天津市变迁

市是北方和环渤海湾经济区中重要的商贸中心之一。

自古以来，天津市所在地区是我国重要的漕运枢纽、水陆货运的集散中心，商贾云集。

至今已成为拥有950万人口的现代化港口城市。

随着城市的扩大与人口的剧增，天津的生态环境百年间发生了沧桑巨变。

从地学的角度对环境的变迁进行研究与预测，为城市的发展与社会、经济的长远规划提供地质基础依据是非常必要的。

1997年，天津地质矿产研究所水资源与环境地质调查研究室承担了原地矿部地质调查局下达的在渤海湾沿海地区开展1：5万区域地质调查和综合性的科学研究项目，通过野外填图基本查明近百年间天津及周边地区约8000Km2的地表形态、水系、土地利用、生态环境变化等方面的资料，初步查明了近百年间天津市的生态环境变化及其特征，并应用MPGIS 和PCI软件数字化处理。

地质环境变化20世纪初，天津地区面积仅约26Km2，人口密度低，零星的村镇多沿地势较高的古今河道分布，以防洪水和海潮的侵袭。

当时的总体地质环境是：以自然地理环境为主，地势低洼、人烟稀少、交通不便。

20世纪末，天津市区面积扩大了近10倍，达到250多平方公里：市区中心人口密度大于2.2万人每Km2；沿海增加了塘沽、汉沽、大港滨海三区，现今的地理环境则以人类改造地理生态为主，在人类生产生活的需求下，原始的地理生态环境基本已不复存在。

自然景观的变化20世纪初，天津地区的地貌特征是西北高东南低，近海地区地势低平，海拔低于4m，近80%是河网密布的湿地和盐沼。

20世纪末，部分原有的洼地已建起了水库，大部分自然水域包括河网和池塘已基本消失；地下水的过度开采，使地下水水位下降的同时，引发地表水的枯竭，近而造成一些水库因水源不足而废弃，地面沉降加剧。

七里海逐步干涸的命运是渤海湾沿海地区众多湿地消亡的缩影近百年前，七里海是典型的湿地景观，是近三千年以来海退过程中残留下来的泻湖，面积最大时可达100余Km2，芦苇丛生的植被景观在过去数千年间曾多次出现，在古河口和近海岸边发育有世界著名的牡蛎礁，厚度可达5-7m，这一优良的自然景观一直保持到20世纪中叶。

今天的七里海尽管已被列为国家级自然保护区，但湿地的面积已经减少了大约三分之二，后七里海在三十年前已经全部消失，前七里海也在继续淤积中，个别湖区的湖底仅比周围农田低不足1米。

可以断言，若不善加保护，在不远的将来，七里海这块最后的天然湿地将不复存在。

贝壳堤的变化在过去的7000年间形成了长数十公里、几乎全部由贝壳及其碎屑组成的贝壳堤古海岸线，老的贝壳堤已被泥沙覆盖，年轻的贝壳堤则呈数米高长垅状展布，宋金寒冷时期和明、清“小冰期”使之进一步加高，成为风成砂丘，是沿海抵御风暴潮和海水侵袭的天然屏障。

堤内多层古土壤，发育于气候温暖湿润时期。

此外，堤内赋存的淡水成为人类移居海岸的生存条件之一。

明清以来，年轻贝壳堤上的零星定居点逐渐发展成了小村落，坚固的贝壳堤成了最早的公路，现在津歧公路的上古林段、南水源段就是建在贝壳堤之上；20世纪70年代在遥感影象上仍可识辨年轻贝壳堤的形迹，80年代以来贝壳堤受到极为严重的人为破坏，在市区范围内几乎已无法找到贝壳堤的痕迹。

珍稀的牡蛎礁堆积全球罕见牡蛎礁与贝壳堤一样，是人们认识自然历史过程的天然博物馆。

距今7000年以来，天津北部的牡蛎礁平原(The Oyster-Reef Plain)沿古河口和近岸海区发育了众多牡蛎礁，礁体由密集簇生的牡蛎组成，个体可达10-40cm，礁体厚度最大5-7m。

作为全球所有动植物中单位体积最高生物量的礁体，牡蛎礁的正常发育(向上建造)以及保存于礁体内的风暴潮破坏记录，反映了天津地区近数千年来经历了多次气候适宜阶段与破坏阶段的交替。

自80年代以来，已发现的三、四十处埋葬牡蛎礁均遭受到了严重的人为破坏，很多已不复存在。

贝壳堤与牡蛎礁，是渤海湾沿海地区两类特殊的地质体，在世界上亦有较高的知名度。

牡蛎礁体的厚度甚至是全球近数千年来已知同类礁体中最厚者，具有极高的生态环境研究价值和旅游观尝价值，是宝贵的地质遗产和天津市的珍稀资源。

如不对牡蛎礁和贝壳堤进行抢救式的保护，我们失去的可能不仅仅是两个地质体。

海岸线发生了巨大的变化自持续数百年的明、清小冰期结束后直至20世纪初，渤海湾海岸线趋于平直，潮间带坡度大，宽度一般仅在1-2Km之间，海河河口呈喇叭状，向内凹进；到了20世纪后期，部分岸段的海岸线侵蚀后退，潮间带被淤平、变宽，潮间带宽度增大至3-5Km，平均大潮低潮线向海推进，海河河口人工突堤向海延伸了5Km。

尤其是80年代以来，沿海地区大面积开辟盐田、修筑虾池，使一些岸段的海岸线向海推进了1-2Km，这些人为的由泥沙堆积的海岸，极易被暴风潮冲毁，致使大量泥沙被沿岸流搬运，可能加重天津港和黄骅港的淤积。

目前，所有河流下游和入海口处均被严重淤积，已经成为特大洪水期行洪不畅的重要隐患，沿海渔业活动亦受到影响，每年需花费大量的人力和物力清淤，但边清淤边堆积，形成恶性循环，成为沿海地区的一个严重的地质环境问题.植被、水流、气候以及金属堆积情况地理、政治、经济、农业等等相关信息摘要：文章阐明了重金属污染物来源与分布，同时对国内外土壤重金属污染治理的研究工作做了系统的综述，提出了土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法，利用环境矿物材料治理土壤重金属污染物的方法，具有成本低、效果好、无二次污染及有用金属可回收利用等优点，展现出广阔的环境矿物学研究与应用前景。

并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。

1）工业三废引起的重金属污染近年来，由于部分矿产开发中选矿、冶炼工艺水平落后，个别矿区没有环保治理设备，废水、废气排放而带来的大量废弃物的产生未经处理直接投放环境，而其中的重金属随着自然的沉降、雨水的淋溶等途径进入土壤，进入正常循环的生态系统，造成重金属污染严重危害人们的生产生活。

2）化肥农药的过度使用重金属元素是肥料中报道最多的污染物质，化肥中品位较差的过磷酸钙和磷矿粉中含有微量的As、Cd重金属元素（WILLIAMS C H，1973）。

含铅及有机汞的农药发挥作用的同时也为土壤重金属污染埋下了祸根，造成土壤的胶质结构改变，营养流失，对农作物的产量及品质都造成极大的不良影响。

目前的饲料添加剂中也常含有高含量的Cu和Zn（夏家淇，1996），这使得有机肥料中的Cu、Zn含量也明显增加并随着肥料施入农田。

3）汽车尾气的排放以公路、铁路为中心成条带状分布的重金属污染土壤主要是由于汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘的沉降所引起的，污染元素中主要为Pb、Cu、Zn等元素（李波，2005）。

这些物质随风飘落，进入土壤中引起重金属污染。

实验证明，道路两旁土壤中重金属的污染比较严重，并随着离公路距离的由近到远，土壤的污染程度渐轻。

重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。

砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。

环境污染方面所指的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。

随着全球经济化的迅速发展，含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。

土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，并可通过食物链危害人类的健康，也可以导致大气和水环境质量的进一步恶化。

因此引起世界各国的广泛重视。

目前，世界各国土壤存在不同程度的重金属污染，全世界平均每年排放Hg约1.5万t、Cu为340万t、Pb为500万t、Mn为1500万t、Ni为100万t。

中国北方大城市的蔬菜基地和部分商品粮基地也存在着不同程度的重金属污染，如北京、天津、西安、沈阳、济南、长春、郑州等地；。

南方相对较轻，如福州、宁波、上海、武汉、成都等地。

土壤重金属污染将会造成生态系统的严重破坏。

从中国土壤资源状况看，到2000年底中国人均耕地仅为0.1 hm2，而且随着今后中国经济社会的发展如生态退耕、农业结构调整及自然灾害损毁等，土壤资源将进一步减少。

因而如何有效地控制及治理土壤重金属的污染，改良土壤质量,将成为生态环境保护工作中十分重要的一项内容。

重金属污染原理重金属，特别是汞、镉、铅、铬等具有显著和生物毒性。

它们在水体中不能被微生物降解，而只能发生各种形态相互转化和分散、富集过程(即迁移)。

重金属污染的特点是：(1)除被悬浮物带走的外，会因吸附沉淀作用而富集于排污口附近的底泥中，成为长期的次生污染源；(2)水中各种无机配位体(氯离子、硫酸离子、氢氧离子等)和有机配位体(腐蚀质等)会与其生成络合物或螯合物，导致重金属有更大的水溶解度而使已进入底泥的重金属又可能重新释放出来；(3)重金属的价态不同，其活性与毒性不同。

其形态又随pH和氧化还原条件而转化。

(4)在其危害环境方面的特点是：微量浓度即可产生毒性(一般为1～10毫克/升，汞、镉为0.01～0.001毫克/升)；在微生物作用会转化为毒性更强的有机金属化合物(如洋－甲基汞)；可被生物富集，通过食物链进入人体，造成慢性路线。

亲硫重金属元素(汞、镉、铅、锌、硒、铜、砷等)与人体组织某些酶的巯基(-SH)有特别大的亲合力，能抑制酶的活性，亲铁元素(铁、镍)可在人体的肾、脾、肝内累积，抑制精氨酶的活性。

六价铬可能是蛋白质和核酸的沉淀剂，可抑制细胞内谷胱甘肽还原酶，导致高铁血红蛋白，可能致癌，过量的钒和锰(亲岩元素)则能损害神经系统的机能。

本文主要从土壤中重金属污染物来源与分布、土壤中重金属污染物的现行治理方法入手，提出土壤中重金属污染物防治的环境矿物学新方法。

旨在保护环境，提高土壤的环境质量。

1 土壤中重金属污染物来源与分布土壤中重金属的来源是多途径的，首先是成土母质本身含有重金属，不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。

此外，人类工农业生产活动，也造成重金属对大气、水体和土壤的污染。

1.1 大气中重金属沉降大气中的重金属主要来源于工业生产、汽车尾气排放及汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等。

它们主要分布在工矿的周围和公路、铁路的两侧。

大气中的大多数重金属是经自然沉降[2]和雨淋沉降进入土壤的。

如瑞典中部Falun市区的铅污染[3]，它主要来自于市区铜矿工业厂、硫酸厂、油漆厂、采矿和化学工业产生大量废物,由于风的输送，这些细微颗粒的铅,从工业废物堆扩散至周围地区。

南京某生产铬的重工业厂[4]铬污染叠加已超过当地背景值4.4倍，污染以车间烟囱为中心，范围达1.5 km2，污染范围最大延伸下限1.38 km。

俄罗斯的一个硫酸生产厂也是由工厂烟囱排放造成S、V、As的污染。

公路、铁路两侧土壤中的重金属污染，主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。