西北典型工业城市土壤污染及其环境效应研究——以兰州市西固区为例
本文以我国西北地区典型工业城区——兰州市西固区为研究区域，综合运用城市生态学、污染生态学、土壤学、地球化学及统计学等多学科理论，采用野外采集样品、实验室化验分析和数量分析相结合的研究方法，系统深入地研究了该区土壤污染及其环境效应。主要研究内容及其结论如下：
1、研究区土壤重金属污染程度及特征
对研究区表层土壤(0-10cm)中Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、As、Hg和Cd元素总量及其不同化学形态含量的分析研究表明：①上述元素(Co除外)在表层土壤中已有不同程度的积累，根据污染指数评价，该区土壤已受到Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和As的轻度污染、Cd的中度污染以及Hg的重度污染，未受到Co元素的污染，其总体重金属污染程度为重度污染(P绿=3.61)：②该区土壤中Co和Mn元素的变化主要受成土母质的影响，Cr、As和Ni元素既受到土壤母质的影响，也受到人类活动的影响，Cd、Zn、Pb、Cu和Hg元素主要受到人类活动的影响：⑨该区土壤中重金属积累严重的地区主要在兰州化学工业公司(包括兰化化肥厂、兰化橡胶厂、兰化机械厂和兰州石油化工厂)、兰州铝厂、兰州炼油化工总厂、甘肃省建筑构件公司、西固热电厂、兰州炼油化工总厂西面的部分菜地、深沟桥道路两侧等地域；④人类活动不仅增加了城市土壤中某些重金属元素的总量，也改变了其化学形态分布，增加了活性态重金属的含量，提高了重金属元素的生态风险性。
2、不同土地利用方式对城市土壤重金属积累的影响
对研究区5种主要土地利用类型(工业园区、道路两侧、农业、居民区及公园)土壤中重金属总量及其不同化学形态含量的研究表明：工业活动、交通、农业生产、居民生活等人类活动不同程度地造成了研究区土壤中Cr、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、Cd、Hg和As(公园土壤例外)元素的积累，改变了土壤表生地球化学原有的元素组合特征，提高了某些重金属元素的活性态含量。总体看来，工业活动的影响最为强烈，其次是交通和农业生产，居民生活的影响最小。
3、交通污染对城市土壤一植物系统的影响
对研究区道路两侧和公园土壤及槐树叶片的比较研究表明：①交通污染造成了道路两侧土壤中Zn、Cd、Hg、Pb、Cu和Cr元素的积累，也造成了道路两侧土壤中有机碳的积累以及pH值的降低；②交通污染对道路两侧槐树叶片中重金属积累的影响与对土壤的影响不同，不仅造成了Zn、Cd、Hg、Pb和Cr5种元素的积累，而且导致了Co、Ni和As3种元素的积累。
4、电解铝工业对周围土壤中F和重金属积累的影响
对铝厂周围土壤中氟和重金属分布特征的研究表明：①电解铝工业排放的烟(粉)尘的沉降造成了周围表层土壤中Zn、Pb、Cd、Cu、Al、Ni和F的积累(积累程度随距厂房距离的增加而减小)，这导致了土壤pH值的降低：②电解铝工业也造成Al、Zn、Pb、Cd、Cu、Co、Cr和Fe元素的活性态百分比的提高，这可能是由于土壤pH值的降低使部分重金属从矿物中释放出来，成为活性态重金属；⑧Zn、Pb、Cd、Cu、Al、Ni和F元素不仅在铝厂周围表层土壤中有所积累，而且沿垂直方向迁移，它们的含量随深度的增加而减小，Zn、Pb、Cd、Cu、Al、Co和Fe的活性态百分比也随深度的增加而降低，直至35-50cm土层中各元素含量以及活性态百分比与对照点基本一致。
5、人发中重金属元素的积累
对西固区和临洮人发样品中Ca、Mg和重金属元素含量的对比研究表明：西固区男孩头发样品中Cr、Cu、Pb、Zn和Ni元素的含量高于临洮男孩，Al、Ca、Fe、Mg、Mn和Co的含量显著低于临洮男孩，尤其是Ca、Mg和Fe3种元素含量仅占临洮男孩的79．4﹪、52.8﹪和32.1﹪，并且，西固区男孩头发样品中元素间的相互关系与临洮男孩的并不一致。
工业城市;土壤污染;环境效应;重金属;槐树叶片;头发样品
中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
博士
自然地理学
李锋瑞
2006
中文
X53;X132
137
2007-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）