污染場(chǎng)地土壤重金屬含量的空間變異特征及其污染源識(shí)別指示意義_

1、 維普資訊 第 卷 性 的可 能程度 ，塊 金值 較 大 則表 明較 小尺 度 上 的某 種過 程不 可忽 略 。這 種 重金 屬 的塊金值 都較 小 ， 根據(jù) 上 述 的各 向 同性下 的半方 差 函數(shù) 最佳 擬 合 模 型及其 參 數(shù) ，采 用 對(duì) 各 重金 屬含 量 且都 處 于一個(gè) 數(shù) 量級(jí) ?；?臺(tái)值 指 變異 函數(shù) 所 達(dá)到 的 進(jìn) 行插值 ，參 與估 值 的樣 點(diǎn)數(shù)最 大 為 ，最 大搜 索 最大 值 ，表示 系 統(tǒng) 的總變 異程 度 ， 種重 金 屬 的基 半 徑 為每 種 元 素 相 應(yīng) 的變 程 。 把 插 值 結(jié) 果 導(dǎo)入 到 臺(tái)值 與各 重金 屬進(jìn) 行 對(duì)數(shù) 轉(zhuǎn)換 且

2、去 除特異 值 后統(tǒng) 計(jì) ，進(jìn) 行重 新分 級(jí) ，得 到研 究 區(qū)內(nèi)土 壤 中 的標(biāo) 準(zhǔn)差 相近 似 ，說 明半方 差 函數(shù) 的模擬 是 比較 穩(wěn) 中各重 金 屬含 量 的空 間分布 圖 （ 圖 ）。 定 的 。塊金 值 與基 臺(tái)值 之 比表示 隨 機(jī)部 分 引起 的空 為 了突 出各重 金 屬含量 與 小 高爐 的定 性相 關(guān) 關(guān) 土 間異質(zhì) 性 占系 統(tǒng)總 變異 的 比例 ，可 以反映 區(qū)域 化變 系 ，重金 屬含 量 的空 間分 布 圖分 級(jí)并 不 是依 照 量 空 間異 質(zhì)性 的程度 。如 比值 ， 說明系統(tǒng) 具 壤環(huán)境 質(zhì)量 標(biāo)準(zhǔn) 的重 要臨 界值 為標(biāo) 準(zhǔn) 。 有 強(qiáng) 烈的相 關(guān)性

3、 ；而 比例 在 之 間 ，表 明 雖然 土壤 重金 屬 含量 是土 壤母 質(zhì) 等 內(nèi)在 因素 和 系 統(tǒng) 具 有 中等 的相 關(guān)性】 。而 夏 學(xué)齊 等 為如 點(diǎn)狀 污染源 （ 。 認(rèn) 小高 爐 ）等外 部 因素共 同作 用 的結(jié)果 ， 果該 比值 ，說 明盡 管數(shù) 據(jù) 受 到人 為影 響的干 但 從土壤 元 素背 景值 和本 研 究分 析測(cè) 定 結(jié)果 對(duì) 比可 擾 ，但 是 數(shù)據(jù) 小尺 度 的隨 機(jī)性 并沒 有 掩蓋 數(shù)據(jù) 的結(jié) 以看 出，外 部污 染源 的貢獻(xiàn) 明顯 大 于母 質(zhì)等 內(nèi)在 因 構(gòu) 性 。 的 比值 是 ，具有 中等 的相 關(guān) 性 ，空 素 。統(tǒng) 計(jì)分 析表 明，重 金屬

4、含量 與土 壤 黏粒 含量 沒 間分 布是 由結(jié) 構(gòu)性 因素 （ 如母 質(zhì) ）和 隨機(jī) 性 因素共 有 明顯 的相 關(guān)性 ，這 在 某種 意義 上 也可 以證 明上 述 的 同 作 用 的 結(jié) 果 。其 他 重 金 屬 的 比值 都 小 于或 接 近 觀 點(diǎn) 。這 與 等 】 結(jié)果是類 似 的。 ，說 明研 究 區(qū) 種 重 金屬 具有 較強(qiáng) 的相 關(guān)性 ， 如前 面所 述 ，大氣 干濕 沉 降是 這 種 重金屬 進(jìn) 空 間分布 特 征主 要 是結(jié)構(gòu) 性 因 素作 用 的結(jié)果 。變 程 入 土壤 的重 要 傳播途 徑 。我 國(guó)環(huán)境 空氣 質(zhì)量 評(píng) 價(jià) 中 引 是衡 量 區(qū)域化 變量 空 間 自相

5、 關(guān) 的尺度 ， 過 該范 圍 ， 大 氣污 染物 擴(kuò)散模 型 普遍應(yīng) 用 高斯 系列 模式 【 。 由 超 區(qū)域 化 變量就 不 再具 有相 關(guān) 關(guān)系 。 種 重金 屬 的變 高 斯系 列模 式 的計(jì)算 公式不 難 得 出 ，大 氣 中污 染物 程大 序 為 ， 濃 度主 要取 決 于與 點(diǎn)源 的三 維 距離 。 由于 該研 究 區(qū) ， 、 等 由于 具有 較強(qiáng) 的遷 移性 引 ，變程 相對(duì) 較大 ， 但 是 差異 并不 明顯 。 內(nèi)的地 面起 伏 不大 ，因此土 壤 受污 染源 干濕 沉 降 的 污 染物 通量 主 要取 決 于與污 染 源地 面投 影 坐標(biāo) 的距 以上 結(jié)果 與 胡克 林

6、等 的 結(jié)果 并 不相 同， 典型 離 ，當(dāng)距 離較 小 時(shí) ，沉 降通量 較 大 ；反之 亦然 。從 污染 場(chǎng) 地 的土壤 重金 屬地 統(tǒng) 計(jì) 學(xué)特 征呈 現(xiàn) 出與 非典 圖 中可 以看 出，研究 區(qū)污 染較 重 區(qū)域土 壤 重金屬 型 污染 場(chǎng) 地所 不 同 的規(guī) 律 。 胡克 林等 認(rèn) 為 點(diǎn)狀 污 含 量 多呈輻 射 狀分 布 ， 中心污 染物 濃度 較 高 ， 向外 染源 會(huì) 增加 研究 區(qū)的空 間異 質(zhì)性 ，增大 研究 區(qū) 的復(fù) 逐 漸 降低 。 由此可 以判斷 ，每 一輻 射狀 分 布 區(qū)域 的 雜性 ，使某 些污 染物 在研 究區(qū) 內(nèi) 的空 間 自相 關(guān)性 減 中心 具有一 個(gè)

7、 重要 的 污染源 ，這些 中心 的地理 位置 弱 ；而本 研 究結(jié) 果表 明雖然 點(diǎn)狀 污 染物 （ 高 爐 ） 小 與 研 究區(qū)冶 煉 高爐位 置 （ 圖 ）具有 很好 的相 關(guān)性 ， 對(duì) 種 重 金屬 的貢 獻(xiàn)要遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 高于 母質(zhì) 因素 ，但 是這 因此 ，冶煉 高 爐是 該 區(qū)域 主 要 的污染源 。 種重 金屬 在研 究 區(qū) 內(nèi)依然 具有 較 強(qiáng) 的相關(guān) 性 ，這 主 要是 由于 兩項(xiàng) 研 究 的區(qū)域 其污 染 源分 布狀 況 、污 結(jié) 語(yǔ) （）研 究 區(qū) 已受 到 種 重金 屬不 同程 度 的污 染 ， （）雖然 傳 統(tǒng)統(tǒng) 計(jì)分 析結(jié) 果表 明該 區(qū)域 種 重 染程 度 和地 理?xiàng)l

8、 件 等性 質(zhì) 的不 同所 導(dǎo)致 的。 由于該 各個(gè) 部 位 ，這在 一 定程度 上 增 大 了污染 源 的結(jié) 構(gòu)性 和 最 為嚴(yán) 重 。 區(qū)域 擁 有 余個(gè) 小高 爐 ， 小高 爐分布 在研 究 區(qū) 的 其 中 、 且 特 征 ；大氣 干濕 沉 降 是污 染物 進(jìn)入 土壤 的重 要 傳播 金屬 的變 異較 強(qiáng) ，但 是地統(tǒng) 計(jì) 學(xué)分析 結(jié) 果證 明 種 途徑， 而研 究 區(qū)全年 主要 以北風(fēng)或 偏 北風(fēng) 風(fēng) 向?yàn)橹?， 重金 屬依 然 具有 很 強(qiáng)的 空 間 自相 關(guān)性 ，污 染 場(chǎng)地 重 導(dǎo) 致污 染物 有在 整 個(gè)研 究 區(qū)積 累 的趨 勢(shì) 。如前 面所 金屬 含量 傳 統(tǒng)統(tǒng) 計(jì)分 析

9、結(jié)果 與地 統(tǒng) 計(jì)學(xué) 結(jié) 果并 不具 述 ，研 究 區(qū) 內(nèi) 、 、等元 素 的污染 已相 當(dāng)普 有簡(jiǎn) 單 的一一 對(duì)應(yīng) 關(guān) 系 。 遍 ，在 這種 情況 下應(yīng) 當(dāng)把 這些 污染 源近 似地 當(dāng)作一 個(gè) 結(jié)構(gòu) 性 因素來(lái) 處理 ，而 不應(yīng) 當(dāng)成 隨機(jī) 性 因素 。 （）典 型污 染 場(chǎng)地 的土 壤 重 金 屬地 統(tǒng) 計(jì) 學(xué)特 征 呈現(xiàn) 出與 非 典 型污 染場(chǎng) 地不 同的規(guī) 律 。該 區(qū)特 殊 的 土 壤 重 金屬 元素 的空 間分 布特 征 及 污 染 源 識(shí) 污 染源 分布 狀 況 、污染 程度 和 地 理?xiàng)l 件 導(dǎo)致 了點(diǎn) 狀 污 染源 可 以作為 一種 結(jié)構(gòu) 性 因素來(lái)對(duì) 待 。種 重金

10、 別指 示意 義 維普資訊 第 期 張 長(zhǎng) 波 等 ： 污 染 場(chǎng) 地 土 壤 重 金 屬 含 量 的 窄 問 變 異 特 征 及 其 污 染 源 識(shí) 別指 示 意 義 圖 土壤重金屬含量 的 插值圖 屬 在 內(nèi)表現(xiàn) 出各 向同性特 征 ， 壤 重金 屬 含量 多 以高 爐 為中心 呈輻 射 狀 分布 ，重 金 在 內(nèi)存 在 空間 自相 關(guān)性 ，各 種重 金屬 之 間差 屬 含 量與 小 高爐分 布 具有 很好 的相 關(guān)性 。地 統(tǒng)計(jì) 學(xué) 與 相結(jié) 合 的研 究方法 可 以對(duì) 區(qū)域 土壤 污染 （） 插值 結(jié)果 表 明 ，該 區(qū)小高爐 周 圍土 源 的識(shí)別 加 以指導(dǎo) 和檢 驗(yàn) 。 異 并 不

11、顯著 。 維普資訊 】 】 】 土 壤 第 卷 ¨ 致謝：感謝 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所土壤資 源 與遙 感 應(yīng) 用研 究 室 的高 鵬 碩 士 生 給 予 的 熱 情 幫 助。 參考文 獻(xiàn) ： ， ， ， ： ： ： （ ） 劉 付 程 ，史 學(xué) 正 于 東 升 ，潘 賢 章 基 于 地 統(tǒng) 計(jì) 學(xué) 和 的太湖典型地 區(qū)土壤 屬性制 圖研 究一 以土壤全氮 制 圖 為例 壤 學(xué) 報(bào) ， （） 土 ， ： ， ， ， ： 駱?biāo)?明，滕應(yīng)，過園土壤修 復(fù)一 新興的土壤科學(xué)分支 學(xué) 科 土 壤 ， ： ， （） ， ， ， ： 王政權(quán)地統(tǒng)計(jì)學(xué)及在生態(tài)學(xué) 中的應(yīng)用北京：科學(xué) 出 版社 卜

12、： 胡克林，張風(fēng)榮 ，呂貽忠，王茹 ，徐艷北京 市大興 區(qū) 土壤重金屬含量 的空間分布特征環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， ， ： （ ） 劉付程，史學(xué) 正，潘 賢章。于東升太湖 流域 典型地區(qū) 土 壤全 氮的 空 間變 異特征 地 理研 究， ， （） ： 踟 伽 郭旭東，傅伯杰 ，陳利頂馬克 明，李俊然 河北省遵 化平原 土壤養(yǎng)分 的時(shí)空變 異特 征：變異 函數(shù)與 插 值 分 析 地 理 學(xué) 報(bào) ， （） ， ： ， ： ， ， （ ） 姜 勇，張玉革，梁 文舉，聞大 中，陳文波 陽(yáng)市蘇家 沈 屯區(qū)耕 層 土壤 養(yǎng)分 空 間變 異性研 究 應(yīng)用 生態(tài) 學(xué)報(bào) ， ， （ ： ） 中 國(guó)環(huán) 境 監(jiān) 測(cè) 總 站

13、中 國(guó)土 壤 元 素 背 景 值 北 京 ：中 國(guó) 環(huán)境科學(xué) 出版社， ： 王學(xué)軍，李本綱，陶澍土壤微量金屬含量的空 間分析 北京：科學(xué) 出版社 ： 夏 學(xué)齊，陳駿，廖 啟林，季 峻峰，田慶久，吳昀昭南 京 地 區(qū) 表 土 鎘 汞 鉛 含 量 的 空 間 統(tǒng) 計(jì) 分 析 地 球 化 學(xué) ， （ ） ： ， ， ， 李海濱 。 忠輝，劉蘇峽 方法 在區(qū)域 土壤水 分 林 估 值 中 的應(yīng) 用 理 研 究 ， ： 地 ， （） 鄭袁 明，陳煌，陳同斌，鄭 國(guó)砥，吳泓濤，周建利 北 京市土壤中 ， 含量 的空間結(jié)構(gòu)與分布特征第四紀(jì) 研 究， ： 。 （） 徐尚平 ，陶澍，徐福 留，曹軍內(nèi)蒙土壤微量元素含 量 的空間結(jié)構(gòu)特征 地理學(xué)報(bào)， （） ， ： 張 乃明，李保 國(guó)，胡克林太原污灌區(qū)土壤重金屬和鹽 分 含 量 的 空 間 變 異 特 征 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) ， ， ： （） ， （ ） ： ， ， ， ， ， 國(guó)家環(huán) 境保 護(hù)總局土壤環(huán)境 檢測(cè) 技術(shù)規(guī)范北京：科 學(xué) 出版 社， ， ： ， （） 張朝 生，章 申，張立成，王利軍 長(zhǎng)江水系河流沉積 物 重 金 屬 元 素 含 量 的計(jì)