淺析城市化發展對周邊土壤資源環境的影響分析

梁 屹

福州市環境科學研究院 福建 福州350011

1 引言

我國正處于從發展中國家邁入發達國家的發展階段,城市化發展的程度使衡量國家發達程度的重要指標,也是國家現代化進程的必要要求。作為社會進步的重要標志,城市化進程中,大量農業用地轉化為城市用地,、土壤環境問題日益突出。作為城市生態環境資源的重要組成部分,土壤環境質量優劣與植物健康、空氣環境、生物群落多樣性等問題息息相關。因此,城市土壤的生態環境功能理應受到重視。

2 城市化發展對城區土壤資源的影響

2.1 對土壤化學性質和物理性質的影響 城市化發展對周邊土壤化學性質造成的影響以氮磷污染、有機物污染以及重金屬污染為典型表現。研究結果表明,城市土壤中的氮磷元素與自然土壤相比明顯要高,而土壤中的水解氮含量卻低于自然土壤中的水解氮含量,城市土壤中的磷元素出現明顯的富集趨勢,平均值高于郊區自然土壤中的磷元素含量。一旦土壤中的氮磷元素的平衡遭到破壞,將直接影響土壤中的生源,不僅影響農林植物生長,而且引發地下水污染。土壤中的有機物污染主要包括多環芳烴、多氯聯苯、抗生素等物質,這些有機物來源于城市工業生產、交通、石油開采、日常生活。此外,還可能是通過大氣環境中的污染物隨著水循環進入到土壤環境或地下水中。尤其是在城市工業區域附近,土壤中的有機污染物含量普遍較高。土壤中的重金屬輸入途徑與城市活動息息相關。工業生產工藝中產生的重金屬廢棄物、燃油汽車尾氣、燃煤鍋爐煙氣、采礦冶煉廢氣、建筑粉塵等都是導致土壤中重金屬含量超標的原因。從土壤中重金屬污染元素的分布情況看,重金屬污染以鉛、銅、鋅、汞為主。其中,鉛污染輸入主要是汽油中的鉛的遷移,銅污染輸入主要是采礦業廢渣,鋅污染輸入主要是機動車輛輪胎磨損后產生鋅粉,汞污染輸入主要是玻璃、水泥以及冶煉生產工藝中產生廢液廢渣。城市化進程的加快也促進了城市土壤資源環境中重金屬污染輸入速度,使城市土壤資源環境中的重金屬含量明顯高于周圍森林地區土壤中重金屬含量。

城市化發展對周邊土壤物理性質造成的影響一方面表現在土壤孔隙分布情況,另一方面表現在土壤水分含量、肥料含量、氣體分布以及熱狀態。由于城市車流量大,人口密度高,土地壓塌程度嚴重,土壤孔隙度比自然土壤孔隙度更低,土壤團粒結構逐漸形成片狀或者塊狀結構,繼而導致土壤密度增加,土壤通透性下降。城市路面建設使土壤與空氣環境的接觸面積減少,土壤封閉性增強,這些也造成土壤透氣性減弱,滲水能力降低。長期如此,城市土壤的水分調節能力減弱,土壤物理性質開始退化。研究結果表明,自然土壤的降水滲透能力為87.6%,城市土壤的降水滲透能力為

72.8 %,城市土壤降水滲透能力顯著降低。另外,城市土壤中的粗骨物質,尤其是粒徑大于2 mm 的物質含量要明顯高于自然土壤中的粗骨物質含量。這些粗骨物質一部分是自然巖石碎屑,另一部分是人工合成物質,主要輸入途徑是建筑項目施工,如混凝土、瀝青、磚塊碎等建筑材料。由于粗骨物質遠遠大于土壤顆粒,很容易加大土壤孔隙,不利于土壤蓄水,也不利于土壤過濾功能實現。一旦地表水體環境受到污染,地下水也面臨很大威脅,極容易造成地下水污染。此外,地下水的過度開采造成城市水位下降,是導致城市土壤干旱的主要原因。城市人口活動密度高,帶來的熱島效應造成土壤溫度升高,對土壤環境中微生物繁殖造成影響。

2.2 對土壤生物多樣性的影響 土壤環境和土壤中微生物的生存繁衍以及生物多樣性密切相關。土壤環境中的水分、溫度、營養物質等元素不僅反映了土壤環境質量情況,而且也反映了土壤環境的生態功能。微生物生長繁殖所需要的水分、養分、溫度、氧氣等因素需要土壤環境供給或創建。城市化發展過程中,土壤理化性質發生變化,對土壤中微生物多樣性也帶來影響。一旦土壤環境受到污染,土壤中微生物大小、種群活性、群落結構發生變化,將顯著影響微生物群落在生態環境中的功能。人類活動對土壤環境干擾性越大,土壤中微生物多樣性受到的影響程度越大,微生物總量越少。城市土壤中的微生物種類明顯低于農村自然土壤中微生物的種類。

3 城市化發展對郊區土壤資源的影響

3.1 城市污染的影響 城市中廢氣、廢液、廢渣處理排放位置以郊區為主,尤其是工業廢渣和生活垃圾堆放在郊區,導致郊區土壤環境污染。因工業廢渣中和廢液中含有有機物,因此其中的部分有機物可以為土壤植物提供生長需要的元素,在一定程度上對提高土壤肥力有積極作用。但是一旦工業廢渣和廢液中含有的重金屬物質、污染物以及病菌物質超標,土壤環境勢必受到污染。郊區的河道、湖泊等水體環境也同樣受到城市工業污水污染。如果用來灌溉農業區域,還會導致農業面源污染,影響農作物產量和質量。

3.2 農業結構調整的影響 城市人口集中,對于蔬菜水果的需求量高于農村。郊區農作物水果蔬菜種植面積多,對于土壤環境質量要求高。郊區土地種植結構一旦發生變化就會導致土壤中植物營養元素發生變化。郊區的農作物類型以蔬菜為主,與普通的谷類作物相比,蔬菜生長周期短,根系不發達,土壤環境中的磷、氮元素含量高,硝酸鹽容易長期積累導致含量超標,這種情況下,郊區土壤環境的p H 值降低,造成土壤酸化,原有營養元素平衡被打破,土壤生產力降低。為了提升土壤營養元素,施肥量過多短期能夠彌補土壤肥力,但是長期來看,不僅不能解決土壤環境的問題,反而加快土壤環境惡化,形成惡性循環。郊區農業土壤形狀特征在強烈的人為作用下向高氮磷以及高重金屬含量的方向演變。隨著城市面積的擴大,郊區土壤資源集約化程度更深,而人為活動和外源物質輸入正在打亂土壤環境原有的生態平衡,使土壤環境容量減少,污染風險增大,生態功能削弱。

4 土壤資源環境的保護對策

4.1 科學規劃,加強保護 城市發展規劃應遵循生態和諧可持續發展的理念,正確認識并處理好城市經濟發展和環境保護之間的關系,合理處理城市經濟建設和生態環境之間的用地矛盾。城市人口增多并不能成為干擾和破壞生態環境的理由。在城市發展規劃中,土地資源利用遵循科學合理、集約高效的原則,注重從多方面效益來衡量投入產出,要將生態效益作為衡量規劃是否科學合理的重要考量因素。土地開發環節,應進行科學調研評估,結合實際地區、具體項目實際情況制定土壤環境保護方案和措施,避免土壤環境被破壞,盡可能恢復被污染的土壤環境。廢氣垃圾場再改善處理后可作為城市公共用地,固化土壤可修建蓄水池,用于防澇減災以及水資源再利用。

4.2 加強城市土壤環境監督管理 土壤環境的污染具有一定的隱蔽性,為了從源頭處避免土壤環境被破壞,加強土壤環境監督管理十分必要。根據城市土壤污染類型建立適宜的土壤污染環境監督管理辦法和具體標準。通過構建城市土壤環境質量標準和土壤環境容量指標體系,為城市規劃、項目建設、土地開發利用、土壤環境評價等工作提供參考。

4.3 探索研究土壤環境修復技術 針對已經破壞或者存在風險的土壤環境進行改善修復技術研究。采用的土壤修復技術應不破壞原有土壤的生態環境,盡量保持土壤環境良好的結構和肥力。如典型的生物修復技術,不需要進行二次處理,安全經濟,是現代化土壤修復技術的代表。還可以利用特殊的植物來進行土壤環境重金屬元素的治理,如蕨類植物吸收土壤中的砷。還可以采用生物炭吸附技術,利用特有的孔隙結構和強大的比表面積來改良被污染的土壤環境,是城市土壤修復應用較普遍的技術。

4.4 樹立科學的環境發展觀,加強公眾參與監督意識 土壤資源環境與地區的民眾及經濟發展息息相關,雖然城市發展建設的主體是政府部門,但是城市民眾無法袖手旁觀。通過加強對公眾土壤資源環保知識宣傳教育,提升公眾對城市土壤環保重要性認識,能夠身體力行地做到不破壞土壤環境,支持和配合相關部門的土壤環保及監管工作,營造科學健康的土壤環境保護氛圍。政府部門應將激勵政策和懲罰政策聯用,鼓勵土壤環保的行為,嚴厲打擊和懲罰破壞土壤環境的違法違規行為。建立起科學的環境發展觀,推動城市土壤資源環境健康可持續發展。

5 結語

城市化發展過程中,經濟GDP指標不能成為衡量城市發展狀況的唯一衡量因素,建立生態科學可持續的發展觀及評價體系才是城市現代化發展的正確路徑和方式。土壤資源環境是生態環境的重要組成部分,是城市生活生產賴以生存的重要要素。文章通過對城市化發展對周邊土壤資源環境的影響因素進行分析,并提出了土壤資源環境保護對策,旨在推動城市加快走上可持續高質量發展道路,為居民生存、地區經濟、社會發展奠定保障。