河北地质大学资源学院
摘要：城市土壤是城市生态环境系统中十分重要的组成部分，对于城市的可持续发展有着重要意义。城市土壤污染会对城市生态环境质量以及人体的健康造成影响。随着我国工业化和城市化进程的加快，城市土壤日益受到人们的高度关注。本文应用PXRF查明了石家庄城市土壤中微量元素及重金属元素的浓度、对城市土壤重金属元素的污染特征、污染来源等方面的问题进行了分析，以期能够为针对性的污染治理和土壤修复提供参考依据。
关键词：城市土壤；PXRF；污染来源；功能区
Spatial Distribution of Contaminated elements in Urban soils: a case study of Shijiazhuang
Liminlan
School of Resources， Hebei University of Geosciences
Urban soil is a very important part of the urban ecological environment system， which is of great significance to the sustainable development of the city. Urban soil pollution will affect the quality of urban ecological environment and human health. With the acceleration of industrialization and urbanization in China， people pay more and more attention to urban soil. In this paper， the concentration of trace elements and heavy metals in the soil of Shijiazhuang city was determined by PXRF， and the pollution characteristics and pollution sources of heavy metals in urban soil were analyzed. In order to provide reference for pollution control and soil remediation.
Keywords: urban soil；PXRF; pollution sources; functional areas
城市土壤是指在城市和郊区地区，受城市发展和运作的多种人为活动方式的强烈影响，强烈改变原有继承特性的土壤的总称。城市土壤重金属污染会对人体的健康造成潜在危害。石家庄市位于河北省西南部，是河北省省会城市，人口密集，因此查明城市土壤中污染元素，发现土壤污染问题后尽早进行污染治理和土壤修复是十分有必要的。
1城市土壤微量元素及重金属元素污染研究现状
1.1研究进展
20世纪70年代以前，人们对城市土壤还没有清晰的认识，只是对于城市土壤的分类进行过探讨，这仅仅是城市土壤研究的萌芽[1]。自20世纪79年代起，在城市化和工业化程度以及人口密度均较高的国家，城市土壤的研究开始兴起，并且在这一时期，正式出现了城市土壤一词[2]，城市土壤研究的范围更加广泛，研究的内容更加深化，研究方法更加成熟，研究目的也更加多元化。在这一阶段，英国著名土壤学家Peter Bullock和Peter J.Gregory在他们的著作中提出，有关城市土壤重金属污染的研究与城市土壤生物学特性及其生态效应的研究仍将是当前以至于今后研究的一个重要方向[3]、[9]。20世纪90年代中后期以来，随着城市化进程的加快，城市人口的增加，城市生态的日益破坏和人们对生活质量要求的提高，城市生态日益受到广泛的关注。与此同时国际学术界有关城市土壤的研究也步入了快速发展的阶段[10]。这个阶段城市土壤研究的重点内容主要包括：城市土壤的特性研究；城市土壤重金属污染的空间分布研究、城市土壤重金属污染的环境效应研究；城市土壤分类研究从研究方法上，从传统的土壤取样到GPS技术的辅助取样、调查，从传统的化学分析到磁学分析方法的应用，从定性分析到现代数学方法的广泛应用，使城市土壤研究进一步深化、拓展[4]。
1.2城市土壤重金属污染国内研究现状
我国大城市普遍受到不同程度的重金属污染，主要污染元素为Pb、Cd和Hg。在城市土壤的水平分异上，城市土壤不同功能区重金属污染程度不同。在城市不同的功能区，重金属分布呈现出一定的规律性。一般来说，工业区和商业区重金属污染最为严重，其次为居民区，风景娱乐区和新开发区重金属含量一般较低，污染也相对较轻[5]，具有明显的人为富集特点。土壤中重金属的来源既与基岩有关，又受人类活动的影响。
1.3石家庄城市土壤污染元素研究现状
目前已有对石家庄城市土壤重金属元素等方面的相关研究，研究发现石家庄市土壤重金属污染程度为Cd>Zn>Hg>Cr>Ni>Pb>Cu>As，而土壤重金属元素有3种主要来源，即与人类的工业生产、汽车尾气排放有关的Cu、Zn、Pb，与工业生产和燃煤活动排放有关的Ni、Cr、Cd，以及与土壤母质有关的As、Al2O3[6]。Cu、Pb、Zn相关性系数较大，Cd、Cr、Ni相关性系数较大，表明这些元素来源可能是一致的，并且Al2O3与As呈正相关，表明As来源于自然源的可能性较大。
2石家庄城市土壤污染元素研究
2.1研究方法
应用PXRF对石家庄市城市土壤包括重金属在内的33种主微量元素进行快速原位分析，获得分析数据。应用arcgis和spss对元素数据进行整理分析，得出33种主微量元素在石家庄市的空间分布，使用聚类分析的方法，对元素的组合特征进行研究[8]。通过石家庄市城市土壤的空间分布情况和元素组合特征，解析其与污染源的空间关系。
2.2分布
选取的测量点区域位于石家庄京广高速铁路以东，北二环至南二环，以及建华大街至滹沱河沿途。应用PXRF对石家庄城市不同功能区不同位置的547个土壤点位进行快速原位分析，得到33种主微量元素的含量。数据具有可靠性。在测量时，记录测量点所属功能区、位置、地表颜色、有无砂砾、有无泥裂等特点，在数据处理时进行分类整理。547个点位在市区的分布如图所示。
图1 547个土壤测量点位示意图
2.4来源分析
重金属元素在石家庄土壤中的含量差别较大，Cu、Pb、Zn的空间分布相似，七告知去的分布与石家庄工业区域分布及交通状况相关。石家庄中东部及东北部是重要工业区域所在地，工厂会对石家庄城市土壤中所含重金属含量造成影响。Cd、Cr、Ni元素在市区东北部形成高值区。As元素在空间上分布较为均匀，污染程度和富集程度普遍都在轻度污染和低富集。
由表1和图2可以看出，不同功能区同种元素也存在差异。较为明显的是工厂各元素含量除Cd低于道路和小区，As略低于道路外，其他元素都明显高于其他功能区。总体来说，石家庄市区主要功能区污染程度为工厂（F）>道路（S）>校园（C）>小区（R）>河流（OH）。
城市人口密集，重金属元素的来源与人类活动的关系不可忽视。例如，道路中Zn元素主要污染来源为轮胎磨损。选取新汽车轮胎，使用PXRF对汽车轮胎进行测量，测量得出了元素含量。其中Cu、Pb、Zn的含量较高，其中Zn元素最为明显，但是轮胎中Cd、Cr、Ni、As等都低于检出限。测量得出的数据如下表所示：
汽车在道路行驶过程中，经过长时间磨损，轮胎中的元素进行迁移，会使道路一些元素值升高[7]。
3结论
城市土壤主微量元素分布存在一定的规律，通过对石家庄城市土壤进行研究，得出主要功能区城市土壤污染程度为：工厂>道路>校园>小区>河流。污染元素来源与人类活动密切相关。在污染治理与土壤修复工作中，根据污染元素的来源不同，对不同区域制定不同措施，能够取得更好效果。
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论文作者:李敏澜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/19
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