王思遠(yuǎn) 楊樹(shù)俊 張賀 孫東年 劉耕苑

(江蘇省地質(zhì)工程勘察院 江蘇南京 210012)

非農(nóng)業(yè)土壤是在經(jīng)過(guò)人類(lèi)城市活動(dòng)的長(zhǎng)期干擾下形成的特殊土壤，它區(qū)別于自然土壤和農(nóng)業(yè)土壤，有著特殊的理化性質(zhì)和生態(tài)循環(huán)過(guò)程。非農(nóng)業(yè)土壤是保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的屏障。在起到維護(hù)城市生態(tài)環(huán)境的作用時(shí)，它自身的特性也會(huì)逐漸演變，導(dǎo)致土壤本身的功能失調(diào)和土壤質(zhì)量的惡化。主要表現(xiàn)為土壤理化性質(zhì)的退化。同時(shí)，非農(nóng)業(yè)土壤的退化也會(huì)影響城市生態(tài)環(huán)境，如土壤的自凈功能。土壤的自凈能力有限，如果使用不當(dāng)使之超過(guò)負(fù)荷，將阻礙物質(zhì)交換，影響植被和微生物的生長(zhǎng)環(huán)境。相反，被污染的土壤直接或間接地被人體吸收，威脅著城市居民的健康。

非農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，受污染程度普遍高于農(nóng)村土壤。非農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的來(lái)源有很多，主要集中在工業(yè)污染源和交通工具的排放上。

工業(yè)污染來(lái)源主要有以下幾點(diǎn)。

（1）礦產(chǎn)冶煉加工、電鍍、塑料、電池、化工等行業(yè)排放的重金屬以氣溶膠的形式進(jìn)入大氣，再經(jīng)過(guò)干濕沉降進(jìn)入土壤[1]，孫厚云等人[2]對(duì)河北承德釩鈦磁鐵礦小流域土壤重金屬研究顯示鐵礦尾礦庫(kù)周邊表層土壤Cu、Cr、Ni 存在累積。（2）含有重金屬的工業(yè)廢渣隨意堆放或直接混入土壤，潛在地危害著土壤環(huán)境[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，工礦區(qū)土壤重金屬污染率超過(guò)30%[4]。（3）隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，很多污染企業(yè)搬出陸續(xù)城市區(qū)域，但是這些企業(yè)造成的污染還在持續(xù)影響非農(nóng)業(yè)土壤。（4）煤炭燃燒也是造成非農(nóng)業(yè)土壤污染的來(lái)源，煤炭燃燒時(shí)除了會(huì)產(chǎn)生大量煙塵以及一些有毒有害氣體和有機(jī)化合物外，也會(huì)產(chǎn)生砷、汞、鉛等重金屬，這些污染物會(huì)沉降至非農(nóng)業(yè)土壤。

由于城市交通網(wǎng)的完善及人均汽車(chē)保有量的增加，使非農(nóng)業(yè)土壤受到汽車(chē)尾氣、輪胎磨損、制動(dòng)器磨損和汽車(chē)外殼等因素污染日益加劇[5]。鉛的污染主要是源于汽車(chē)尾氣，而汽車(chē)輪胎的添加劑中含有鋅，所以輪胎磨損產(chǎn)生的粉塵，是土壤鋅污染的來(lái)源[6]。道路交通源重金屬向周邊土壤擴(kuò)散的主要途徑有大氣沉降、道路徑流以及路面濺灑水等[7]。雖然人們通過(guò)試驗(yàn)對(duì)土壤狀況以及各種污染的來(lái)源、分布和危害有了解，但詳細(xì)的研究還相對(duì)較少，后期需要繼續(xù)加強(qiáng)。

對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)中的大氣、水和生物要素而言，非農(nóng)業(yè)土壤污染影響著三要素的主要循環(huán)，在土壤受到污染后，含重金屬濃度較高的污染表層土容易在風(fēng)力和水力的作用下進(jìn)入大氣和水體中，也更容易與城市生物之間進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，破壞了空氣質(zhì)量、水質(zhì)、生態(tài)功能和生物的正常生長(zhǎng)。

1 非農(nóng)業(yè)土壤污染對(duì)大氣的影響

非農(nóng)業(yè)土壤污染物通過(guò)分子擴(kuò)散或風(fēng)力和水力從土壤向地表空氣遷移，從而造成空氣污染。研究表明，進(jìn)入人體的土壤顆粒不是整個(gè)土壤，主要是直徑小于50 μm的顆粒[8]，這些含有重金屬的顆粒會(huì)形成灰塵或通過(guò)皮膚和嘴被吸入體內(nèi)[9]，通過(guò)消化道進(jìn)入各種器官，其中以砂土危害最大[10]。利用核探針研究了大氣顆粒物的指紋特征，結(jié)果表明，上海市大氣顆粒物中約31%來(lái)自土壤揚(yáng)塵[11]。隨著城市化的快速發(fā)展和大量建設(shè)項(xiàng)目的建立，土壤的運(yùn)輸和遷移更加頻繁，土壤粉塵化也更加頻繁。土壤粉塵攜帶的污染物進(jìn)一步惡化城市空氣，給居民健康帶來(lái)危害。有機(jī)污染物和重金屬汞的直接揮發(fā)也是非農(nóng)業(yè)土壤對(duì)空氣質(zhì)量污染的一個(gè)重要方面[12]。

2 非農(nóng)業(yè)土壤污染對(duì)水的影響

城市生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)土壤長(zhǎng)期積累污染物時(shí)，土壤中含有高濃度有機(jī)質(zhì)或重金屬的受污染表層土在外力作用下進(jìn)入水體，污染地表水和地下水。楊金玲等人[13]對(duì)南京市土壤蓄水能力的研究表明：隨著非農(nóng)業(yè)土壤壓力密集程度的增強(qiáng)，土壤有效數(shù)據(jù)庫(kù)和滯留數(shù)據(jù)庫(kù)的容量也隨之降低，而死亡數(shù)據(jù)庫(kù)的容量卻顯著增加，這一現(xiàn)象將降低非農(nóng)業(yè)土壤土壤疏導(dǎo)能力和持水能力，增加了城市高強(qiáng)度瞬時(shí)洪水的機(jī)會(huì)，因此各種污染物也將通過(guò)地表滲入河流、湖泊和水庫(kù)，影響地表水質(zhì)量，并污染居民的飲用水源。同時(shí)，城市系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所產(chǎn)生的有機(jī)廢水、酸廢水、堿廢水、富含氧化劑的廢水，均有機(jī)會(huì)在非農(nóng)業(yè)土壤中聚集，從而造成城市地表水和地下水的污染。張甘霖等人[14]對(duì)南京城區(qū)地下水的研究表明，受非農(nóng)業(yè)土壤的影響，南京城區(qū)地下水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素及重金屬均有一定的超標(biāo)。同時(shí)也有研究證明城市地下水中的重金屬與非農(nóng)業(yè)土壤不存在同源性，沒(méi)有顯著的相關(guān)關(guān)系。如楊軍等人[15]通過(guò)土壤的柱浸試驗(yàn)，在土壤中添加不同濃度的重金屬砷、鎘、銅、鉛，結(jié)果顯示在淋溶時(shí)間延長(zhǎng)后4種重金屬（尤其是鎘）呈典型的下降趨勢(shì)。且經(jīng)過(guò)土柱的土壤滲濾液中4種重金屬均未超過(guò)地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14848）的限值，對(duì)淺層地下水未形成污染風(fēng)險(xiǎn)。

3 非農(nóng)業(yè)土壤污染對(duì)生物的影響

目前，非農(nóng)業(yè)土壤污染對(duì)動(dòng)植物影響的研究主要集中在重金屬污染、微生物污染和可食用綠色植物污染。通過(guò)對(duì)這3 項(xiàng)污染程度的分析，可以為檢測(cè)非農(nóng)業(yè)土壤污染程度提供數(shù)據(jù)支持，也可以找到可用于土壤修復(fù)的生物類(lèi)型。

土壤中重金屬對(duì)植物的危害體現(xiàn)在，擾亂植物正常的生理代謝過(guò)程，干擾植物大分子的結(jié)構(gòu)和功能，影響植物細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)[16]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)重金屬滲入綠色蔬菜時(shí)，其選擇滲透功能受損，滲透性增加，使原細(xì)胞中的一些可溶性元素外滲，破壞了細(xì)胞內(nèi)酶代謝的原功能區(qū)。這一過(guò)程是綠色蔬菜污染的原因之一[17]。利用X 射線顯微分析和元素含量測(cè)定方法證實(shí)，鋁處理后小麥幼苗鋁含量迅速增加，而鈣和磷區(qū)元素含量下降，鉀的外流受到抑制，敏感種比耐鋁種更為突出[18]。非農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染主要通過(guò)蔬菜、呼吸道等食用綠色植物對(duì)居民健康造成危害。宋波等人[19]研究發(fā)現(xiàn)，北京的蔬菜土壤中存在大量鎘的積累，其范圍為0.091～0.971 mg/kg。而且蔬菜中鎘的含量在0.1～101.4 μg/kg之間，算術(shù)平均值為12.8 μg/kg，Box-Cox平均值為10.0 μg/kg。北京市蔬菜中鎘的攝入量為每人12.2 μg/d，蔬菜中的鎘含量將會(huì)危害一些人的健康。先前對(duì)土壤和兒童血液中鉛含量的研究發(fā)現(xiàn)[20]，SL 和BL 之間的關(guān)系式為BL=3.06+0.33（SL）×0.5。這是由于土壤中的鉛通過(guò)食物和灰塵進(jìn)入人體造成的，因?yàn)閮和菀捉佑|受污染的土壤。超積累植物在植物修復(fù)技術(shù)中的應(yīng)用一直受到國(guó)內(nèi)外專家的關(guān)注和研究。遏藍(lán)菜（Thlaspi arvense L）被發(fā)現(xiàn)是一種鋅、鎘和鎳超富集植物，可用于改良重金屬污染土壤的植物[21]。印度芥菜（Brassica juncea L）也是修復(fù)中度污染土壤的潛在超富集植物[22]。

城市及周邊地區(qū)土壤污染加劇，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，直接破壞了土壤微生物的生態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特性。大量試驗(yàn)表明，受重金屬污染的土壤微生物數(shù)量差異很大。不同種類(lèi)的微生物對(duì)重金屬污染的敏感性通常按以下順序排列：放線菌>細(xì)菌>真菌[23]。隨著銅和鋅含量的增加，微生物代謝產(chǎn)物顯著減少，重金屬污染嚴(yán)重影響了微生物群落的大小和基質(zhì)的利用率[24]。通過(guò)對(duì)受重金屬銅、鎘、鉛、鋅復(fù)合污染的農(nóng)田土壤樣品的研究，發(fā)現(xiàn)重金屬?gòu)?fù)合污染環(huán)境中土壤微生物群落的遺傳多樣性，但結(jié)果并不是土壤中重金屬污染越嚴(yán)重，為生物多樣性，成都中等重金屬污染確實(shí)提高了土壤微生物多樣性指數(shù)[25]。此外，非農(nóng)業(yè)土壤污染也會(huì)對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生不同程度的污染，如蚯蚓、蝸牛等土壤里動(dòng)物，對(duì)維持非農(nóng)業(yè)土壤的生態(tài)平衡起著重要作用，研究發(fā)現(xiàn)，土壤中重金屬含量可以顯著提高土壤動(dòng)物體內(nèi)重金屬的積累，從而對(duì)土壤動(dòng)物造成危害，土壤動(dòng)物的病理變化也可以反映土壤中重金屬污染的程度[26-28]。

4 非農(nóng)業(yè)土壤污染對(duì)人類(lèi)健康的影響

非農(nóng)業(yè)土壤由于其特殊性，主要在人類(lèi)生活聚集區(qū)，也是受人類(lèi)影響最嚴(yán)重的土壤類(lèi)型。反過(guò)來(lái)，非農(nóng)業(yè)土壤在受到污染后又會(huì)對(duì)人類(lèi)健康造成深刻的影響。土壤中重金屬元素不論通過(guò)何種途徑進(jìn)入人體，如果在體內(nèi)過(guò)量積累均會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生危害[29]，其影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 食入或吸入影響

非農(nóng)業(yè)土壤一般在人類(lèi)的生活環(huán)境中隨處可見(jiàn)，當(dāng)土壤受到污染之后，很容易被戶外活動(dòng)的人在有意無(wú)意間食入或吸入。尤其是幼兒在戶外活動(dòng)時(shí)，一方面由于幼兒身高較低，地表灰塵容易被吸入體內(nèi)，造成對(duì)身體的危害；另一方面，幼兒在玩耍時(shí)，會(huì)在不經(jīng)意以泥土為食，從而誤食受污染的泥土造成對(duì)身體的污染。當(dāng)室外土壤在干燥情況下，細(xì)顆粒物質(zhì)在風(fēng)力作用下形成揚(yáng)塵，被人類(lèi)吸入體內(nèi)，在體內(nèi)引起急慢性中毒，從而危害人的健康。

4.2 皮膚接觸影響

當(dāng)人體皮膚接觸到受污染的土壤之后，會(huì)被土壤污染物沾染，長(zhǎng)此以往會(huì)出現(xiàn)慢性中毒的癥狀，尤其是相關(guān)職業(yè)者的職業(yè)病。另外，當(dāng)人體皮膚存在創(chuàng)傷和破損等時(shí)，接觸到土壤中污染物時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致人體中毒。由于人類(lèi)與非農(nóng)業(yè)土壤接觸密切，土壤中有毒有害物質(zhì)更容易進(jìn)入人體內(nèi)，從而更容易通過(guò)皮膚接觸而造成污染物對(duì)人體健康的危害。

4.3 間接影響

土壤中的污染物可以通過(guò)大氣、水、食物等途徑間接影響人體健康。非農(nóng)業(yè)土壤一般均會(huì)受到不同程度的污染和破壞，當(dāng)被污染的土壤中存在有機(jī)污染物、重金屬污染物以及生物毒害物時(shí)，就存在了通過(guò)大氣、水、和食物間接影響人類(lèi)健康的風(fēng)險(xiǎn)。土壤中如存在甲基鹵化物，當(dāng)其分解或經(jīng)攪動(dòng)后進(jìn)入大氣中，則會(huì)對(duì)人類(lèi)健康造成危害；當(dāng)土壤中的污染物經(jīng)雨淋或澆灌進(jìn)入地下水或地表水中，會(huì)污染生活水源，影響人類(lèi)的健康；而非農(nóng)業(yè)土壤污染后，雖然不能直接生長(zhǎng)人類(lèi)食物而影響人類(lèi)健康，但其通過(guò)多重食物鏈，影響人體的健康。

5 結(jié)語(yǔ)

非農(nóng)業(yè)土壤的健康時(shí)刻影響著人們的生活環(huán)境，威脅著城市居民的身心健康。非農(nóng)業(yè)土壤可以間接或直接影響城市大氣、水質(zhì)環(huán)境、土體內(nèi)生物的種群多樣性等，這種影響會(huì)長(zhǎng)期存在于城市生態(tài)系統(tǒng)。因此，要營(yíng)造適合人類(lèi)生存和發(fā)展的城市生態(tài)環(huán)境，滿足人們對(duì)美好生活的需求，要進(jìn)行非農(nóng)業(yè)土壤的多環(huán)境介質(zhì)、多界面、多要素等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的研究，包括污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程、富集機(jī)制、生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等研究。加強(qiáng)土壤環(huán)境監(jiān)管，開(kāi)展定點(diǎn)城市的土壤環(huán)境調(diào)查及合理規(guī)劃研究，制訂相應(yīng)的土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)方案，建立監(jiān)測(cè)的保障機(jī)構(gòu)，定期進(jìn)行調(diào)查和監(jiān)測(cè)，建立全面動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。必須要重視非農(nóng)業(yè)土壤的演變和發(fā)展，及其會(huì)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。將非農(nóng)業(yè)土壤的發(fā)生發(fā)展及演替的研究?jī)?nèi)容納入城市生態(tài)環(huán)境研究科學(xué)理論中，并結(jié)合城市發(fā)展中產(chǎn)生的污染類(lèi)型等內(nèi)容，總結(jié)城市形成土壤研究的科學(xué)方法；同時(shí)將這些方法和理論應(yīng)用于實(shí)際中，為新形勢(shì)下非農(nóng)業(yè)土壤的管護(hù)、利用與規(guī)劃、城市規(guī)劃發(fā)展及土壤生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的解決提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。