摘要: 總結(jié)了城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查的技術(shù)路線， 論述了城市環(huán)境地球化學(xué)解釋的思路和方法， 提出了城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查研究的重點(diǎn)問題及研究方向， 為開展城市環(huán)境調(diào)查和評價工作提供了有參考價值的研究線索。 關(guān)鍵詞: 城市環(huán)境; 地球化學(xué)調(diào)查; 生態(tài)評價; 污染指示物 自上世紀(jì)60 年代系列公害事件發(fā)生后， 環(huán)境問題已成為倍受各國關(guān)注的國際性的重大問題。作為人口高度密集的城市區(qū)域， 其環(huán)境狀況早已引起世界上許多國家的高度重視， 在過去的幾十年里， 一些地球化學(xué)研究相繼集中在城市區(qū)域。目前， 城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查已在世界各地展開， 如亞洲的香港[1]; 歐洲的倫敦[2]、柏林市[3]， 非洲的哈博羅內(nèi)市[4]。調(diào)查的目的在于查明市區(qū)的污染水平及郊區(qū)的“背景值”， 區(qū)分鑒定不同的污染源， 評價城市環(huán)境的生態(tài)效應(yīng)， 研究城市環(huán)境與人類健康的關(guān)系。 1 城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查的技術(shù)路線 1.1 采樣點(diǎn)布置方案 目前， 國外的城市環(huán)境調(diào)查一般在兩個區(qū)域進(jìn)行， 即郊區(qū)和城區(qū)。在郊區(qū)的調(diào)查一是為了確定城區(qū)的背景值， 二是獲得城- 郊地理變化區(qū)域內(nèi)元素分布的地球化學(xué)變化梯度。如Lind等在瑞典的斯德哥爾摩市調(diào)查土壤重金屬的含量時， 以城市最繁華地帶為中心， 分帶布置樣點(diǎn)， 帶距為0～3km， 3～9km 和>9km[5];Birke 等在德國柏林市的調(diào)查中就包括大范圍的郊區(qū)區(qū)域[3]。通過對比城- 郊區(qū)的地球化學(xué)特征來揭示人類活動對城區(qū)地球化學(xué)環(huán)境狀況的影響程度。 為了調(diào)查城市不同區(qū)域內(nèi)的環(huán)境地球化學(xué)狀況，研究不同的用地類型對元素分布的影響， 分別在城市的不同功能區(qū)域分類取樣， 即: 郊區(qū)土壤、工業(yè)區(qū)土壤、居民區(qū)土壤、商業(yè)區(qū)土壤和農(nóng)業(yè)土壤[3- 5]。主要采集表層土壤(0～5cm)。在不同類型區(qū)域內(nèi)選擇代表性點(diǎn)位取垂向土壤剖面樣品。城區(qū)的土壤難以實(shí)現(xiàn)均勻的網(wǎng)格化取樣， 一般按公園和綠地的分布隨機(jī)布置取樣點(diǎn)。 1.2 采樣介質(zhì) 環(huán)境地球化學(xué)的采樣介質(zhì)包括土壤、大氣、水、水系沉積物、生物樣等。但目前城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查主要集中在土壤、大氣顆粒物(或氣溶膠)、大氣降塵等三種。其中較常用的是采集和分析城市淺層土壤樣和降塵樣。 在街道兩邊或高層建筑物頂部收集降塵并結(jié)合地面土壤是城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查的主要方法。如Rasmussen等在渥太華市內(nèi)取居室內(nèi)灰塵、附近的街道降塵和公園土壤進(jìn)行比較來研究該市的環(huán)境質(zhì)量[6]。降塵和土壤對比調(diào)查， 即可查明元素在不同介質(zhì)中的污染水平， 還有助于分析污染物的來源。 2 城市環(huán)境地球化學(xué)的解釋與評價 2.1 城市環(huán)境的地球化學(xué)解釋 城市環(huán)境調(diào)查結(jié)果的地球化學(xué)解釋是指對城市環(huán)境中重金屬元素的分布特征、成因及其來源進(jìn)行解釋，畢業(yè)論文 研究元素地球化學(xué)分布模式、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和機(jī)理， 建立城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查成果解釋體系。 2.1.1元素來源判別 對城市環(huán)境中污染物的來源及成因進(jìn)行分析判斷是城市環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查的重要內(nèi)容。多元統(tǒng)計(jì)方法在研究城市環(huán)境的物源判斷中具有廣泛的應(yīng)用， 并以聚類分析和因子分析為主[7- 9]。不同來源的元素在因子分析中常常進(jìn)入不同的主因子或表現(xiàn)為聚類分析中的不同元素組合， 根據(jù)元素的組合特征來區(qū)分元素的來源。如Manta 等在意大利的城市土壤中發(fā)現(xiàn)了Cu、Pb、Zn人為源的因子組合， 而V， Ni， Mn， Co等元素作為自然源進(jìn)入另一因子， 并在聚類分析中組合在一起[8]。 城市環(huán)境物源判斷的另一重要方法是富集因子(EF)法， 它是一種能反映不同地質(zhì)環(huán)境的化學(xué)元素比率方法， 用代表陸地來源的元素(如Al、Ti、Zr 和稀土元素等)和代表海洋源的元素(Na)作為參考元素對樣品中的元素含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化， 以平抑自然差異對元素含量的影響， 在此情況下出現(xiàn)的較高的富集因子值即意味著人為源的存在， 這種方法在環(huán)境地球化學(xué)判斷 元素來源及富集程度中具有非常廣泛的應(yīng)用[10- 11]， 特別是在大氣顆粒物或氣溶膠介質(zhì)中的應(yīng)用效果尤為顯著。其計(jì)算公式為[11]: EF 海(X)=( X/Na) 氣/( X/Na) 海(1) EF 殼(X)=( X/Na) 氣/( X/Na) 殼(2) 其中， 公式(1)為判斷海洋源的計(jì)算公式， 以Na為參考元素; 公式(2)為陸地源的計(jì)算公式， 以Al 為參考元素。(X/Na)氣、(X/Na)海、(X/Na)殼分別代表元素X在大氣顆粒物、海水及地殼中的含量。 通常將EF>10 作為大氣顆粒物的人為源標(biāo)志。但在粒徑為2.5μm 的大氣顆粒物中， EF>5 即為人為源的標(biāo)志[12]。 2.1.2元素分布類型及成因 在世界范圍內(nèi)的城市土壤中重金屬元素含量普遍偏高， 但在不同的城市中變化很大， 這依賴于城市的歷史年代、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度、碩士論文 不同的用地類型、汽油的添加濟(jì)成分、車輛元件的組成等， 在城市環(huán)境元素分布及成因的解釋中應(yīng)綜合分析以上各種因素。城市交通是產(chǎn)生重金屬元素的重要途徑之一， 如Cu 通常是汽車潤滑劑的組分， 而Pb 曾一度是汽油的防爆劑， Sb 可以作為閘墊材料。因此， 交通是城市中Cu、Pb、Zn、Sb 等元素的主要來源。Romic 等發(fā)現(xiàn)， 燃燒和道路交通， 尤其是輪胎的磨損和消耗是城市區(qū)域內(nèi)Cd 的主要污染源[7];Moller 等在大馬士革調(diào)查時認(rèn)為交通是表層土壤中Cu、Pb、Zn 等重金屬元素富集的主要原因[9]。與歷史久遠(yuǎn)的工業(yè)化城市相比， 相對年輕的城市具有較低的重金屬含量， 如非洲的哈博羅內(nèi)市[4]比悠久的重工業(yè)城市倫敦[2]、柏林[3]的表層土壤的重金屬含量偏低[9]， Li 等發(fā)現(xiàn)， 城市公園土壤中Cu， Pb和Zn 的含量與公園的年齡之間具有明顯的相關(guān)性[1]，即城市歷史越長， 重金屬含量越高。元素在表層土壤中的分布明顯依賴于城市用地及工業(yè)類型， 如Birke 等[3]在柏林市調(diào)查中發(fā)現(xiàn)， Al，K， Si， Na， Sc 和Ti 主要是自然源， 即與母質(zhì)的組成有關(guān); 工業(yè)區(qū)域傾向于被Cu， Cd， Zn， Pb， Hg 污染; 農(nóng)業(yè)區(qū)由于大量使用化肥和污泥， 富集Cd， F， Cr， Hg， Ni，Zn 和P 元素。盡管非洲的哈博羅內(nèi)市比較年輕， 但它的不同區(qū)域仍然受Cr， Co， Ni， Cu， Zn 和Pb 等元素不同程度的污染。如城市中心和工業(yè)區(qū)的Co， Cu， Pb，Zn 等元素污染， 農(nóng)業(yè)土壤中的Cr，Ni 污染， 居民區(qū)及工業(yè)區(qū)的Zn 污染[4]。 2.2 城市環(huán)境地球化學(xué)評價 2.2.1污染程度評價 將郊區(qū)土壤背景值與城市各功能區(qū)含量進(jìn)行比較是了解城市環(huán)境污染水平最常用、最直接的方法。如瑞典斯德哥你摩市Hg 在市中心土壤中的含量是郊區(qū)背景值的20 倍， Pb 和Zn 在市區(qū)中的含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于背景值[5]; 在柏林老工業(yè)區(qū)， Cu 的最大值是背景值的2050 倍， Cd 是1638 倍， Hg 是1780 倍[3]。通過同一城市不同功能區(qū)內(nèi)元素含量的對比以及不同城市之間的對比， 也常用來評價城市環(huán)境的污染水平。 農(nóng)業(yè)土壤與城區(qū)內(nèi)土壤不同， 除了農(nóng)用化學(xué)品外，大氣沉降、污水灌溉、垃圾填埋場等都會對農(nóng)田中的重金屬積累產(chǎn)生重要影響。對這部分的污染評價， 比較有效的評價方法是地質(zhì)積累指標(biāo)法(Igeo)和富集因子法(EF)。對大氣污染物的評價， 富集因子法尤為有效。

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