蕪湖城區(qū)表層土壤黑碳含量及分布特征

朱 哲，方鳳滿,2①，鄧正偉

(1.安徽師范大學(xué)國土資源與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003；2.安徽自然災(zāi)害過程與防治研究省級實驗室，安徽 蕪湖 241003)

?

蕪湖城區(qū)表層土壤黑碳含量及分布特征

朱 哲1，方鳳滿1,2①，鄧正偉1

(1.安徽師范大學(xué)國土資源與旅游學(xué)院，安徽 蕪湖 241003；2.安徽自然災(zāi)害過程與防治研究省級實驗室，安徽 蕪湖 241003)

為了解城市化進程中人類活動對城市土壤黑碳積累的影響，以蕪湖市區(qū)(分為鏡湖區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)、三山區(qū)和開發(fā)區(qū))為例，采集154個表層土壤樣品，測定土壤中黑碳及有機碳含量。結(jié)果表明，蕪湖市土壤黑碳含量在0.02～26.16 g·kg-1之間，平均值為5.87 g·kg-1，變異系數(shù)為62.98%；各功能區(qū)土壤黑碳含量平均值由高到低排序為鏡湖區(qū)、鳩江區(qū)、三山區(qū)、弋江區(qū)和開發(fā)區(qū)；蕪湖市土壤黑碳含量主要分布在>5～10 g·kg-1之間，占樣品總數(shù)的50%。城市土壤黑碳與有機碳含量比值變幅為0.01～0.88，平均值為0.58，表明蕪湖市城市土壤黑碳的主要來源為礦物燃料燃燒。各功能區(qū)黑碳含量分布存在較大空間差異，這與城市人為活動影響有密切關(guān)聯(lián)。

黑碳；土壤；城市；分布特征；蕪湖

黑碳(black carbon,BC)是生物質(zhì)和礦物燃料(煤、石油等)不完全燃燒形成的一類含碳混合物殘體,廣泛分布于大氣、土壤、沉積物、水體、冰和雪等環(huán)境中[1-4]，其來源可分為自然源和人為源2種[5-7]。黑碳具有高度的惰性,因此可用來指示全球氣候的歷史變化及重大火災(zāi)事件;由于可以強烈吸收太陽輻射,黑碳已被認為可能是除二氧化碳等溫室氣體之外引起全球氣候變化的重要物質(zhì)[8];此外,黑碳對土壤碳儲存和海洋循環(huán)都有重要影響,被認為可能構(gòu)成了地球碳平衡中那些“遺失的碳”中相當大的一部分[9-12]。因此,有關(guān)黑碳的研究引起了眾多領(lǐng)域?qū)＜业膹娏谊P(guān)注。

土壤是環(huán)境變化的記錄者和指示者,在地球表層系統(tǒng)中,不同來源的黑碳很大一部分會直接落入土壤中。一些研究發(fā)現(xiàn),沉積物、冰芯中的黑碳是記錄較大規(guī)模火災(zāi)歷史事件的良好指示物[4，13]。而城市土壤作為一種特殊的土地利用方式,受人類活動影響較大,具有其特殊的有機碳及黑碳來源。城市化過程中,來自交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的礦物燃料、垃圾和秸稈焚燒等人為活動已經(jīng)顯著改變了全球碳循環(huán),其中黑碳顆粒的排放深受人為活動的影響[14]。

筆者以蕪湖市區(qū)為例,研究5個不同區(qū)域土壤黑碳和有機碳的含量及分布特征,目的在于通過黑碳含量來表征城市化過程中人為活動對土壤黑碳積累的影響,為城市土壤質(zhì)量評價、環(huán)境保護及居民健康和城市土地的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

蕪湖市位于安徽省東南部,地處長江下游南岸,屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)。地勢南高北低,地形呈不規(guī)則長條狀。 蕪湖城區(qū)包括鏡湖區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)和三山區(qū)4個行政區(qū)域,為更好地研究不同區(qū)域表層土壤中有機碳、黑碳的空間分布特征,該研究將鳩江區(qū)內(nèi)的國家級經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)單獨列出,稱為“開發(fā)區(qū)”,將蕪湖市劃分為5個研究區(qū)。鏡湖區(qū)位于蕪湖市中心區(qū)域,為城市建成區(qū)和人口密集區(qū),也是政治、經(jīng)濟、文化旅游中心和商業(yè)中心;弋江區(qū)近年經(jīng)濟發(fā)展、城市建設(shè)迅速,規(guī)劃前土地利用類型以水稻田為主,現(xiàn)已轉(zhuǎn)變?yōu)榭平膛c建筑用地為主;鳩江區(qū)以工業(yè)為主,擁有生物醫(yī)藥、汽車及其零部件制造、金屬壓延、電子電器等支柱產(chǎn)業(yè);三山區(qū)2006年新劃入蕪湖市區(qū),主要為綠色食品生產(chǎn)基地;開發(fā)區(qū)位于蕪湖市市區(qū)西北方向,于1993年4月經(jīng)國務(wù)院批準設(shè)立,形成以汽車及其零部件、電子電器、新材料為主的3個主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

1.2 樣品采集

共采集土壤樣本154個,采樣點深度為0～15 cm,采用間距為1 km×1 km的近似網(wǎng)格法布點,具體采樣時根據(jù)土地利用方式、污染源、交通等影響因素進行稀疏或加密處理,鏡湖區(qū)、鳩江區(qū)、弋江區(qū)、三山區(qū)和開發(fā)區(qū)的采樣點分別為25、27、42、37和23個。采集的樣品于實驗室風(fēng)干,用鑷子剔除石礫及植物根系等雜物,用木棍碾壓過0.15 mm孔徑篩,做好標簽,以備黑碳和有機碳的分析測定。

1.3 樣品處理與分析方法

1.3.1 樣品處理

土壤有機碳測定采用重鉻酸鉀-硫酸氧化法。黑碳測定采用目前最常用的化學(xué)氧化法[15]。具體操作步驟如下:(1)去除非硅酸鹽礦物:取2 g左右的烘干土樣,加入15 mL 3 mol·L-1HCl除去碳酸鹽、Fe、Mn氧化物等,反應(yīng)24 h。(2)去除硅酸鹽和二氧化硅:采用HF和HCl去除土壤樣品中的Si,根據(jù)土壤樣品特征,所使用的試劑比例和濃度會有所調(diào)整,該研究中加入15 mL 10 mol·L-1HF和1 mol·L-1HCl除去硅酸鹽,反應(yīng)24 h;為了去除可能產(chǎn)生的CaF2,加入15 mL 10 mol·L-1HCl,反應(yīng)24 h。(3)去除活性有機碳:去除土壤中的活性有機碳是測量的關(guān)鍵步驟,加入15 mL 0.1 mol·L-1K2Cr2O7溶液和2 mol·L-1H2SO4,在(55±1) ℃條件下去除有機碳,反應(yīng)60 h,得到的剩余物即為黑碳樣品,離心、烘干后直接用CHN元素分析儀測定黑碳含量[16]。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010、ArcGIS 9.2、SPSS 13.0等軟件進行數(shù)據(jù)分析、制圖和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 蕪湖市區(qū)土壤黑碳含量

蕪湖市區(qū)土壤黑碳含量在0.02～26.16 g·kg-1之間,平均為5.87 g·kg-1,變異系數(shù)為62.98%(表1)。變異系數(shù)表示土壤黑碳空間變異性的大小,≤10%為弱變異性,>10%～<100%為中等變異性,≥100%為強變異性[10]。蕪湖各區(qū)土壤樣品中變異系數(shù)最大值出現(xiàn)在開發(fā)區(qū),達85.43%,屬于中等變異性,說明開發(fā)區(qū)內(nèi)的人類及經(jīng)濟活動對土壤黑碳的分布產(chǎn)生明顯影響。鏡湖區(qū)和鳩江區(qū)變異系數(shù)也較大,分別為76.56%和61.49%。由表1可知,土壤黑碳平均含量由高到低依次為鏡湖區(qū)(7.78 g·kg-1)、鳩江區(qū)(6.55 g·kg-1)、三山區(qū)(6.25 g·kg-1)、弋江區(qū)(4.65 g·kg-1)和開發(fā)區(qū)(4.61 g·kg-1)。在95%和99%置信水平下,鏡湖區(qū)與弋江區(qū)、開發(fā)區(qū)間均存在極顯著差異。這主要是因為鏡湖區(qū)與鳩江區(qū)為中心城區(qū),汽車尾氣排放強度較大,來自交通、工業(yè)等領(lǐng)域的礦物燃料燃燒等人為活動導(dǎo)致其土壤黑碳含量升高;三山區(qū)仍然以農(nóng)業(yè)種植為主,植物秸稈的焚燒和有機肥的施入有可能改變土壤黑碳含量的分布;而開發(fā)區(qū)和弋江區(qū)尚處于發(fā)展階段,為新建區(qū)和高校園區(qū),人類活動強度低,時間短。

表1 蕪湖市各采樣區(qū)土壤黑碳含量

Table 1 Black carbon contents in soil samples collected from different areas

采樣區(qū)樣品數(shù)w(黑碳)/(g·kg-1)最小值最大值平均值標準差變異系數(shù)/%鏡湖區(qū)250.2426.167.78aA5.9676.56鳩江區(qū)272.7411.766.55abAB1.9129.09弋江區(qū)420.0210.924.65bB2.8661.49三山區(qū)371.6711.536.25abAB2.6943.04開發(fā)區(qū)230.2415.304.61bB3.9485.43總計1540.0226.165.873.7062.98

平均值數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05),大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。

2.2 土壤黑碳含量分布特征與來源分析

將土壤黑碳含量分為≤1、>1～5、>5～10、>10～15和>15 g·kg-1這5個組分別進行統(tǒng)計[17],發(fā)現(xiàn)蕪湖市區(qū)土壤黑碳含量主要集中分布在>5～10 g·kg-1之間,占樣品總數(shù)的50%;其次為>1～5 g·kg-1之間,占樣品總數(shù)的33%;其他組別中,≤1 g·kg-1的樣品數(shù)為11份,占總數(shù)的7.14%,>10～15 g·kg-1的樣品數(shù)為11份,占總數(shù)的7.14%,>15 g·kg-1的土壤樣品數(shù)共4份,占總數(shù)的2.60%(表2)。

表2 蕪湖市各區(qū)土壤黑碳含量分布

Table 2 Distribution of black carbon contents in the soils relative to function zone

采樣區(qū)不同黑碳含量(g·kg-1)樣品數(shù)≤1>1～5>5～10>10～15>15鏡湖區(qū)351133鳩江區(qū)032220弋江區(qū)6171810三山區(qū)0112330開發(fā)區(qū)215321總計115177114

除開發(fā)區(qū)外,各區(qū)地表土壤黑碳含量均集中在>5～10 g·kg-1之間,鏡湖區(qū)土壤黑碳平均含量最高,為7.78 g·kg-1,其中>5～10 g·kg-1的樣品占鏡湖區(qū)樣品總數(shù)的44%,這與鏡湖區(qū)為蕪湖市經(jīng)濟與人口中心有關(guān),受人為活動影響較大,黑碳來源豐富,故土壤表層黑碳累積較多;鳩江區(qū)位于蕪湖東北角,其土壤黑碳平均含量為6.55 g·kg-1,其中>5～10 g·kg-1的樣品比例為81%,且該區(qū)變異系數(shù)最小,僅為29.09%,說明土壤黑碳分布較為均勻;弋江區(qū)因開發(fā)時間較短,受人為影響較少,土壤黑碳含量主要集中在>1～10 g·kg-1之間,平均含量較低,為4.65 g·kg-1;三山區(qū)工業(yè)與農(nóng)業(yè)并重,土壤黑碳含量主要集中在>5～10 g·kg-1之間,占該區(qū)樣品總數(shù)的62%,其平均含量較高,為6.25 g·kg-1;開發(fā)區(qū)位于蕪湖北部,土壤黑碳含量主要集中在>1～5 g·kg-1之間,>1～5 g·kg-1的樣品比例為65%,其平均含量為5區(qū)中最低,僅為4.13 g·kg-1,但變異系數(shù)最大,達85.43%,說明其土壤黑碳含量分布存在較大差異,這與開發(fā)區(qū)內(nèi)廠區(qū)布局不均有關(guān),生產(chǎn)加工行業(yè)(蕪湖開發(fā)區(qū)內(nèi)設(shè)有電器制造廠、造船廠和汽車零部件制造廠等)對土壤環(huán)境的影響很大,周圍土壤中黑碳含量也相應(yīng)較高[18]。

2.3 土壤有機碳(OC)含量特征

蕪湖市區(qū)土壤有機碳含量變幅為0.37～29.69 g·kg-1,平均值為9.75 g·kg-1。各區(qū)土壤有機碳含量無顯著差異,有機碳含量由高到低排序為鏡湖區(qū)、三山區(qū)、弋江區(qū)、鳩江區(qū)和開發(fā)區(qū)。研究表明,耕作方式與土地利用方式會影響微團聚體與大團聚體之間的轉(zhuǎn)化與再分布,且大團聚體有機碳不穩(wěn)定,是土壤有機碳損失的途徑之一[19]。蕪湖市近年來社會經(jīng)濟發(fā)展迅速,耕作與城市大建設(shè)帶來的機械擾動使原先被團聚體保護的有機碳暴露出來,加快了有機碳的分解速率,這是造成蕪湖市區(qū)土壤有機碳含量總體不高的原因。從各區(qū)的有機碳變幅(表3)來看,鏡湖區(qū)變幅最大,最高值與最低值之差達29.32 g·kg-1,鳩江區(qū)變幅最小。蕪湖市各區(qū)土壤有機碳含量變異系數(shù)最大值出現(xiàn)在鏡湖區(qū),達59.42%,說明該區(qū)內(nèi)土壤有機碳含量分布存在顯著差異,鏡湖區(qū)人口密集,人類活動空間差異顯著,導(dǎo)致土壤有機碳含量空間變異大。

表3 蕪湖市各區(qū)土壤中有機碳(OC)和黑碳(BC)含量統(tǒng)計

Table 3 Organic carbon and black carbon contents in the soil relative to function zone in Wuhu City

采樣區(qū)OC含量/(g·kg-1)范圍平均值標準差OC變異系數(shù)/%BC/OC比值范圍平均值鏡湖區(qū)0.37～29.6911.50aA6.8359.420.22～0.880.61aAB鳩江區(qū)4.45～14.069.28aA2.1723.320.62～0.840.70aA弋江區(qū)1.54～19.519.40aA4.5748.670.01～0.810.49bB三山區(qū)2.42～16.939.78aA3.2933.670.27～0.860.63aA開發(fā)區(qū)3.52～20.708.99aA5.1357.060.02～0.850.50bB總計0.37～29.699.754.5546.690.01～0.880.58

同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05),大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。

研究發(fā)現(xiàn),居民區(qū)和公園一些裸地由于垃圾頻繁清掃,使得有機物質(zhì)輸入量減少,有機碳含量呈下降趨勢。這一部分城市土壤面臨著因有機質(zhì)含量減少引起的土壤退化現(xiàn)象,如壓實問題[20]。開發(fā)區(qū)與弋江區(qū)土壤有機碳含量變異系數(shù)也較大,分別為57.06%和48.67%。變異系數(shù)最小值出現(xiàn)在鳩江區(qū),為23.32%,說明該區(qū)有機碳含量分布趨于平均。蕪湖市表層土壤中黑碳和有機碳的空間分布見圖1～2,有機碳含量較高的區(qū)域主要出現(xiàn)在鏡湖區(qū)、弋江區(qū)和三山區(qū),鏡湖區(qū)是人為活動最密集的區(qū)域,交通因素造成有機碳的富集,三山區(qū)是蕪湖重要的農(nóng)產(chǎn)品基地,人為耕作和有機肥施用使土壤有機碳含量增加。

圖1 蕪湖市表層土壤中有機碳的空間分布

圖2 蕪湖市表層土壤中黑碳的空間分布

2.4 蕪湖市土壤黑碳與有機碳含量比值及其指示意義

土壤中的黑碳與有機碳含量比值為BC/OC比值,研究表明,BC/OC比值的大小能在一定程度上反映土壤黑碳來源及其受人類活動的污染程度。一般認為,BC/OC比值在0.11±0.03之間,則土壤黑碳的主要來源為生物質(zhì)燃燒;BC/OC比值在0.5左右,則認為土壤黑碳的主要來源為礦物燃料燃燒[16]。蕪湖市區(qū)土壤BC/OC比值變幅在0.01～0.88之間,平均值為0.58,表明化石燃料的燃燒為蕪湖市城市土壤黑碳的主要來源。蕪湖各區(qū)之間的BC/OC比值存在一定差異(表3),由高到低依次為鳩江區(qū)、三山區(qū)、鏡湖區(qū)、開發(fā)區(qū)和弋江區(qū),其中弋江區(qū)BC/OC比值介于0.01～0.5之間,說明該區(qū)土壤黑碳來源多樣;其他4區(qū)BC/OC比值均高于0.5,說明其土壤黑碳含量受到人類密集活動(尤其是交通因素)的影響。由圖3可以看出,中心城區(qū)附近BC/OC比值較大,說明城市化過程中人類活動密集對土壤黑碳含量有明顯影響。

圖3 蕪湖市黑碳/有機碳比值的空間分布

2.5 土壤有機碳和黑碳含量的相關(guān)性分析

黑碳對穩(wěn)定土壤有機碳有較為重要的作用[21]。蕪湖市區(qū)土壤有機碳和黑碳含量之間存在極顯著相關(guān)性(R2=0.693 4，P<0.01)(圖4)。

圖4 蕪湖市土壤中有機碳和黑碳含量的相關(guān)性

不同功能區(qū)有機碳和黑碳含量之間的擬合關(guān)系如表4所示,其中鏡湖區(qū)和鳩江區(qū)的R2分別達0.969 9和0.924 6,為極顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.01),鏡湖區(qū)與鳩江區(qū)是蕪湖市的經(jīng)濟與人口中心,說明城市土壤有機質(zhì)中黑碳起重要作用,弋江區(qū)、三山區(qū)和開發(fā)區(qū)的R2分別為0.432 7、0.698 7和0.598 0,均達到顯著相關(guān)水平(P<0.05),說明黑碳在城市土壤有機碳固定過程中扮演了重要角色,這與自然土壤有顯著差別。

表4 蕪湖市土壤有機碳含量(y)和黑碳含量(x)的擬合關(guān)系

Table 4 Fitting relationship between organic carbon(y)and black carbon(x) in the soil of Wuhu City

采樣區(qū)樣本數(shù)擬合曲線 R2鏡湖區(qū)25y=1.1296x+2.71150.9699**鳩江區(qū)27y=1.0925x+2.12690.9246**弋江區(qū)42y=1.0513x+4.50430.4327*三山區(qū)35y=1.0240x+3.38440.6987*開發(fā)區(qū)25y=1.0070x+4.34940.5980*總計154y=1.0253x+3.73190.6934**

*表示P<0.05,**表示P<0.01。

2.6 蕪湖市土壤與地表灰塵黑碳含量對比

與鄧正偉等[22]對蕪湖市地表灰塵中黑碳含量分布特征的研究相對比,蕪湖市表層土壤與灰塵黑碳含量與分布存在一定的差異性(表5)。鄧正偉等[22]對研究區(qū)域的劃分與筆者有一定的差異,經(jīng)濟開發(fā)區(qū)基本一致,高新技術(shù)開發(fā)區(qū)對應(yīng)筆者研究中的弋江區(qū),中心城區(qū)對應(yīng)筆者研究中的鏡湖區(qū)和鳩江區(qū)西部。由表5可知,蕪湖市土壤與灰塵有機碳含量存在極顯著差異,黑碳含量存在顯著差異,地表灰塵黑碳含量普遍高于表層土壤,表明燃油不完全燃燒所釋放的含黑碳物質(zhì)的顆粒物可能最先落入城市地表灰塵,而后再進入城市土壤中。蕪湖市有機碳含量在表層土壤和灰塵中的差異也與黑碳相似,無論是變幅、平均值還是標準差,土壤含量均低于地表灰塵;但BC/OC比值表現(xiàn)為土壤大于地表灰塵,這與表層土壤與灰塵中黑碳的來源與累積方式不同有關(guān),大氣沉降是灰塵黑碳的主要來源[23],而城市土壤黑碳含量除了受成土母質(zhì)的影響外,交通、工業(yè)乃至城市路面瀝青物質(zhì)都是其主要來源[24];黑碳具有高度的惰性和穩(wěn)定性,會在土壤中累積,這也是造成土壤BC/OC比值高于灰塵的原因。

表5 蕪湖市表層土壤與灰塵黑碳(BC)和有機碳(OC)含量對比

Table 5 Correlation matrix of organic carbon and black carbon contents in the soil and dust in Wuhu City

功能區(qū)樣品類別OC含量/(g·kg-1)BC含量/(g·kg-1)范圍平均值標準差范圍平均值標準差BC/OC比值經(jīng)濟開發(fā)區(qū)土壤(n=23)3.52～20.708.99cB5.130.24～15.304.61aA3.940.50灰塵(n=16)11.46～36.7822.96abA8.104.25～31.3611.73cB8.100.45中心城區(qū)土壤(n=25)0.37～29.6911.50cB6.830.24～26.167.78bcAB5.960.61灰塵(n=37)9.78～38.7124.32aA7.623.65～24.6711.63aA5.840.48高新技術(shù)開發(fā)區(qū)土壤(n=42)1.54～19.519.40cB4.570.02～10.924.65cB2.860.49灰塵(n=23)7.81～38.1820.20bA9.711.75～22.498.95abAB4.530.45

n為樣品數(shù)。同一列數(shù)據(jù)后英文小寫字母不同表示P<0.05,大寫字母不同表示P<0.01。

3 結(jié)論

(1)蕪湖市區(qū)土壤黑碳含量變幅為0.02～26.16 g·kg-1,平均值為5.87 g·kg-1,變異系數(shù)為62.98%。土壤黑碳含量主要集中在>5～10 g·kg-1之間,占土壤樣品的50%。各區(qū)土壤黑碳含量分布存在一定差異,可能與其土地利用類型差異和人為活動干擾時間及幅度不同有關(guān)。

(2)BC/OC比值變幅在0.01～0.88之間,平均值為0.58,表明化石燃料的燃燒為蕪湖市區(qū)土壤黑碳的主要來源,蕪湖各區(qū)之間的BC/OC比值存在一定差異。

(3)蕪湖市區(qū)土壤有機碳和黑碳含量之間存在顯著相關(guān)性,說明黑碳在城市土壤有機碳固定過程中扮演了重要角色,與自然土壤有顯著差別。

(4)蕪湖市表層土壤和地表灰塵都存在一定程度的黑碳富集,表明黑碳能夠通過大氣沉降方式進入城市土壤生態(tài)系統(tǒng),但因受人為活動的影響程度不同而存在空間變異。

[1] GOLDBERG E D.Black Carbon in the Environment[M].New York，USA:John Wiley & Sons,1985:1-146.

[2] KUHLBUSCH T A J.Black Carbon and the Carbon Cycle[J].Science,1998,280(5371):1903-1904.

[3] MASIELLO C A,DRUFFEL E M.Black Carbon in Deep-Sea Sediment[J].Science,1998,280(5371):1911-1913.

[4] DICKENS A F,GELINAS Y,MASIELLO C A,etal.Reburial of Fossil Organic Carbon in Marine Sediments[J].Nature,2004,427(6972):336-339.

[5] KOELMANS A A,JONKER M T O,CORNELISSEN G,etal.Black Carbon:The Reverse of Its Dark Side[J].Chemosphere,2006,63(3):365-377.

[6] WU Q,BLUME H P,BEYER L,etal.Method for Characterization of Insert Organic Carbon in Urbic Anthrosols[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis,1999,30(9/10):1497-1506.

[7] 張甘霖,何躍,龔子同.人為土壤有機碳的分布特征及其固定意義[J].第四紀研究,2004,24(2):149-159.

[8] JJCOBSEN M Z.Control of Fossil Fuel Particulate Black Carbon and Organic Matter,Possibly the Most Effective Method of Slowing Global Warming[J].Journal Geophysical Research,2002,107(19):4410-4431.

[9] SUN X S,PENG P,SONG J Z,etal.Sedimentary Record of Black Carbon in the Pearl River Estuary and Adjacent Northern South China Sea[J].Geochemistry,2008,23(8):3464-3472.

[10]SIMPSON J M,HATCHER G P.Overestimates of Black Carbon in Soil and Sediments[J].Naturwissenschaften,2004,91(9):436-440.

[11]KUHLBUSCH T A J,CRUTZEN P J.Toward a Global Estimate of Black Carbon in Residues of Vegetation Fires Representing a Sink of Atmospheric CO2and a Source O2[J].Global Biogeochemical Cycles,1995,9(4):491-501.

[12]穆燕,秦小光,劉嘉麒,等.黑碳的研究歷史與現(xiàn)狀[J].海洋地質(zhì)與第四紀地質(zhì),2011,31(1):143-155.

[13]HEDGES J I,EGLINION G,HATCHE P G,etal.The Molecularly-Uncharacterized Component of Nonliving Organic Matter in Natural Environments[J].Organic Geochemistry,2000,31(10):945-958.

[14]劉兆云,章明奎.浙江省幾種人為土壤中黑碳的含量[J].浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2010,36(5):542-546.

[15]唐楊,韓貴琳,徐志方.黑碳研究進展[J].地球與環(huán)境,2010,38(1):98-108.

[16]何躍,張甘霖.城市土壤有機碳和黑碳的含量特征與來源分析[J].土壤學(xué)報,2006,43(2):177-182.

[17]何躍,張甘霖,楊金玲,等.城市化過程中黑碳的土壤記錄及其環(huán)境指示意義[J].環(huán)境科學(xué),2007,28(10):2369-2375.

[18]徐福銀,包兵,方海蘭.上海市城市綠地土壤中黑碳分布特征[J].土壤通報,2014,45(2):457-461.

[19]王義祥,葉菁,黃毅斌,等.不同經(jīng)營年限對柑橘果園土壤團聚體有機碳的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報,2015,31(5):724-729.

[20]GONZALEZ-PEREZ J A,GONZALEZ-VILA F J,ALMENDROS G,etal.The Effect of Fire on Soil Organic Matter:A Review[J].Environment International,2004,30(6):855-870.

[21]戴婷,李艾芬,章明奎.浙江平原農(nóng)業(yè)土壤中黑碳分布特征的研究[J].土壤通報,2009,40(6):1321-1324.

[22]鄧正偉,方鳳滿,江培龍,等.蕪湖市區(qū)地表灰塵中黑碳含量分布特征[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,37(1):58-62.

[23]黃佳鳴,王曉旭,王陽,等.地表灰塵中黑碳含量的研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版),2012,38(1):91-96.

[24]章明奎,周翠.杭州市城市土壤有機質(zhì)的積累和特性[J].土壤通報,2006,37(1):19-21.

(責(zé)任編輯： 許 素)

Content and Distribution of Black Carbon in Surface Soil of the Urban Area of Wuhu.

ZHU Zhe1, FANG Feng-man1,2, DENG Zheng-wei1

(1.College of Territorial Resources and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China;2.Anhui Key Laboratory of Natural Disaster Process and Prevention, Wuhu 241003, China)

In order to investigate effects of human activities in the process of urbanization on accumulation of black carbon in the soil, a total of 154 soil samples were collected from the surface soil of the urban area of Wuhu, including five different function zones, for analysis of contents of organic carbon (OC) and black carbon (BC). Results show that the content of black carbon in the soil of Wuhu varied in the range of 0.02-26.16 g·kg-1, being 5.87 g·kg-1on average and 62.98% in variation coefficient. The five function zones followed a decreasing order of Jinghu>Jiujiang>Sanshan>Yijiang> the development zone in terms of mean BC content. About 50% of the samples were found to have black carbon >5-10 g·kg-1in content. The BC/OC ratio in the urban soil varied in the range of 0.01-0.88, being 0.58 on average, which indicates that the BC in the soil of Wuhu City originates mainly from combustion of fossil fuel. BC content varied sharply with function zone in spatial distribution, which is held to be closely related to human activities in the city of Wuhu.

black carbon;soil;urban;distribution;Wuhu City

2015-10-23

國家自然科學(xué)基金(41371480);高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金(20123424120003)

X825

A

1673-4831(2016)06-0908-06

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.06.007

朱哲(1991—),女,安徽淮南人,碩士生,主要從事土壤與環(huán)境研究。E-mail: zhuzhe323921@163.com

① 通信作者E-mail: fangfengman74@163.com