城市生态学(5.6.3)--城市化对土壤环境的影响

案例三 城市化对土壤环境的影响

城市化随着科学技术的进步和大工业的发展而加速，近50年来，世界城市化进程十分迅速，世界城市人口由1950年的29%上升到1985年的41%。发达国家城市总人口由1950年的54%，增加到1990年的73%。中国城市化率也由1949年的10.6%，提高到目前的32%。城市化已是世界性的普遍现象，是社会进步的标志。但是城市化的发展和城市人口的高度集中，也带来了一系列城市环境问题，如用地紧张、交通拥挤、环境污染等。城市化也给土壤环境带来冲击和影响，城市土壤环境与城市化和城市环境有密切关系。

一、土壤利用方向方式变化对土壤的影响

城市化的发展使土壤环境和土壤理化性质发生明显变化，城市化使部分土壤的利用方向和利用方式发生改变，利用方向和方式的改变就会影响土壤理化性质的变化。城市建设使一部分耕作土壤变为园林土壤，对于耕作土壤，作物从土壤中吸收养分成为植物体的组成部分，由于作物收获，来自土壤中的大部分养分元素离开土壤，长年累月，土壤中这些养分就会不断损失，使土壤趋于贫瘠，这就需要通过施肥等不断向土壤补充N、P、K以及其他植物营养元素，以补充种植作物而损失的养分。耕作土壤的耕层厚度一般也较为稳定，大多稳定在犁底层之上的20～30cm土层以内。耕作土壤改为园林土壤后土壤养分损失、补充、循环明显不同，园林土壤的养分主要靠生物小循环的“自肥”作用，即园艺植物从土壤中吸收养分，然后又通过枯枝落叶凋落物或植物残体把从土壤中吸收的元素归还土壤，土壤中养分的补充主要来自植物残体有机质的矿质化作用，土壤有机质层将随着园艺土壤年龄的增长而加厚，而且原有的犁底层也将逐渐消失，土体的通气性、透水性随之发生变化，土壤水分和养分的移动较为通畅，不受犁底层所阻隔。

城市化使部分土壤的利用方式发生变化，城市人口集中，每天需要大量蔬菜，这就使城市郊区部分或大部分土壤由原来种植粮食作物或其他作物而改种蔬菜，这不仅是城市居民生活的需要，而且种植蔬菜的经济效益往往比种植粮食高。由于种植蔬菜与种植粮食的耕作方式不同，如种植蔬菜与种植水稻的耕作方式差异很大，因此菜园土与水稻土的理化性质就有明显区别，如土壤氧化还原电位菜园土大多处于以氧化状态为主，Eh值较高， 而水稻土在种植水稻期间由于淹水作用，往往处于以还原为主的状态，Eh值是较低的，有利土壤有机质累积，但Fe、Mn大多成为低价态，这就增加了土壤中Fe、Mn的淋失。从总体看来，菜园土的土壤肥力状况通常要比水稻土高。

二、城市污水对土壤的影响

城市化的特征之一就是人口集中，工业企业种类多，分布广，城市生活污水和工业废水的去向大多是排入江河，目前，城市污水大多未经处理或处理率和处理达标率低，导致江河水体和农田灌溉水受污染，进而污染土壤或使土壤的理化性质变差。河涌污染使部分城镇农田灌溉水出现水质性缺水，如深圳市宝安区市郊有的农田灌溉水受工业废水和生活污水的污染而不能用于灌溉，导致部分农田丢弃，这些农田在旱季时土壤干裂，寸草不生，土壤理化性质变劣。又如广东省南海市郊有的地方来自河涌的农田灌溉水受电镀废水的污染，导致土壤和农作物中Cu、Zn、Cr、N i的质量浓度明显异常，菜园土Cu、Zn、Cr、N i的质量浓度分别达156.46，475.32，382.56和157.08m g/kg。若以土壤环境质量标准(BG156189-95)来衡量，分别超标2.13，1.38，0.5和2.92倍，水稻土Cu、Zn、N i分别超标1.99，0.93，4.54倍。其上作物中Cu、Zn、Cr、N i普遍超过中国食品卫生标准，如生菜和菜

心Cu分别超标2倍和116倍，Zn分别超标6.8倍和8.2倍。这些地方作物中Cr、N i也超过允许限值0.34～1.23倍。

城市污水是一种污染源，但从某种意义上说来，也是一种资源，污水，特别是北方缺水城市作为灌溉水源或补充水源，而且污水中含有较丰富的N、P、K、Cu、Zn等，为作物提供营养元素。利用城市混合污水灌溉，作物一般是增产的。但污水灌溉也使部分土壤和作物污染。据农业部门对30多万h m2污灌面积调查，有害物质在土壤中有累积的达15.4h m2，占污灌面积的51%，粮食中污染物超标的0.73h m2，占污灌面积的2.6%。长期污灌会使土壤中的一些重金属的含量增加，如广州市郊污灌区土壤中Cd、P b、Hg、Zn、Cr的质量浓度为清灌区的1.8～4.5倍(表2-3-4)，污灌区土壤Hg的质量浓度最高可达2.3m g/kg，Zn的质量浓度最高可达1320m g/kg，明显异常。

表2-3-4 广州市郊污灌区与清灌区土壤中元素的质量浓度 m g/kg 项目Cd P b Hg Zn Cr Cu As

样点数34343434341228污灌区最大值228.0920 2.31320616.021672.5污灌区平均值 2.199.70.28142.828.087.925.1清灌区平均值0.4748.670.1646.09.021.122.1

污灌区/清灌区 4.5 2.0 1.8 3.1 3.1 4.2 1.1

（引自廖金凤，2001）

城市污水中全盐量较高，会引起土壤盐渍化，如新疆乌鲁木齐市东郊水磨河灌区，污水矿化度为1.38～2.11g/L，多年污灌后土壤表层含盐量达0.21%～0.51%，出现轻度至中度盐渍化。污水中N a+、K+过高还会引起土壤颗粒分散，物理性质恶化。污水含有大量悬浮物，土壤经长期污灌，还会使土壤容重增加，孔隙度下降，土壤出现板结现象等。

三、城市工业废气和机动车废气对土壤的影响

（一）工业废气对土壤的影响

城市工业往往分布在市郊和城乡结合部，市区一些污染较重的工业企业也往往向市郊或农村转移，使市郊土壤受工业三废的污染，工业废气污染是其中的一方面。目前工业能源大多以煤、石油类为主，煤和石油中含有许多重金属和类金属如Hg、Sn、Cr、P b、As等元素，如石油中Hg的质量浓度为0.02～30m g/kg，在煤和石油燃烧过程中部分金属元素和类金属元素随工业废气排放，最终降到地面进入土壤，使土壤中这些元素含量明显增加或引起污染。又如金属冶炼厂等在生产过程中部分重金属元素和一些非金属元素也会随工业废气排放进人土壤，如有色金属冶炼过程中汞大多进入大气中，矿石中的镉约22%～30%进入大气中。内蒙古某钢铁厂排放的含氟工业废气污染范围达数十公里，氟污染严重地区土壤和牧草中氟含量超标几倍至几十倍，使人畜普遍患氟病。美国蒙大拿州某有色冶金企业每年排入大气中的锌约5t，镉约250kg，其周围地区土壤表层0～2.5cm内锌的含量很高，离厂1.8k m达1090m g/kg，离厂3.6k m为233m g/kg，离厂7.2k m为48m g/kg，在上述距离土壤中镉的含量分别为37，17和4m g/kg，可见冶金企业排放的废气中Zn、Cd对周围土壤有明显污染，而且离厂越近，污染越严重。在波兰上西里斯克工业区，每昼夜降落到地面的灰尘达3000m g/m3以上，导致土壤性质的改变和大量硫酸盐、铅、锌、铜等在土壤中大量累积。广东增城市仙村镇水泥工业企业集中区周围土壤受水泥粉尘的影响，土壤孔隙度减