福州市表层土壤磁化率特征与重金属污染磁学响应

发布时间：2020-11-18 06:50

　　 随着工业化和城市化进程的不断加快,对土壤环境的影响日益增大,土壤污染问题日显严重。土壤磁学技术因其操作简单快速、对样品无损且费用低等特点,在土壤污染监测方面获得学者的青睐。通过测量土壤样品磁学参数,将该参数与土壤重金属联系,获知土壤磁学性质对重金属污染的响应特征,从而了解人类活动对土壤环境的影响,预测土壤环境的变化趋势。本文以福州市为研究区,对研究区表层土壤低频(Xlf)、高频(Xhf)和频率磁化率(Xfd)进行测试,同时对研究区土壤Cu、Zn、Pb元素含量进行分析,探究磁化率和三种重金属元素的空间分布特征。分析土壤磁化率、重金属元素含量以及重金属污染之间的关系,获得土壤磁化率对Cu、Zn、Pb元素及其污染的评价响应诊断序列。本研究获得以下主要结论:(1)土壤磁化率特征:研究区土壤Xlf变化范围为3.39～1014.57×10-10~(-8)m~3/kg,平均值为138.86×10~(-8)m~3/kg;Xhf的变化范围为3.21～1006.29×10~(-8)m~3/kg,平均值为136.13×10~(-8)m~3/kg;Xfd变化范围为0.02～35.28%,平均值为3.64%。空间分析表明,磁化率均符合指数模型,空间自相关强烈,空间变异为结构变异为主,Xlf、Xhf高值区分布呈东北西南走向。不同土地利用类型Xlf、Xhf具有显著差异,其中耕地、林地、草地土壤Xlf与建设用地Xlf存在显著性差异,林地土壤Xlf与园地存在显著性差异。Xf方差分析结果与Xlf一致,五种土地利用类型Xfd差异性均不显著。(2)土壤重金属含量特征:研究区土壤Cu的含量为6.09～94.6 mg/kg,平均值为23.85 mg/kg;Zn的含量为2.2～383.13 mg/kg,平均值为96.97 mg/kg;Pb的含量为13.95～121.7 mg/kg,平均值为42.14 mg/kg。Cu、Zn、Pb平均值含量分别达到福建省土壤环境背景值的1.1倍、1.2倍、1.2倍,均未超过土壤环境质量二级标准;空间分析表明,Cu、Pb符合线性模型,空间相关性弱,受到人为活动影响较大。Zn符合高斯模型,具有强烈的空间自相关,空间变异以结构性为主。不同土地利用类型Cu、Pb具有显著差异,其中耕地、林地、草地、园地和建设用地的Cu存在显著性差异,耕地、林地、草地与建设用地的Pb存在显著性差异;污染负荷指数计算结果表明,总体土样重金属的CF均值依次为:Pb(1.21)Zn(1.17)Cu(1.1),为轻度污染。PLI为0.74,总体属于无污染。(3)土壤Cu、Zn、Pb元素及其污染的磁学诊断序列:当Xlf低于33.42×10~(-8)m~3/kg时,福州市表土Cu、Zn、Pb未发生累积,土壤处于完全清洁状态;当Xlf为33.42～57.39×10~(-8)m~3/kg时,土壤Pb元素发生累积;当Xlf57.39～62.40×10~(-8)m~3/kg时,土壤中Pb元素发生累积,土壤环境轻度污染;当Xlf为62.40～90.51×10~(-8)m~3/kg时,土壤中Pb、Zn元素发生累积,土壤环境轻度污染;当Xlf为90.51～492.17×10~(-8)m~3/kg时,Pb、Zn、Cu元素发生累积,土壤环境轻度污染;当Xlf为492.17～926.96×10~(-8)m~3/kg时,土壤环境中度污染;当Xlf大于926.96×10~(-8)m~3/kg时,土壤环境重度污染。
【学位单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X53
【部分图文】：

中用ＧＰＳ定位。为保证采样点具有代表性，采样点布设综合了福州市地形特征、土??壤类型以及土地利用状况，采样点涉及林地、园地、草地、农田、工矿地等，共采??集了?１３４个样品，每个样品约重５００ｇ。采样点分布如图１－１所示。??１５??

??选取土壤磁化率最优半方差函数拟合曲线，如图２－１。结合表２－４可知，福州市??表层土壤奴、加，和Ｘｆｄ均符合指数模型，块金系数（ＯＡＣｑ＋Ｃ））分别为为０．１２０、０．１３１、??０．１３８，表现为强烈的空间自相关性，空间变异为结构变异，受自然因素影响较大，??说明福州市表土磁性物质来源主要受结构性因子的控制。??变程表达了变量空间自相关的范围，５〇ｆ、Ｘｈｆ和別变程均较小，都在ｌｋｍ以Ｆ，??分别为〇１２ｋｍ、０．１２ｋｍ和０．１０５?ｋｍ，三者在小范围内受人为活动影响较大。在以??后的研宄中，可根据空间自相关范围在变程范围内适量缩小采样点间距，以提高采??样的效率。??５〇ｉ＇?Ｘｗ??１８２ｆ?°ｎｎ?ｎ?１８５ｉ?？Ｄｎｎ?□??：：ＤＤ°Ｄ?：

以最优半方差函数模型和参数，用克里格插值法进行最优内插，将样品点??定位的经纬度导入，以福州市行政区划矢量图为范围，录入土壤磁化率属性数据，??得到福州市土壤磁化率空间插值分布图，如图２－２。??由图２－２可知，低频磁化率与高频磁化率呈现出一致的空间分布格局，磁化率??的高值区主要呈“东北－西南”走向，福州市西部闽清县和永泰县，东部的长乐区部分??地区为磁化率低值区。频率磁化率的分布则相反，低频磁化率的高值区为频率磁化??率的低值区，低频磁化率的低值区为频率磁化率的高值区，这种差异与前人研究一??致［諸】。??ＡＶ／（ｉｏ．ＷＡｇ｝?Ｗ?Ａ?Ｘ＾／ｒｌＯ＾ｍ＾／ｋｇ？?Ｗ?ｔｉ??？■３１．２１?？?３０．０１?ｈｈ＝＾ｈ＝］?ｉｃｍ??ｒ．３５。…??？?〇．４７?＞ｃｍ??图２－２福州市表土磁化率空间分布图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｓｐａｔｉａｌ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｏｐｓｏｉｌ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ?ｉｎ?Ｆｕｚｈｏｕ??２６??
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本文编号：2888439