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城市土壤对城市可持续发展至关重要，但面临研究和管理难题。研究人员开展参与式科学在城市土壤研究的相关主题研究，构建参与式科学框架，提升数据准确性，促进环境管理，对城市土壤健康和可持续发展意义重大。
在城市快速发展的进程中，城市土壤就像隐藏在城市角落里的神秘宝藏，默默发挥着诸多重要作用。它是城市绿色基础设施的基础，支撑着城市农业，助力碳固存，调节水资源，增强城市应对气候变化的韧性，对保障城市生态环境质量和公众健康意义非凡。然而，城市土壤却长期被人们忽视。一方面，公众大多将土壤视为植物生长的简单基质，并未意识到其复杂的生态功能和重要性；另一方面，城市土壤的研究和管理面临重重挑战。城市土地利用类型多样，土壤扰动频繁，导致土壤异质性强，传统的土壤调查方法难以准确把握其真实状况。同时，城市土壤还存在污染问题，尤其是重金属污染，这不仅增加了研究的复杂性，也对公众健康构成威胁。
为了破解这些难题，来自美国普渡大学（Purdue University）的研究人员展开了深入研究。他们聚焦参与式科学在城市土壤研究中的应用，旨在通过构建参与式科学框架，充分调动社区力量参与土壤监测和管理，从而推动城市土壤的可持续发展。这项研究成果发表在《iScience》杂志上，为城市土壤研究开辟了新的方向。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是借助数字工具和实时绘图技术，对收集的土壤数据进行空间定位和分析，提高数据的准确性和可视化程度；二是开展大规模的社区参与项目，通过招募志愿者进行土壤采样、数据收集等工作，获取丰富的实地数据。
研究结果如下：
- 社区参与的益处：社区成员参与研究团队，积极提供后勤支持，能有效建立科学家与社区之间的信任。参与式科学项目可促进文化交流，确保科学成果得到双方认可，提高研究成果的接受度。地球观察研究所（Earthwatch Institute）的项目确定了公民科学倡议成功的四个关键活动领域，这些领域相互依存，能产生持久的环境和社会效益。参与式科学项目还能提高参与者的科学素养，培养他们对科学和自然的好奇心、自我效能感、热情，以及科学调查和数据解释的技能。
- 数据质量与整合挑战：公众收集的数据通常不如专业人员精确，土壤采样的特殊性使其比其他环境采样更费力，且志愿者在遵循复杂数据收集协议时可能出现不一致和偏差。例如，社会经济因素会影响社区贡献数据的空间分布和质量。为解决这些问题，研究人员提出简化数据收集协议、开展文化能力教育等措施，以提高参与率和数据可靠性。
- 技术与绘图提升数据可靠性：利用自动化数据过滤和专家审查系统，可评估公民提供数据的可信度。例如，类似康奈尔鸟类学实验室（Cornell Lab of Ornithology）的 eBird 项目的系统，可用于土壤调查。同时，加强网络绘图应用的可用性和用户体验，对数据进行地理参考并添加到共享绘图系统，能提高数据可靠性和实用性。
- 参与式科学项目案例：
- 大规模项目：VegeSafe 和 DustSafe 项目在澳大利亚及全球多地收集了大量土壤和灰尘样本，参与者众多且反馈良好，对公共卫生政策产生了影响。GLOBE 项目吸引了全球众多参与者，其网站提供土壤研究协议，助力全球土壤健康研究。MapMyEnvironment 项目提供免费环境测试，其数据库包含大量志愿者贡献的数据。
- 社区主导的项目：Project Harvest 项目让参与者监测污染物，提升了部分参与者的科学任务信心，但部分参与者面临技术和时间挑战。拉斐特（Lafayette）的社区项目通过居民提交土壤样本，体现了持续沟通对社区参与的重要性。秘鲁的社区项目发现了新的污染热点，增强了家庭应对污染的能力。
- 探索地下生命的项目：Earthworm Watch 项目和 Jardibiodiv 项目分别对城市蚯蚓分布和土壤生物多样性进行了研究，揭示了城市土壤的生物多样性特征。Tea Bag Index 项目研究了城市土壤在碳循环中的作用，其方法在全球广泛应用。
- 参与式科学对政策和食物系统的影响：参与式科学影响了城市政策和法规的制定，如波士顿的社区花园项目和新德里的反砍伐森林运动。同时，它对城市食物系统也至关重要。城市农业中，土壤健康信息对保障食品安全和可持续生产不可或缺，相关项目通过教育和实践，增强了公众对可持续农业的理解和参与。
研究结论和讨论部分强调，参与式科学为城市土壤研究和管理带来了创新机遇。它不仅能填补数据缺口，还能增强公众对环境的责任感，促进公众与科学家之间的信任和合作。然而，该研究也存在一些局限性，如数据准确性受参与者影响、对数字工具的依赖可能导致部分群体参与受限、社会经济因素会影响参与和数据代表性、土壤采样的物理要求可能阻碍长期社区参与等。尽管如此，通过采用简单有效的协议、利用支持性技术、加强机构合作等措施，参与式科学有望在城市土壤管理中发挥更大作用，推动城市向更健康、更可持续的方向发展。这一研究成果为城市土壤研究和可持续发展提供了宝贵的思路和实践经验，对全球城市土壤管理具有重要的借鉴意义。
