些土壤的性质以及土壤中重金属污染特点,期望为城市土壤性质的认识和土壤环境质量的认识积累科学依据,并对城市环境质量评价与保护提供科学依据.
1 材料与方法
1.1 城市功能分区与土壤样本采集
由于人为因素的影响,城市土壤分布往往具有非连续性,土壤层次混乱,土壤物质来源复杂等特征[7].我们根据城市不同功能将南京市建成区分为老工业区,新开发区,商业区,老居民区,城市广场,风景区等功能区划分采样单元;各功能区的剖面点尽可能选择在代表性地段,回避人工填充物(如沙层,砖瓦砾层,混凝土碎屑层,生活垃圾等).为便于分析比较,我们按0~5 cm,5~20 cm和50 cm 以下等3种深度采集土壤剖面层次样[8].在城市广场土壤来源复杂,园林林木多样,采样时采集不同植被覆盖条件和不同建成历史以及客工填埋和废弃土填埋等成土类型.
1.2 土壤样本植被与分析
样本运回实验室后,风干磨碎,分别过10目,20目尼龙土筛.为做元素全量分析,使用四分法取部分土样进一步用玛瑙研钵研磨,过100目塑料土筛.常规分析参照中国土壤学会推荐的方法[8]:颗粒组成分析使用比重计法;pH值测定采用1:1水土比浸提-pH计法,有机碳测定采用K2Cr2O7-H2SO4外加热法.所研究的重金属元素选择典型人类活动源元素[9]Pb,Cu,Zn,Cd等4种,全量分析采用HNO3-HClO4-HF三酸消化法[8],形态分析采用连续提取法[10~11].重金属元素样本消化液和浸提液均在TAS-986原子吸收分光光谱仪上测定.同时选用国家地球化学标准样作内标.
2 结果与讨论
2.1 城市土壤的理化性质
各剖面的主要理化性质如表1所示.这些城市土壤具有与农业和自然土壤显著不同的剖面结构和土壤性质,其主要表现在以下几个方面.
表1 供试土壤的剖面特性和理化性质
样区
剖面点
深度/cm
干土颜色
颗粒组成/(g(kg-1)
侵入体
有机质
/(g(kg-1)
pH
2~0.02 mm
0.02~0.002 mm
50
7.5YR7/6
387.7
527.9
84.5
瓦砾
5.60
7.96
0~5
10YR4/6
312.6
408.1
279.2
建筑砂砾
24.1

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