随着城市化的迅速发展，环境质量的变化成为社会关注的重点。其中，土壤环境质量变化与人体健康密切相关。城市土壤是在原有自然土壤的基础上，处于长期的城市地貌、气候、水文与污染的环境下，经多次直接或间接的人为扰动或组装起来的具有高时空变异性的一类特殊土壤。重金属Pb、Cu、Cd、Cr和Zn是城市土壤中广泛存在的污染物，其来源主要有工业三废的排放、交通尾气排放、汽车轮胎和刹车制动系统的磨损、城市垃圾焚烧排放、燃煤排放等。另据报道污水灌溉已导致北京市东南郊、西安郊区和沈阳等地也出现土壤污染。被污染的城市土壤在风力或机动车作用下进入大气环境，在降水和城市路面清洁的冲刷下进入周边环境，进而影响其他次生生态环境安全。直接暴露在城市土壤中的人体可通过呼吸、摄食和皮肤接触等途径摄入重金属，长期积累可能会对人体特别是儿童造成慢性危害。因此，研究城市土壤重金属污染是评价城市环境质量的一个重要方面，对城市环境健康和环境管理具有非常重要的价值。

目前，对城市土壤环境质量的研究集中在某个时期土壤重金属浓度的现状分析，而涉及一个阶段发展影响的研究比较少。如历红波等研究发现，城市土壤重金属Zn、Cu、Pb、Cd和Cr浓度随郊区—市中心区这一城市化梯度呈现增加趋势；李风平等研究了沈阳南部城乡梯度土壤Pb的季节性时空分布。20世纪90年代以来，北京市经历了一个高速城市化的过程，成为我国最大的城市之一。北京市中心城区的路网结构以矩形环状为主，道路多以此为依托，与经纬线平行网状分布，先后依托城市扩展，建设了二、三、四、五和六环路。城市化过程对城市环境产生了深刻的影响，使城市土壤污染问题更为复杂。笔者通过梳理国内外的文献报道，系统地分析和总结了近10年（2005-2014年）来北京市城市土壤重金属空间分布特征，以期为北京市土壤污染防治和城市化发展提供理论依据。

1、数据收集及分析

1.1数据收集

收集和整理了北京市城市土壤重金属Cd、Cu、Pb、Zn和Cr浓度的相关文献，数据来源包括CNKI数据库和ScienceDirect数据库等国内外公开发表的文献（2005-2014年），共筛选出25篇。其中包括国外公开发表的8种刊物11篇文献和国内公开发表的７种刊物13篇文献及1篇报告（表1）。数据筛选原则：重金属测定过程有严格的质量保证和质量控制（QA/QC）程序，如平行样、空白样和标准物质等；样品回收率符合测定标准。

1.2统计分析

对收集的数据进行以下分析：不同研究中同一年城市土壤重金属浓度采用算术均值表示；各环线和各功能区不同年限土壤重金属浓度采用算术均值表示。

重金属单污染指数计算公式：

Pｉ＝Cｉ/S

式中：Pｉ为土壤中污染物ｉ的环境质量指数；Cｉ为污染物ｉ的浓度，mg/kg；Sｉ为污染物ｉ的评价标准，mg/kg，选用北京市土壤重金属背景值。

重金属综合污染指数采用内梅罗综合污染指数，其计算公式为：

式中：ＰN为重金属综合污染指数；Ｐimax为各污染物污染指数最大值；Ｐ为各污染物污染指数的算术平均值。

数据的正态分布检验采用Oringin8.0中Kolmogorov-Smirnov法（K-S法），统计分析采用SPSS11.5完成，差异显著性采用SPSS11.5中独立样本T检验完成，绘图使用SigmaPlot10.5完成。

2、结果与讨论

2.1北京市城市土壤重金属污染

表2列出了2005-2014年北京市城市土壤重金属浓度。经K-S检验，原始数据符合正态分布，算术平均值可以很好地代表北京市城市土壤重金属浓度。从表2可以看出，Cd、Cu、Pb、Zn和Cr浓度平均值分别为0.26、31.39、31.76、87.88和57.90mg/kg。与北京市土壤重金属背景值相比，北京市城市土壤Cd与背景值无显著性差异（Ｐ=0.464），Cu、Pb、Zn和Cr显著高于背景值（Ｐ=0.00），说明北京市城市土壤重金属普遍存在一定程度的积累。分析结果表明，尽管不同研究者采样范围、采样点位、采样数目和重金属测定方法有所不同，但随着北京市城市化的进程，城市土壤受到了一定程度的污染，北京市城市土壤Cd、Cu、Pb、Zn和Cr浓度分别是背景值的2.18、1.68，1.29、1.53、1.94倍。

与其他城市土壤重金属污染相比（表3），北京市城市土壤重金属Cd、Cu、Pb和Zn浓度均低于其他城市；北京市城市土壤Cr浓度高于香港，而低于其他城市。

2.2不同环线的土壤重金属污染

北京市的环状交通使得北京市城市发展呈环带从中心向外扩张。北京市各环线土壤重金属污染指数见图1。从图1可以看出，Cu、Pb和Zn高值点主要出现在二环，三、四和五环土壤重金属污染主要为Cu、Zn和Cr污染。由图1可知，北京市城市二、三、四和五环土壤重金属综合污染指数分别为2.14、1.66、1.48和1.76。由此看出，城市土壤重金属由二环到四环呈逐渐递减趋势，这与ＷａｎｇＭ．等的研究类似，北京市城市土壤中Cu、Cd、Pb和Zn浓度与距离城区的远近呈负相关关系，距城区越远，城市土壤中重金属浓度有降低趋势。究其原因，主要与二环城区历史悠久、人类活动强度大有关。明清时期到20世纪北京市城区规模主要集中在二环以内；1978年改革开放后，30年的快速发展，北京市城市快速扩张到五环。据统计，2013年北京市区常驻人口达1227.73万人，机动车辆拥有量达543万辆，交通流量大，东五环车流量为24000辆/ｄ，西三环车流量为120000辆/ｄ，西二环车流量达246000辆/ｄ；早晚高峰时段，市区车辆行驶缓慢，机动车辆车速（18.5km/h）低于国际交通堵塞水平（20km/h）。从图1还可看出，五环土壤重金属综合污染指数升高，这可能与五环外新一轮的城市大规模开发有关，土地破坏和人类输入活动频繁。因此，较高的人口密度和交通流量使得市区环线土壤重金属浓度较高。

2.3不同功能区的土壤重金属污染

北京市不同功能区土壤重金属污染指数见图2。从图2可以看出，公园土壤重金属综合污染指数最大（2.27），其次是居民区（1.96）和交通区（1.90），文教区的综合污染指数最小（1.87）。北京市城市公园土壤主要表现为Cu和Pb污染，公园土壤重金属Cu、Pb和Cd污染指数均高于其他功能区。究其原因，一方面北京市公园大都处于城区二环到三环之间，人流量和车流量较大；另一方面公园历史悠久，有些公园具有200年以上的历史，具有木质建筑、青铜银器装饰。油漆、瓦片及砖块中都含有不同浓度的Cu和Pb，Cd和Pb通常用作建筑颜料，Cu制剂可用作木头防腐剂，青铜器材通常是Cu合金。因此，随着长期的物理化学作用和风雨侵蚀，颜料、木质建筑和青铜装饰中的Cd、Cu和Pb将进入城市土壤中。居民区主要是Zn和Pb污染，其次是Cr和Cu污染，Cd污染最小，这可能与日常生活中的生活垃圾、建筑垃圾和油漆等有关。交通区污染指数Zn最大，其次是Cu和Cr，其主要原因是由于机动车辆轮胎磨损和润滑油添加损耗带来Zn和Cd污染，制动系统导致土壤Cu污染，汽车尾气排放导致Cr污染。交通区Pb积累程度较低，原因可能是因为一方面城市道路绿化程度好转，对道路扬尘有一定的阻隔和过滤作用；另一方面是因为采取减轻尾气污染的措施，如提高油品，淘汰高排污车辆等。交通区和文教区土壤污染类似，这可能与文教区大都处于城市中心、交通活动密集的区域有关。

不同城市功能区土壤重金属污染指数见表4。

从表4可知，北京市公园土壤重金属污染程度比海口市、上海市和呼和浩特市等城市高，这可能与公园建园时间、人类活动强度等有关；北京市居民区土壤重金属污染程度均大于上海市和呼和浩特市（Cu除外）；北京市交通区土壤重金属污染指数均低于海口市（Zn除外），高于呼和浩特市（Cu除外）；北京市文教区土壤重金属污染程度高于呼和浩特市。这说明不同城市各功能区土壤重金属污染程度不尽相同，污染来源也不同。尽管交通区一直是城市土壤重金属污染重点关注区域，多数研究也认为城市交通活动是重金属的主要来源之一，但是在复杂多变的环境动态活动扰动下，交通区土壤重金属的积累也不总是处于最高水平。

3、结论

（１）随着城市的发展和扩张，北京市城市土壤重金属Cu、Pb、Zn和Cr浓度显著高于北京市土壤重金属背景值（P=0.00），具有明显积累现象；Cd浓度与土壤重金属背景值无显著性差异（P=0.464）。

（２）北京市城市土壤重金属污染程度由二环到四环逐渐降低，五环有升高趋势。二环土壤重金属主要为Cu、Pb和Zn，三、四和五环土壤主要体现为Cu、Zn和Cr污染。

（３）北京市公园土壤重金属综合污染指数最大，其次是居民区、交通区和文教区；公园土壤主要表现为Cu和Pb污染，居民区土壤主要是Zn污染，交通区和文教区土壤主要为Zn、Cu和Cr污染。