(上海地質調查研究院，上海200072)
文摘:環境地球化學調查是壹項與生態環境保護、城市規劃和農業發展密切相關的基礎調查。上海環境地球化學特征表明，地球化學元素可分為均勻分布型、相對異常型、異形型、強異常型和極異常型。同時，主城區、新建城區、煙塵工業區和城郊蔬菜種植區表現出不同的地球化學特征。提出了地球化學數據在生態和生態環境友好型住宅建設用地中的應用前景。
關鍵詞:上海；環境地球化學；成果應用
環境地球化學是環境科學的壹個重要分支。它是研究化學物質(天然的和人造的)在環境中的遷移轉化規律及其與環境質量和人體健康關系的學科。它以化學元素在自然界的循環為基礎，強調自然環境現象的發生機制和演化規律。環境地球化學的重要任務之壹是及時研究現代環境的化學變化過程和趨勢，在地球化學的基礎上，更深入地研究構成人類環境的各種系統的地球化學性質[1 ~ 5]。
目前，許多大城市都面臨著壹定的環境地球化學問題。例如，隨著城市化和工業化進程的加快，城市飲用水源水質下降、城市大氣中顆粒懸浮物增加、城市土壤汙染、侵蝕、酸化和板結、土壤生物和植被退化等壹系列嚴重的城市環境問題，直接危及城市居民的健康和安全[6 ~ 10]。為摸清上海市環境地球化學現狀及特征，2005年9月上海市環境地球化學調查項目正式啟動。在上海開展環境地球化學面臨著如何在市區更好地采集樣品的問題，如何使研究成果更好地服務於上海的城市發展也是壹個值得關註的問題。本文首先簡要介紹了上海的環境地球化學特征，然後就如何為城市發展和城市建設服務提出了壹些應用思路。
1研究區概況
上海位於長江三角洲的前沿，太湖平原的東部。南臨杭州灣，東臨東海，北靠長江口，地理位置優越，交通便利。陸地面積6340km2，包括長江水面和沿江沿海灘塗，總面積7823km2。上海的主體是三角洲平原，相對高差3 ~ 4m。但按地貌及其成因可分為西部湖沼平原、北部濱江平原、東部沿海平原和長江口沙島平原。在西南湖平原區和杭州灣地區，分布著壹些零星殘丘，大部分海拔50 ~ 70 m。最高的陸地是天馬山，海拔97米。
2樣品收集和測試
2.1樣本采集
表層土壤樣品:采樣密度為1點/km2，中心城區可適當加密采樣，采集深度為0 ~ 20 cm，4km2分析壹個組合樣品。深層土壤樣品:采樣密度為1點/4km2，規定采樣深度為200cm以下，在16km2分析壹個組合樣品。
湖泊表層沈積物樣品:采樣密度為1點/4km2，在湖泊入海口處或附近適當加密采樣，采樣深度為0 ~ 20cm。樣本沒有合並。湖泊深層沈積物樣品:采樣密度為1個點/16km2，規定采樣深度為1.5m，對於沈積物小於1.5m的地方，主要采集深湖沈積物的底部樣品。樣本沒有合並。
地表水:非市區采樣密度為1個點/16km2，黃浦江、蘇州河上、中、下遊分別布置1 ~ 2個采樣點。淺層地下水:1點/16km2。
2.2樣品分析和測試
土壤和湖泊沈積物樣品分析測試:分析測試項目為中國地質調查局規定的土壤樣品52種元素(總含量)、有機碳、pH值。
水樣分析測試:除中國地質調查局規定的265，438+0必測項目外，根據上海實際情況選取65，438+00其他指標進行測試，統計出365，438+0指標。
3上海土壤環境的地球化學特征
3.1表層土壤元素總體區域分布特征
土壤表層元素的分布壹般受區域地質母質環境、土壤表層賦存層、自然生態環境、環境汙染及其自身化學性質等復雜因素的制約，表現出明顯的區域變異特征。上海地區受自身特殊環境因素的制約，表現出符合自身特點的地球化學變化特征。根據地域變異的特點，大致可以分為以下五種。
3.1.1均勻分布型
變異系數(CV) ≤ 25%，包括砷、硼、鋇、鈹、鈰、鈷、氟、鎵、鍺、鑭、鋰、錳、鈮、鎳、銣、鈧、鍶、釷、鈦、鉈、鈾、釩、釔、鋯、矽和鐵。根據直方圖統計，這些元素的含量大多基本服從正態分布，含量範圍較窄，變化不大。這些元素的分布主要受自然地質背景的影響，與城市化進程關系不密切。
3.1.2相對異態
25% < CV值≤ 50%，包括溴、碘、氮、磷、鈣、碳、有機物。這些組分在整個區域的土壤表層表現出微弱的分異特征，其含量變化幅度很小。內容統計直方圖顯示該組元素大部分為對數正態分布，大部分為標準分布。這些元素在該地區的分布特征與土壤類型有很好的壹致性。其中，溴、碘含量高的地區主要分布在沿海地區，氮、磷、鈣含量高的地區主要分布在上海西南的湖泊沈積區，碳、有機質含量高的地區主要分布在農業開發強度較強的松江、青浦、金山。
3.1.3點異形
50% < CV值≤ 75%，僅包括鉍、鉻、銅和硫。統計顯示，鉻雖然屬於這壹類，但分化程度並不是很高。在整個區域的直方圖上，鉍和銅呈雙矩陣分布，說明原始分布中存在兩個不同的分布區域，即原始背景場和城市人類活動幹擾疊加場。其中鉍、鉻含量高的區域主要分布在吳淞工業區，銅含量高的區域主要分布在黃浦江沿岸壹些大型造船基地附近，硫含量高的區域主要分布在老居民區集中的地方，如黃浦、楊浦等。
3.1.4強異態
75% < CV值≤ 100%，僅含硒、鎢、鋅三種元素。說明這些元素的區域性變異較強，含量較差。在全區直方圖上，硒和鎢基本呈對數正態分布，左傾性強，鋅呈雙基質分布。硒含量高的地區與人口最稠密的地區很壹致。鎢含量高的地區主要分布在工業化較早的桃浦、吳淞等地，鋅含量高的地區主要分布在吳淞和上海鋼鐵三廠。
3.1.5是強異形的。
CV值> 100%，包含銀、金、鎘、氯、汞、鉬、鉛、銻、錫等九種元素。在直方圖上，9個元素基本呈對偶矩陣分布，其中壹個反映了上述元素在土壤中的基本分布特征，另壹個是異常矩陣，反映了該區人類活動的疊加特征。這些元素的分布類型與城市建設和發展的強度有關。其中，汞、鎘、鉛含量較高的區域主要分布在中心城區等城市化程度相對較高的地方。
3.2上海主要生態區土壤環境現狀
總的來說，上海的土壤受到了人類活動的嚴重幹擾。根據遙感影像解譯，將全市劃分為11類生態區，並根據全地球化學數據進行統計，得出各生態區土壤狀況的基礎數據，其中主要生態區描述如下:
3.2.1中心城市
這裏指的是上海的老城區，80年代以前僅限於黃浦、盧灣、徐匯、長寧、靜安、普陀、閘北、虹口、楊浦等人口密集區，面積260km2。總體來看，老城區表層土壤呈現大量元素富集，根據富集系數(k大於1.5)和變異系數，選取如下:鉍、汞、鎘、硒、鋅、銀、錫、鉻、金、磷、硫、鉛、碳、有機碳、銅、鉬、鎢、氟、銻、鈰。上述組分在中心城區的富集特征:壹是形成了最異常的組合元素；二是大部分元素含量達到最高；第三，主要富集元素均形成平面分布；第四，形成因素復雜。
新城區
指80年代末改革開放以來新發展起來的城區，面積312km2。
本次調查中，新城區土壤地球化學分布較為復雜，元素區域性變化較大。據統計，該區富集的元素有銀、金、鉍、鎘、氯、銅、汞、碘、鉬、鉛、硫、銻、硒、錫、鎢、鋅等15種元素，其中富集量最大的元素有鎘、汞、金、汞、錫、碘。鎘的富集度高，K值為2.65。變異系數較大，CV值為442.4438+0%。地區最高高度高達20000μg/g；/g；分析原因，很可能是老廠區固體汙染物造成的。其次是鉬，屬於強不均勻分布，變異系數CV值為122.5%，最大值為9.64μg/g/g..壹般來說，這類生態區位於老城區外圍，土壤汙染情況較老城區有減少的趨勢。
3.2.3煙塵工業區
本次調查將寶鋼、上海鋼鐵壹廠、上海鋼鐵三廠的煙塵工業獨立分開，以考察工業煙塵對附近土壤質量的影響。總劃定面積為160km2，不僅包括廠區，還包括廠區附近煙塵集中沈積的大致範圍。排放物不僅僅是降塵，還有工廠排放的固體排放物和汙水。本次調查顯示，煙塵工業區土壤僅弱於上海中心城區，汙染強度和元素組合排名第二。據統計，該生態區的汙染元素有:銀、金、鉍、鎘、鉻、銅、汞、錳、鉬、鉛、銻、錫、鎢、鋅、鐵、鈦、鎳、鍺、鈣、鋇等。、以及非金屬元素如砷、氯、氟、碘、磷、硫和鋇。鈣、鋇、鍶和氟等礦物質在其他環境中是穩定的，這是其特點，在這種生態區也有很高的分布。
這個生態區的第二個特點是銀、金、鎘、汞、鉬、鉛、錫、鎢、鋅等元素比區域背景高壹倍以上，而且普遍偏高。認為這壹特征是由於這類工業區的固體排放和汙水系統的汙染是壹方面，而工廠粉塵和煙塵的長期沈降可能是其周圍均勻汙染的更重要的方面。
3.2.4郊區的老菜地
主要是城市周邊的老菜地，面積312km2。上海土壤將這部分土壤定義為菜園灰潮土，是壹種耕作活動強烈，施肥灌溉頻繁，土壤肥力較高的土壤。但由於施肥灌溉和農藥噴灑不當，土壤汙染嚴重。本次調查表明，該地區銀、金、鉍、鎘、鉻、銅、汞、氟、碘、錳、鉬、磷、鉛、硫、銻、錫、硒、鍶、鎢、鋅、鈣、碳和有機質含量較高，包括銀、金、汞、鉬、鉛、硫、銻。除了銀的變異較強之外，這些分布較高的元素(組分)的變異並不強，僅達到相對分化~分化~強分化的程度，說明老菜地遭受了比較高的擾動，但總體低於中心城區和煙塵工業區。到目前為止，按照土壤環境指標的標準，以汞、鎘、鉛、銅的分級臨界值為標準，該地區幾乎所有的土壤都屬於二級土壤，有少量的三級土壤。
3.3上海城市土壤中壹些重要無機和有機指標的相關性研究
城市土壤中各種指標之間存在著密切的關系。研究了上海市區表層土壤中壹些重要的無機和有機指標，包括pH值、有機碳含量、有機質含量、含水量、砷、鎘、鉻、銅、汞、錳、鈮、磷、鉛、硫、銻、硒、錫、鋅、HCH和滴滴涕。
(1)在HCH、滴滴涕、多環芳烴和其他有機汙染物中，HCH異構體、滴滴涕衍生物和多環芳烴組分之間存在顯著相關性。
(2)砷、鎘、鉻、銅、汞、錳、鈮、磷、鉛、硫、銻、硒、錫、鋅與其他元素無明顯相關性，而砷、鎘、鉛與鉻、銅、錳、硫、銻、硒、鋅有顯著相關性。
(3)有機碳、有機質和硫與大多數重金屬有顯著相關性；pH值與重金屬和有機汙染物的相關性不明顯。PH值與有機質和有機碳呈負相關；含水量與重金屬、有機汙染物、pH值等指標無相關性。
(4)苯並[a]芘和多環芳烴與有機質、有機碳、磷和硒顯著相關，而苯並[a]芘、多環芳烴、HCH和滴滴涕等有機汙染物與重金屬相關性不顯著。
4土壤環境地球化學調查成果在上海的應用前景
上海環境地球化學調查項目覆蓋面廣，涉及環境介質比較全面，測試分析指標比較系統，應用領域非常廣泛。這裏只簡單介紹壹下城市人居和土地規劃的應用。
4.1住宅建設生態指標研究
隨著經濟的發展，人們對居住環境的要求越來越高，所以近年來，國外流行的綠色建築應運而生。所謂綠色建築，是指能夠充分利用環境自然資源，以不觸及環境基本生態平衡為目標的生態住宅建築。不僅對建築結構、建築材料、綠化面積、生活垃圾處理、環境噪聲要求高，而且對居住區的土壤環境也有很高的質量限制。結合上海土壤環境地球化學調查結果，提出了適合上海人居環境建設的土壤環境標準體系。綜合考慮土壤的放射性水平、土壤中重金屬和有機汙染物的含量水平，可以選取具體的指標，確定某個具體指標的分級標準，最終綜合制定人居環境土壤質量標準體系。
4.2生態環境友好型土地利用模式研究
生態環境友好型土地利用模式是根據土地的自然生態條件和環境承載力進行土地規劃，優化土地資源配置，協調不同功能用地之間的位置關系和比例關系，提升土地利用集約度，實現經濟效益和生態效益的雙豐收。
生態環境友好型土地利用模式的總體目標:土地資源利用率顯著提高，土地可持續發展能力不斷增強，生態環境顯著改善，土地利用與經濟發展和社會進步相協調。充分利用和挖掘已獲得的全市土壤環境地球化學信息，為生態友好型土地利用模式研究打下堅實基礎。
5結束語
環境地球化學調查作為基礎性、公益性、全局性的地質調查，可以為研究生態環境、農業發展、居民健康、土地資源利用等問題提供更有針對性的第壹手資料[12]。如何充分發掘環境地球化學調查數據中蘊含的生態地質環境信息，更好地服務於地方建設和社會發展的需要，是相關地球科學家長期而艱巨的任務[13]。此外，我國各省市環境差異巨大，如何在服務地方城市建設中體現地方特色也是當前亟待解決的問題之壹。
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環境地球化學特征及地質成果的應用
何，陳霞人
(上海地質調查所，上海200072)
文摘:環境地球化學調查是壹項與生態環境保護、城市規劃和農業發展密切相關的基礎調查課題。環境地球化學特征表明，地球化學元素可分為均勻分布型、相對異常分布型、異常分布型、強異常分布型和強異常分布型。同時，主城區、新城區、煤煙工業區和城郊菜地的地球化學特征表現出不同的地球化學特征。闡述了地球化學數據在建築生態學和生態環境友好型土地利用中的應用前景。
關鍵詞:上海城；環境地球化學；成果應用