浅析城市化发展对周边土壤资源环境的影响分析

梁 屹

福州市环境科学研究院 福建 福州350011

1 引言

我国正处于从发展中国家迈入发达国家的发展阶段,城市化发展的程度使衡量国家发达程度的重要指标,也是国家现代化进程的必要要求。作为社会进步的重要标志,城市化进程中,大量农业用地转化为城市用地,、土壤环境问题日益突出。作为城市生态环境资源的重要组成部分,土壤环境质量优劣与植物健康、空气环境、生物群落多样性等问题息息相关。因此,城市土壤的生态环境功能理应受到重视。

2 城市化发展对城区土壤资源的影响

2.1 对土壤化学性质和物理性质的影响 城市化发展对周边土壤化学性质造成的影响以氮磷污染、有机物污染以及重金属污染为典型表现。研究结果表明,城市土壤中的氮磷元素与自然土壤相比明显要高,而土壤中的水解氮含量却低于自然土壤中的水解氮含量,城市土壤中的磷元素出现明显的富集趋势,平均值高于郊区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坏,将直接影响土壤中的生源,不仅影响农林植物生长,而且引发地下水污染。土壤中的有机物污染主要包括多环芳烃、多氯联苯、抗生素等物质,这些有机物来源于城市工业生产、交通、石油开采、日常生活。此外,还可能是通过大气环境中的污染物随着水循环进入到土壤环境或地下水中。尤其是在城市工业区域附近,土壤中的有机污染物含量普遍较高。土壤中的重金属输入途径与城市活动息息相关。工业生产工艺中产生的重金属废弃物、燃油汽车尾气、燃煤锅炉烟气、采矿冶炼废气、建筑粉尘等都是导致土壤中重金属含量超标的原因。从土壤中重金属污染元素的分布情况看,重金属污染以铅、铜、锌、汞为主。其中,铅污染输入主要是汽油中的铅的迁移,铜污染输入主要是采矿业废渣,锌污染输入主要是机动车辆轮胎磨损后产生锌粉,汞污染输入主要是玻璃、水泥以及冶炼生产工艺中产生废液废渣。城市化进程的加快也促进了城市土壤资源环境中重金属污染输入速度,使城市土壤资源环境中的重金属含量明显高于周围森林地区土壤中重金属含量。

城市化发展对周边土壤物理性质造成的影响一方面表现在土壤孔隙分布情况,另一方面表现在土壤水分含量、肥料含量、气体分布以及热状态。由于城市车流量大,人口密度高,土地压塌程度严重,土壤孔隙度比自然土壤孔隙度更低,土壤团粒结构逐渐形成片状或者块状结构,继而导致土壤密度增加,土壤通透性下降。城市路面建设使土壤与空气环境的接触面积减少,土壤封闭性增强,这些也造成土壤透气性减弱,渗水能力降低。长期如此,城市土壤的水分调节能力减弱,土壤物理性质开始退化。研究结果表明,自然土壤的降水渗透能力为87.6%,城市土壤的降水渗透能力为

72.8 %,城市土壤降水渗透能力显著降低。另外,城市土壤中的粗骨物质,尤其是粒径大于2 mm 的物质含量要明显高于自然土壤中的粗骨物质含量。这些粗骨物质一部分是自然岩石碎屑,另一部分是人工合成物质,主要输入途径是建筑项目施工,如混凝土、沥青、砖块碎等建筑材料。由于粗骨物质远远大于土壤颗粒,很容易加大土壤孔隙,不利于土壤蓄水,也不利于土壤过滤功能实现。一旦地表水体环境受到污染,地下水也面临很大威胁,极容易造成地下水污染。此外,地下水的过度开采造成城市水位下降,是导致城市土壤干旱的主要原因。城市人口活动密度高,带来的热岛效应造成土壤温度升高,对土壤环境中微生物繁殖造成影响。

2.2 对土壤生物多样性的影响 土壤环境和土壤中微生物的生存繁衍以及生物多样性密切相关。土壤环境中的水分、温度、营养物质等元素不仅反映了土壤环境质量情况,而且也反映了土壤环境的生态功能。微生物生长繁殖所需要的水分、养分、温度、氧气等因素需要土壤环境供给或创建。城市化发展过程中,土壤理化性质发生变化,对土壤中微生物多样性也带来影响。一旦土壤环境受到污染,土壤中微生物大小、种群活性、群落结构发生变化,将显著影响微生物群落在生态环境中的功能。人类活动对土壤环境干扰性越大,土壤中微生物多样性受到的影响程度越大,微生物总量越少。城市土壤中的微生物种类明显低于农村自然土壤中微生物的种类。

3 城市化发展对郊区土壤资源的影响

3.1 城市污染的影响 城市中废气、废液、废渣处理排放位置以郊区为主,尤其是工业废渣和生活垃圾堆放在郊区,导致郊区土壤环境污染。因工业废渣中和废液中含有有机物,因此其中的部分有机物可以为土壤植物提供生长需要的元素,在一定程度上对提高土壤肥力有积极作用。但是一旦工业废渣和废液中含有的重金属物质、污染物以及病菌物质超标,土壤环境势必受到污染。郊区的河道、湖泊等水体环境也同样受到城市工业污水污染。如果用来灌溉农业区域,还会导致农业面源污染,影响农作物产量和质量。

3.2 农业结构调整的影响 城市人口集中,对于蔬菜水果的需求量高于农村。郊区农作物水果蔬菜种植面积多,对于土壤环境质量要求高。郊区土地种植结构一旦发生变化就会导致土壤中植物营养元素发生变化。郊区的农作物类型以蔬菜为主,与普通的谷类作物相比,蔬菜生长周期短,根系不发达,土壤环境中的磷、氮元素含量高,硝酸盐容易长期积累导致含量超标,这种情况下,郊区土壤环境的p H 值降低,造成土壤酸化,原有营养元素平衡被打破,土壤生产力降低。为了提升土壤营养元素,施肥量过多短期能够弥补土壤肥力,但是长期来看,不仅不能解决土壤环境的问题,反而加快土壤环境恶化,形成恶性循环。郊区农业土壤形状特征在强烈的人为作用下向高氮磷以及高重金属含量的方向演变。随着城市面积的扩大,郊区土壤资源集约化程度更深,而人为活动和外源物质输入正在打乱土壤环境原有的生态平衡,使土壤环境容量减少,污染风险增大,生态功能削弱。

4 土壤资源环境的保护对策

4.1 科学规划,加强保护 城市发展规划应遵循生态和谐可持续发展的理念,正确认识并处理好城市经济发展和环境保护之间的关系,合理处理城市经济建设和生态环境之间的用地矛盾。城市人口增多并不能成为干扰和破坏生态环境的理由。在城市发展规划中,土地资源利用遵循科学合理、集约高效的原则,注重从多方面效益来衡量投入产出,要将生态效益作为衡量规划是否科学合理的重要考量因素。土地开发环节,应进行科学调研评估,结合实际地区、具体项目实际情况制定土壤环境保护方案和措施,避免土壤环境被破坏,尽可能恢复被污染的土壤环境。废气垃圾场再改善处理后可作为城市公共用地,固化土壤可修建蓄水池,用于防涝减灾以及水资源再利用。

4.2 加强城市土壤环境监督管理 土壤环境的污染具有一定的隐蔽性,为了从源头处避免土壤环境被破坏,加强土壤环境监督管理十分必要。根据城市土壤污染类型建立适宜的土壤污染环境监督管理办法和具体标准。通过构建城市土壤环境质量标准和土壤环境容量指标体系,为城市规划、项目建设、土地开发利用、土壤环境评价等工作提供参考。

4.3 探索研究土壤环境修复技术 针对已经破坏或者存在风险的土壤环境进行改善修复技术研究。采用的土壤修复技术应不破坏原有土壤的生态环境,尽量保持土壤环境良好的结构和肥力。如典型的生物修复技术,不需要进行二次处理,安全经济,是现代化土壤修复技术的代表。还可以利用特殊的植物来进行土壤环境重金属元素的治理,如蕨类植物吸收土壤中的砷。还可以采用生物炭吸附技术,利用特有的孔隙结构和强大的比表面积来改良被污染的土壤环境,是城市土壤修复应用较普遍的技术。

4.4 树立科学的环境发展观,加强公众参与监督意识 土壤资源环境与地区的民众及经济发展息息相关,虽然城市发展建设的主体是政府部门,但是城市民众无法袖手旁观。通过加强对公众土壤资源环保知识宣传教育,提升公众对城市土壤环保重要性认识,能够身体力行地做到不破坏土壤环境,支持和配合相关部门的土壤环保及监管工作,营造科学健康的土壤环境保护氛围。政府部门应将激励政策和惩罚政策联用,鼓励土壤环保的行为,严厉打击和惩罚破坏土壤环境的违法违规行为。建立起科学的环境发展观,推动城市土壤资源环境健康可持续发展。

5 结语

城市化发展过程中,经济GDP指标不能成为衡量城市发展状况的唯一衡量因素,建立生态科学可持续的发展观及评价体系才是城市现代化发展的正确路径和方式。土壤资源环境是生态环境的重要组成部分,是城市生活生产赖以生存的重要要素。文章通过对城市化发展对周边土壤资源环境的影响因素进行分析,并提出了土壤资源环境保护对策,旨在推动城市加快走上可持续高质量发展道路,为居民生存、地区经济、社会发展奠定保障。