吉林—长春—四平城市经济带表土环境质量评价与生态地球化学分区

论文摘要

吉林-长春-四平市位于吉林省中部,是吉林省政治、经济、文化中心地带,省会长春市位于中心地带核心。随着城市化进程加快,人类活动将大量有机和无机污染物带入到城市环境中,造成对城市环境的污染,城市表层土壤则成了这些污染物的主要承载者。本文在该经济带三城区开展的城市生态地球化学综合调查基础上,以表层土壤为核心,综合运用了SPSS、GIS地质统计、GS+、Excel等软件,使用了多种统计分析方法,研究了三城区表层土壤元素含量特征,采用了单因子指数法、尼梅罗综合指数法、潜在生态危害指数法等评价方法,对三城市表层土壤重金属等进行了综合生态地球化学对比评价。同步开展了表层土壤和浅层地下水质量对比评价。进行了土壤有机物和端元尘的评价。给出了土壤生态地球化学质量分区。提出了“L”型经济带的概念,给出了发展思路。通过以上工作,得出主要结论如下:1、对吉林市、四平市和长春市表层土壤元素（主要是重金属元素）含量统计特征、结构特征和空间分布特征的研究表明,三城市表层土壤元素多呈正态（或近正态）或对数正态（或近似对数正态）分布。除缺少背景值数据的元素外,三城市元素（主要是重金属）平均含量为当地背景值13倍,吉林市和四平市Hg的平均值则分别高于当地背景值的10倍和8倍。2、基于地统计学的半方差模型分析表明,城市人类活动特别是工业布局对城市表层土壤重金属含量有明显的影响,元素的块金效应变大、变程减小。但三城市表层土壤空间分布仍主要受自然空间格局控制。3、三城市表层土壤pH值呈现从外围向城市中心增加的碱化趋势。4、分析认为三城市盛行的风向对表层土壤重金属的分布可能叠加了影响,污染物分布沿顺风向有漂移现象。5、系统开展了吉林市、长春市、四平市三城市表层土壤重金属对比研究,采用单因子指数法、尼梅罗综合指数法、改进的BPANN法对城市表层土壤质量进行了综合评价。尼梅罗综合指数法评价三城市总体为轻度污染。BPANN法评价三城市总体为I级和II级。二种综合方法评价给出的三城市表层土壤环境质量优劣排序均为:长春市>四平市>吉林市。6、结合生态毒性和生态危害的潜在生态危害指数法评价表明,吉林市、长春市和四平市表层土壤生态危害程度分别为中等、中等、强危害。三城市表层土壤生态危害评价结果优劣排序为:长春市>吉林市>四平市,主要生态危害元素均为Hg、Cd（Hg危害>Cd危害）。三城市中等生态危害和强生态危害所占范围之和均在75%以上,应引起足够的重视。7、对吉林市、长春市、四平市表层土壤及冶金、燃煤、交通、尾气端元尘中的多环芳烃初步研究表明:吉林市冶金端元尘中多环芳烃含量显著高于长春市和四平市,且以潜强致癌、致突变性4-6环的高分子量多环芳烃为主;长春市燃煤、尾气和交通尘中的低环多环芳烃主要来源于燃煤及煤炭、原油的工业加工过程,汽车尾气也有部分贡献,高环多环芳烃则主要来源于交通运输过程中的废物排放;吉林市、长春市表层土壤多环芳烃含量以高环多环芳烃为主（长春市4-6环,吉林市4-5环）,吉林市多环芳烃含量高于长春市,且极值差异显著。分析认为,吉林市土壤与端元尘中多环芳烃的高含量与吉林市是我省重要的化工冶金工业城市密切相关。总体看,吉林市、长春市城区表层土壤多环芳烃污染程度较国内其他城市仍处于较低水平。8、以长春市为例,综合开展了城区表层土壤和浅层地下水的同步研究,分析了表层土壤和地下水中重金属的分布及其内在联系。采用单因子污染指数和尼梅罗综合污染指数对长春市浅层地下水重金属污染进行了评价。研究认为,长春市地下水中已经出现重金属污染,重金属污染现状为清洁和潜在污染区为主,二者范围相近,仅在英俊铁厂北有一孤岛状重污染区。9、分析认为,处于水循环体系中的地下水重金属含量受表层和包气带中重金属含量的影响,但影响因素复杂。表层土壤高含量区不一定对应地下水中重金属高含量区,但地下水中重金属高含量区,表层土壤对应区或附近多能找到对应的高含量区。由于潜在污染区范围占全区约一半的面积,考虑到重金属的潜在生态危害影响,表层土壤重金属对地下水潜在污染影响应引起足够的重视。10、在城市表层土壤生态地球化学评价的基础上,以潜在生态危害评价图为主,兼顾尼梅综合指数和BPANN质量评价图,综合考虑给出了吉林市、长春市、四平市的表层土壤生态地球化学环境质量分区。将吉林市分为生态环境良好、较差二个区,长春分为生态环境良好、一般、较差三个区,四平市为生态环境较差区（未分）。11、在综合分析研究区地质背景、土壤环境条件基础上,应用“点轴理论”,提出了吉林-长春-四平“L”型经济带的概念及发展思路。该经济带是吉林省经济发展的经济轴,发展思路是以轴心长春市为核心,以吉林市和四平市为二轴点。考虑现有城市的特点,统一规划,控制中心城市规模,稳定发展中心城市,发挥中心城市的带动辐射作用,控制中心城市生态环境恶化进程。推动“L”带上的二三线中小城镇快速发展,最终形成空间连续的经济高增长带。“L”型经济带提出与已经获得国家批准的“长吉图开发开放先导区”部分重叠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 城市生态地球化学
• 1.2.2 城市生态地球化学评价内容
• 1.2.3 环境质量评价与潜在生态危害评价
• 1.2.4 多环芳烃有机污染
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究技术路线
• 1.4 论文创新点
• 第2章 研究区概况与样品采集和分析
• 2.1 吉林市-长春市-四平市研究区概况
• 2.1.1 自然地理与社会经济概况
• 2.1.2 区域生态地球化学研究程度
• 2.2 样品采集
• 2.3 样品分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 表层土壤环境质量现状及潜在生态危害评价
• 3.1 土壤环境质量评价方法概述
• 3.2 表层土壤重金属含量特征
• 3.2.1 表层土壤重金属含量统计特征
• 3.2.2 表层土壤重金属含量空间结构特征
• 3.2.3 表层土壤重金属含量空间分布特征
• 3.3 表层土壤环境质量现状评价
• 3.3.1 单因子指数法
• 3.3.2 尼梅罗综合指数法
• 3.3.3 基于改进的BP 人工神经网络法
• 3.4 潜在生态危害评价
• 3.5 本章小结
• 第4章 表层土壤及端元有机污染物地球化学分析
• 4.1 长春市、吉林市、四平市多环芳烃端源分析
• 4.1.1 冶金端元多环芳烃含量分析
• 4.1.2 其它端元多环芳烃含量分析
• 4.2 长春市、吉林市表层土壤中多环芳烃有机物含量分析
• 4.3 PAHS、POPS 与化学定时炸弹
• 4.4 本章小结
• 第5章 表层土壤重金属污染对地下水的影响
• 5.1 地下水污染概述
• 5.1.1 水文循环
• 5.1.2 地下水污染
• 5.2 长春市浅层地下水重金属污染
• 5.2.1 数据处理
• 5.2.2 浅层地下水重金属污染状况
• 5.3 长春市浅层地下水与表层土壤重金属污染分析
• 5.3.1 浅层地下水重金属污染
• 5.3.2 表层重金属污染对浅层地下水重金属的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 生态地球化学质量分区与“L”形经济带
• 6.1 生态地球化学质量分区
• 6.1.1 研究区生态地球化学质量分区目的、原则
• 6.1.2 研究区生态地球质量化学分区
• 6.2 地质概况
• 6.3 “点轴理论”与吉林―长春―四平“L”型经济带
• 6.3.1 点轴理论概述
• 6.3.2 吉林―长春―四平“L”型经济带
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢