北京耕作土壤重金屬含量的空間自相關(guān)分析_圖文

1、第 29卷第 6期2009年 6月環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) Acta Scientiae Circu m stantiaeVol . 29, No . 6Jun . , 2009基金項(xiàng)目 :國(guó)家科技支撐項(xiàng)目 (No . 2006BAD10A06-03, 2006BAB15B05Supported by the Nati onal Key Technol ogy R&D Pr ogram (No . 2006BAD10A06-03, 2006BAB15B05作者簡(jiǎn)介 :霍霄妮 (1981 , 女 , E 2mail:hxnsky; 3通訊作者 (責(zé)任作者 , E 2mail:lihsdfs

2、ina . comB i ography:HUO Xiaoni (1981 , fe male; 3Correspond i n g author , E 2mail:lihsdfsina . com霍霄妮 , 李紅 , 孫丹峰 , 等 . 2009. 北京耕作土壤重金屬含量的空間自相關(guān)分析 J .環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) , 29(6 :1339-1344Huo X N, L i H, Sun D F, et al . 2009. Spatial aut ocorrelati on analysis of heavy metals in cultivated s oils in BeijingJ .Ac

3、ta Scientiae Circum stantiae, 29(6 :1339-1344北京耕作土壤重金屬含量的空間自相關(guān)分析霍霄妮 1, 李紅2, 3, 孫丹峰 1, 張微微 1, 周連第 2, 李保國(guó)11. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 , 北京 1001932. 北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展研究所 , 北京 100097收稿日期 :2008208230 修回日期 :2008212211 錄用日期 :20092042摘要 :以北京市耕作土壤中重金屬元素為例 , 采用 Moran s I 空間相關(guān)尺度以及空間分布規(guī) 律 . 結(jié)果表明 :北京市耕作土壤中 8. i Cu 、 Pb 、 A s

4、、 Cd 的空間自相關(guān)尺度分別為 57、 75、 57、 55、55、 65、 74、 37km. 以 Cr 和 Hg 為例 , 律 , 其中 “ 高 2高 ” 2高 , 對(duì)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和重金屬污染防治有著重要的作用 . 關(guān)鍵詞 :北京 ; 耕作土壤 ; 文章編號(hào) :025322468(2009 0621339206 中圖分類(lèi)號(hào) :X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :ASpa ti a l autocorrel a ti on ana lysis of heavy m et a ls i n culti va ted so ils i n Be iji n gHUO Xiaoni 1, L I H

5、ong2, 3, S UN Danfeng 1, Z HANG W ei w ei 1, ZHOU L iandi 2, L IBaoguo11. College of Res ources and Envir onmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 1001932. I nstitute of Comp rehensive Research, Beijing Acade my of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100097Rece i ved 30August

6、 2008; rece i ved in revised for m 11December 2008; accepted 8Ap ril 2009Abstract:Moran s I statistics was app lied t o describe the s patial aut ocorrelati on coefficients, correlati on distance and s patial pattern of heavy metals in cultivated s oils in Beijing . Significant s patial aut ocorrela

7、ti ons were detected f or 8heavy metals and the aut ocorrelati on distances were:Cr, 57; N i, 75; Zn, 57; Hg, 55; Cu, 55; Pb, 65; A s, 74km; and Cd, 37km. LocalMoran s Iwas used t o analyze the s patial distributi on pattern of the heavy metals and identify the s patial clusters and s patial outlier

8、s . Taking Cr and Hg as exa mp les, clusters of high 2high Cr were observed in northeast Beijing (M iyun county, Huair ou and Pinggu districts and in the Changp ing, Ment ougou and Tongzhou districts . Clusters of l ow 2l ow Cr were identified in the Fangshan, Daxing and Shunyi districts . Clusters

9、of high 2high Hg were distributed in the urban fringe . Outliers of l ow 2high were found near clusters of high 2high and outliers of high 2l ow near clusters of l ow 2l ow . The s patial distributi on of heavy metals, particularly clusters of high 2high and outliers of l ow 2high which have potenti

10、al polluti on risks, p lay a key r ole in the assess ment of the envir onmental quality of s oils . Keywords:Beijing; cultivated s oil; heavy metals; s patial aut ocorrelati on1 引言 (I ntr oducti on 空 間 自 相 關(guān) 分 析 (Spatial Aut ocorrelati onAnalysis 是對(duì)某一地理變量空間分布相鄰位置間的 相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)的一種統(tǒng)計(jì)方法 , 它是通過(guò)檢測(cè)一 個(gè)位置上的變異是否

11、依賴(lài)于鄰近位置上的變異來(lái) 判斷該變異是否存在空間自相關(guān)性 (Cliff et al . , 1981;Martin, 1996 . 空間自相關(guān)自 1950年 Moran 等 提出以來(lái) , 已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)研究領(lǐng)域 (張朝生 等 , 1995; Anselin et al . , 2001; Over mars et a l . , 2003; 梁二等 , 2007; 武繼磊等 , 2005; 林琳等 , 2007 . 在土壤空間變異中 , 張朝生等 (1995 采用 Moran s I 統(tǒng)計(jì)量研究了天津市平原土壤微量元素含量的空 間自相關(guān)關(guān)系 、 空間自相關(guān)的方向性 、 空間自相關(guān) 與距離

12、的關(guān)系以及不同方向的自相關(guān)與距離的關(guān) 系 ; 梁二等 (2007 運(yùn)用空間自相關(guān)方法對(duì)河南省 1958年和 1985年 2個(gè)時(shí)段土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的分布 狀況進(jìn)行了研究 ; 而黃智剛等 (2006 在地統(tǒng)計(jì)學(xué)插 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 29卷值時(shí)利用局域 Moran s I 指數(shù)對(duì)丘陵紅壤蔗區(qū)土壤 有機(jī)質(zhì)的空間特異值進(jìn)行檢驗(yàn) .目前 , 有關(guān)土壤重金屬空間結(jié)構(gòu)的研究采用較 多的是地統(tǒng)計(jì)學(xué)的半方差函數(shù)與 GI S 相結(jié)合的方 法 , 而有關(guān)空間自相關(guān)分析在土壤重金屬方面的應(yīng) 用相對(duì)較少 , 因此 , 探討利用空間自相關(guān)分析方法 研究土壤重金屬空間變異及變化規(guī)律很有必要 . 本 研究中以北京市耕作土壤

13、重金屬為例 , 運(yùn)用空間自 相關(guān)分析方法研究土壤重金屬的空間自相關(guān)特征 , 并進(jìn)一步研究其空間分布規(guī)律 , 判斷重金屬的空間 聚集區(qū)和空間孤立區(qū)的位置 ,.2 材料與方法 (2. 1 研究區(qū)概況北京位于華北平原的西北部 (圖 1 , 東經(jīng) 115°25 117°30 , 北緯 39°28 41°05 , 總面積為 1. 64×104km 2, 其中山地面積約占 62%, 平原約占 38%.北京地勢(shì)西北高東南低 , 從西北向東南呈現(xiàn)山地 、 丘陵 、 崗臺(tái)地 、 沖洪積平原的有序排列 , 海拔高度在 102303m. 北京屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季

14、風(fēng)氣 候 , 年平均溫度為 11. 8 , 多年平均降雨量 440 670mm , 年內(nèi)分配不均 , 多集中在 7、 8月份 . 土壤成 土母質(zhì)為各類(lèi)巖石風(fēng)化物和第四紀(jì)疏松沉積物 2大 類(lèi) . 北京市內(nèi)耕作土壤主要是普通褐土和潮土 , 2005年耕地面積 22. 8×104hm 2(菜地 :2. 0×104h m 2 、 園 地 11. 6×104h m 2, 牧 草 地 1982hm 2(張 鳳 榮 等 , 2007 .2. 2 采樣與分析通過(guò)不規(guī)則嵌套布點(diǎn)的方法于 2006年秋季作 物收獲后在北京市耕作土壤中采集了 1018個(gè)土壤 樣點(diǎn) (圖 1 , 每個(gè)樣點(diǎn)

15、均采自 10m ×10m 正方形 4個(gè)頂點(diǎn)和中心點(diǎn) , 各取表層 (020c m 土壤約 1kg, 現(xiàn)場(chǎng)均勻混合后用四分法從中選取 1kg 土樣作為代 表該點(diǎn)的混合樣品 , 采樣的同時(shí)用 GPS 定位樣點(diǎn)坐 標(biāo) . 為防止樣品污染 , 在采樣 、 樣品保存和樣品處理 過(guò)程中 , 避免與金屬器皿直接接觸 . 土樣在室內(nèi)風(fēng) 干 、 磨碎 , 過(guò) 100目尼龍網(wǎng)篩 . 土壤樣品的化學(xué)分析 項(xiàng)目由北京市環(huán)境監(jiān)測(cè)站按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) (G B156182 1995 執(zhí)行完成 , 主要包括 8種重金屬 Cr 、 N i 、 Cu 、 Zn 、 A s 、 Cd 、 Pb 和 Hg 含量的測(cè)定 .圖 1

16、 研究區(qū)示意圖及土壤樣點(diǎn)分布Fig . 1 The study area and distributi on of s oil sa mp le sites2. 3 空間自相關(guān)性分析空間自相關(guān)分析是檢驗(yàn)具有空間位置的某變 量的觀測(cè)值是否顯著地與其相鄰空間點(diǎn)上的觀測(cè) 值相關(guān)聯(lián) (Cliff et al . , 1981;Martin, 1996 . 空間自相 關(guān)所統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容包括空間變量的空間位置和其屬 性 , 即每個(gè)變量與其相鄰統(tǒng)計(jì)分析變量之間的空間 位置關(guān)系以及屬性取值特征 (邱炳文等 , 2007 . 表 示空間自相關(guān)的指標(biāo)和方法很多 , 其中最常用的是 Moran s I 統(tǒng)計(jì)量 . Mo

17、ran s I 統(tǒng)計(jì)量一般可分為全 域型 (Gl obal Spatial Aut ocorrelati on 和區(qū)域型 (Local Spatial Aut ocorrelati on 2種 . 全域型 Moran s I 的計(jì) 算公式為 (Cliff et al . , 1981 :I = ni =1 nj =1w ij ni =1 nj =1(xi- x (x j - x ni =1(xi- x 2i j(1式中 , n 是變量 x 的觀測(cè)數(shù) ; xi、 xj分別為位置 i 和位置 j 的觀測(cè)值 ; x 是所有觀測(cè)值的平均值 ; wij是空間 權(quán)重矩陣值 .運(yùn)用 Moran s I 統(tǒng)計(jì)

18、量進(jìn)行空間自相關(guān)分析的 過(guò)程中 , 所使用的空間位置信息取決于空間權(quán)重矩 陣 , 而空間權(quán)重矩陣的選擇一般由研究者自行確 定 , 可以基于鄰接標(biāo)準(zhǔn)或距離標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建 (Cliff et a l . , 1973; 張朝生等 , 1998 . 對(duì)于離散點(diǎn)而言 , 常用的方 法是基于距離標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建 , 若兩點(diǎn)之間的距離小于指 定的臨界值即認(rèn)為其是相鄰的 , 權(quán)重為 1, 否則為 0 (劉仲剛等 , 2006 .通常將 Moran s I 標(biāo)準(zhǔn)化 , 以判斷相關(guān)的正負(fù) 性與顯著性 . 本研究以近似正態(tài)為前提對(duì)其進(jìn)行標(biāo)0431 6期 霍霄妮等 :北京耕作土壤重金屬含量的空間自相關(guān)分析 準(zhǔn)化 , 得到指標(biāo) Z

19、 (I (Cliff et al . , 1981; Goodchild, 1986 :Z (I (I(2 式中 , E (I =-n ; Var (I =w 20(n 2-1(n 2w 1-nw 2+3w 20 -E 2(I w 0= ni =1 nj =1w ij; w1=0. 5 ni =1 nj =1(wij+w ji 2;w 2= ni =1(wi 3+w 3i 2, w i 3表示權(quán)重矩陣第 i行之和 , w 3i 表示第 i 列之和 .以正態(tài)分布 95%96為界限 , Z (I 大于 , 表 , 即空間聚集 ;Z (I 小于 -1. 96為顯著的負(fù)空間自相關(guān) , 表示某觀測(cè)點(diǎn)與周

20、圍觀測(cè)點(diǎn)的值差異程度顯著較大 , 即空間 孤立 ; 若 Z (I 介于 -1. 96到 1. 96之間 , 則空間自 相關(guān)不顯著 , 變量呈隨機(jī)分布 (Zhang et al . , 2004 .區(qū)域 型 Moran s I 系 數(shù) 被 定 義 為 (Anselin, 1995 :I i =n (x i - x nj =1wij(x j - x ni =1(xi- x 2(3式中 , 各變量的含義同上 . 區(qū)域型 Moran s I 指數(shù)可以將土壤重金屬含量的空間格局可視化 , 以進(jìn)一步研究其空間分布規(guī)律 . 本研究利用區(qū)域型空間自相 關(guān)指標(biāo)結(jié)合 Moran 散點(diǎn)圖將土壤重金屬含量空間分 布劃

21、分為 5種類(lèi)型 :“ 高 2高 ” 、 “ 低 2低 ” 為空間聚集 (s patial clusters , 表示某觀測(cè)點(diǎn)自身與其周?chē)^測(cè) 點(diǎn)的重金屬含量都較高或較低 , 為高高相鄰或低低 相鄰 , 二者的空間差異程度顯著較小 ; “ 低 2高 ” 、 “ 高 2低 ” 為空間孤立 (s patial outliers , 表示某觀測(cè)點(diǎn)自 身土壤重金屬含量較高 ( , 而其周?chē)^測(cè)點(diǎn) , 為高低相鄰 , 二 “ 不顯著 ” 表示某觀測(cè) . 2. 4 使用軟件及數(shù)據(jù)處理本研究采用 Anselin 等開(kāi)發(fā)的 Geoda 軟件進(jìn)行 空間權(quán)重計(jì)算 、 空間自相關(guān)性分析 , 用 A rc V ie w

22、 3. 2進(jìn)行圖形繪制 . 本研究所采用的空間權(quán)重矩陣基于 的距離范圍是 1155km , 空間間隔為 1km , 計(jì)算了 土壤重金屬含量的空間自相關(guān)指標(biāo) Moran s I, 并對(duì) 其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 . 3 結(jié)果 (Results 3. 1 土壤重金屬全域空間自相關(guān)性圖 2為 8種重金屬元素的標(biāo)準(zhǔn)化空間自相關(guān)圖 , 縱坐標(biāo)為 Moran s I 的標(biāo)準(zhǔn)化值 Z (I . 標(biāo)準(zhǔn)化的 Moran s I 越大 , 則空間結(jié)構(gòu)的顯著性越強(qiáng) . 由標(biāo)準(zhǔn)化空間自相關(guān)圖可知區(qū)域化變量的空間自相關(guān)特圖 2 8種土壤重金屬的標(biāo)準(zhǔn)化空間自相關(guān)圖Fig . 2 Standardized s patial corre

23、l ogra m s of heavy metal contents1431 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 29卷性 , 判斷區(qū)域化變量在研究區(qū)內(nèi)是否存在空間聚集區(qū)和空間孤立區(qū) , 同時(shí)也可以得到區(qū)域化變量的空間自相關(guān)尺度 . 一般地 , 標(biāo)準(zhǔn)化的空間自相關(guān)圖有兩個(gè)或多個(gè)正相關(guān) , 張朝生等 (1998 指出 , 較近的正相關(guān)距離表示的是變量的空間自相關(guān)距 . 圖 2顯示 , Cr 的標(biāo)準(zhǔn)化 Moran s I 值在 1k m 到 57km , 79k m 到 140k m 兩個(gè)范圍內(nèi)都為正 , 表明 Cr 結(jié)構(gòu)上存在空間聚集 ; Cr 的標(biāo)準(zhǔn)化 Moran s I 值在 60k m 到72km 范

24、圍內(nèi)為負(fù) , 表明 Cr 結(jié)構(gòu)上存在空間孤立 .相似地 , N i 、 Zn 、 Hg 、 Cu 的空間結(jié)構(gòu)也存在空間聚集和空間孤立 . A s 、 Cd 和 Pb 的標(biāo)準(zhǔn)化 Moran s I距離的增加 , 因此A s 、 Cd 和 Pb A s Cd和 Pb . 2中近距離的, 則Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 、 Cu 、 Pb 、 A s 、 Cd 的自相關(guān)尺度分別為57、 75、 57、 55、 55、 65、 74、 37k m.3. 2 土壤重金屬半方差函數(shù)分析地統(tǒng)計(jì)學(xué)是基于區(qū)域化變量的一種空間分析方法 , 它主要是利用半方差函數(shù)來(lái)研究區(qū)域化變量 的空間結(jié)構(gòu) , 有關(guān)原理可

25、參考文獻(xiàn) (王政權(quán) , 1999; Isaaks et al . , 1989 . 表 1為擬合的土壤重金屬最優(yōu) 半方差函數(shù)模型的參數(shù)值 . 由表 1可知 , Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 的半方差函數(shù)擬合都較好 , 回歸系數(shù) R 2都在 0. 9以上 , 且 4種重金屬的空間變異結(jié)構(gòu)都以指數(shù)模型 擬合效果最佳 .C 0與 C +C. 表明空間相關(guān)性 , 25%(Sun et a l . ,. 表 1中 Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 的 C/(C 0+C 在 34124%48. 88%之間 , 均表現(xiàn)出中等程度的自相 關(guān)性 . Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 的變程分別為

26、 59. 55、 94. 50、 65179、 65. 10km , 超出該距離范圍 , 重金屬不再具有 空間相關(guān)性 , 因此 , Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 的變程即為空間自 相關(guān)距 .表 1 土壤重金屬的半方差函數(shù)擬合參數(shù)Table 1 Parameters of se m ivariance of heavy metals重金屬Heavy metals擬合模型Models塊金值Nugget (C 0基臺(tái)值 Sill(C+C 變程 /kmRange (A 0塊基比 Nugget/sill(C/(C 0+C 回歸系數(shù)R 2殘差RSS鉻 指數(shù)模型 0. 02510. 073359.

27、5534. 24%0. 9801. 21×10-5鎳 指數(shù)模型 0. 05960. 142394. 5041. 88%0. 9723. 52×10-5鋅 指數(shù)模型 0. 03770. 080165. 7947. 06%0. 9303. 80×10-5汞 指數(shù)模型 0. 50101. 025065. 1048. 88%0. 9695. 20×10-33. 3 土壤重金屬區(qū)域空間自相關(guān)性全域型空間自相關(guān)的功能在于描述土壤重金屬含量的整體分布狀況 , 判斷土壤重金屬含量分布是否存在空間聚集區(qū)和空間孤立區(qū) , 而區(qū)域空間自相關(guān)指標(biāo)結(jié)合 Moran 散點(diǎn)圖能夠揭示

28、土壤重金屬含 量的空間分布規(guī)律 , 指出重金屬含量空間聚集區(qū)和 空間孤立區(qū)在研究區(qū)內(nèi)的位置 , 下面以 Cr 和 Hg 為 例來(lái)說(shuō)明 (圖 3 .圖 3 Cr 和 Hg 含量的區(qū)域空間關(guān)聯(lián)圖Fig . 3 Map s of l ocal indicat ors of s patial ass ociati on f or Cr and Hg24316期 霍霄妮等 :北京耕作土壤重金屬含量的空間自相關(guān)分析 從圖 3可以看出 , 重金屬 Cr 和 Hg 含量的分布 都存在明顯的空間聚集區(qū) . 東北部的密云 、 懷柔以 及平谷 、 昌平 、 門(mén)頭溝東部 、 通州中南部都出現(xiàn)了 Cr 含量的 “ 高

29、2高 ” 空間聚集區(qū) ; “ 低 2低 ” 空間聚集區(qū)主 要出現(xiàn)在房山 、 大興 、 順義及其與附近的交界處 . Hg 含量的 “ 高 2高 ” 空間聚集區(qū)主要出現(xiàn)在人類(lèi)活動(dòng)較 為密集的城區(qū)周?chē)?, 而“ 低 2低 ” 空間聚集區(qū)出現(xiàn)在 大興 、 順義及其與附近的交界處 . 重金屬含量的“ 高 2低 ” 和 “ 低 2高 ” 空間孤立區(qū)較少 , “ 高 2低 ” 空間孤立 區(qū)一般出現(xiàn)在 “ 低 2低 ” 空間聚集區(qū)附近 , 而“ 低 2高 ” 空間孤立區(qū)則伴隨 “ 高 2高 ” 空間聚集區(qū)出現(xiàn) .4 討論 (D iscussi on 都可以對(duì)變量的空間分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量描述 . 地統(tǒng) 計(jì)學(xué)是通過(guò)

30、塊基比或變程來(lái)定量表征空間變異特 點(diǎn) , 但不能描述具有離散特點(diǎn) (即空間負(fù)相關(guān) 的空 間變量特征 , 也不能對(duì)變程等進(jìn)行顯著性檢驗(yàn) ; 而 空間自相關(guān)分析法不僅能反映變量的正負(fù)空間自 相關(guān)特點(diǎn) , 而且可以對(duì)空間相關(guān)的顯著性進(jìn)行檢 驗(yàn) . 與地統(tǒng)計(jì)學(xué)相比 , 空間自相關(guān)分析法在衡量自 相關(guān)時(shí)更為嚴(yán)格 (張朝生 , 1998 . 以 Cr 、 N i 、 Zn 和 Hg 的空間自相關(guān)尺度為例 , 采用半方差函數(shù)獲得的空 間自 相 關(guān) 尺 度 分 別 為 59. 55、 94. 50、 65. 79、 65110k m , 采用空間自相關(guān)分析法得到的空間自相 關(guān)尺度則相對(duì)縮小 , 分別為 57、

31、 75、 57、 55k m , 前者反 映出的相關(guān)尺度同時(shí)包括正相關(guān)和負(fù)相關(guān) , 而后者 只包括正相關(guān) .空間自相關(guān)分析不僅可以描述研究區(qū)內(nèi)重金 屬的空間自相關(guān)特征 , 而且可以反映局部空間自相 關(guān)特點(diǎn) , 識(shí)別空間聚集區(qū)和空間孤立區(qū)的位置 . 圖 3描述了北京地區(qū)土壤中 Cr 和 Hg 含量空間聚集區(qū) 和空間孤立區(qū)的位置所在 , 其中“ 高 2高 ” 空間聚集 和 “ 低 2高 ” 空間孤立區(qū)域?yàn)橥寥拉h(huán)境研究的重點(diǎn)區(qū) 域 , 因?yàn)檫@ 2種區(qū)域內(nèi)重金屬含量較高 , 存在潛在的 污染風(fēng)險(xiǎn) , 對(duì)土壤重金屬環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)和重金屬污 染防治有著重要的作用 .有研究表明 , 密云水庫(kù)周邊及上游地區(qū)土壤

32、重 金屬污染的主要原因是由于金屬礦山不合理堆放 的尾砂及廢礦石等人為因素所致 (廖海軍 , 2007 . 密云和懷柔中部的礦山開(kāi)采以鐵礦和金礦為主 , 鐵 礦和金礦尾砂中重金屬元素 Cr 經(jīng)雨水沖刷滲入地 下 , 使土壤中 Cr 含量增加 . 昌平區(qū)礦藏資源也很豐 富 , 導(dǎo)致土壤中 Cr 和 Hg 含量增加 , 出現(xiàn)富集 . 因 此 , 礦山開(kāi)采是導(dǎo)致北京耕作土壤中 Cr 和 Hg 含量 富集的主要原因之一 . 人類(lèi)活動(dòng) , 尤其是化石燃料 、 燃煤 、 工業(yè)鍋爐 、 石油冶煉等排放的氣體 , 導(dǎo)致大氣 中 Hg 含量增加 , 含 Hg 氣體通過(guò)大氣沉降等進(jìn)入土 壤 , 導(dǎo)致土壤中 Hg 大

33、量富集 (M iller et al . , 2003; Engle et al . , 2005 ,區(qū)周?chē)?. 因此 , , 土 . 50年代開(kāi)始 ,. , (L iu et al . , 2005; Khan et al . , 2007 . 圖 3顯示 , 在北京南部的通州 , Cr 和 Hg 含量都較高 . 在昌平的垃圾填埋場(chǎng)周?chē)?出現(xiàn)了 Cr 和 Hg 含量較高的區(qū)域 , 說(shuō)明城市生活垃 圾 (塵土 、 電池 、 油漆 、 塑料 、 電子產(chǎn)品等 也是土壤 中重金屬的主要來(lái)源 (任福民等 , 2001 .5 結(jié)論 (Conclusi ons 1 全域空間自相關(guān)分析結(jié)果表明 :北京市土

34、壤 重金屬含量的空間分布并非隨機(jī)狀態(tài) , 而是存在顯 著的空間自相關(guān)特性 . 正的顯著空間自相關(guān)說(shuō)明了 土壤重金屬含量分布存在空間聚集 , 負(fù)的顯著空間 自相關(guān)則表示重金屬含量分布存在空間孤立 , 同時(shí) 近距離的顯著正相關(guān)范圍表示重金屬的顯著空間 自相關(guān)尺度 . 因此 , Cr 、 N i 、 Zn 、 Hg 、 Cu 、 Pb 、 A s 、 Cd 的 顯著 自 相 關(guān) 尺 度 分 別 為 57、 75、 57、 55、 55、 65、 74、 37km.2 區(qū)域空間自相關(guān)結(jié)合 Moran 散點(diǎn)圖的分析 結(jié)果揭示了土壤重金屬的空間分布規(guī)律 , 其中“ 高 2高 ” 空間聚集和“ 低 2高 ”

35、 空間孤立 2種結(jié)構(gòu)總是相 伴出現(xiàn) , 且區(qū)域內(nèi)重金屬含量較高 , 存在潛在的污 染風(fēng)險(xiǎn) , 為土壤環(huán)境研究的重點(diǎn) . 結(jié)果顯示 :Cr 含量 較高的區(qū)域分布在北京市的東北部以及通州 、 昌平 和門(mén)頭溝 , Hg 含量較高的區(qū)域分布在人類(lèi)活動(dòng)密集 的城區(qū)及其周?chē)?. 究其原因 , 北京市土壤 Cr 和 Hg 的富集主要是由采礦 、 污灌 、 垃圾填埋和大氣沉降 等引起的 .責(zé)任作者簡(jiǎn)介 :李紅 (1973 , 女 , 副研究員 , 博士 , 主要從 事農(nóng) 業(yè) 資 源 可 持 續(xù) 利 用 與 管 理 研 究 , E 2mail:lihsdf sina . com.參考文獻(xiàn) (References

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