城市样带土壤环境磁学空间变异规律与重金属磁学响应

发布时间：2017-09-17 14:45

  本文关键词：城市样带土壤环境磁学空间变异规律与重金属磁学响应

  更多相关文章： 上海 城市土壤 重金属 环境磁学 多尺度

【摘要】：城市表层土壤是重金属元素的主要蓄积库,重金属含量的高低是指示城市环境污染程度的主要指标之一。日益频繁的人为活动,如生活垃圾、工业三废、汽车尾气等,将大量的有毒有害化学元素带入环境之中,造成重金属元素在地表的累积。土壤重金属元素一方面在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中,污染大气、地表水、地下水等,影响城市环境质量。另一方面,在“风、车流、人流”等动力作用下,以吞食、吸入和皮肤吸收等途径进入人体内,直接对人类健康造成危害。传统的重金属分析测试方法过程复杂、费用昂贵,制约了城市土壤规模化、系统性的样带采集与分析。而土壤磁学指标的测定具有快速、灵敏、经济、无破坏性和信息量大的优点,而且能指示重金属的污染。因此开展城市土壤环境磁学特征的研究及其对重金属污染指示性研究具有重要意义。本研究选择上海城市样带,包含3个不同行政区(徐汇区、闵行区、奉贤区)、5个不同功能区(公园、工业区、居民区、交通绿地、农田)的土壤作为研究对象,通过对土壤磁性参数分析以及它们之间相互关系的研究,得出以下结论:(1)χlf通常与亚铁磁性矿物含量成正相关。样带、徐汇、闵行以及奉贤区土壤χlf的变化范围分别为12.13~(-2)62.6×10~(-8)m3·kg~(-1)、24.57~(-1)12.75×10~(-8)m3·kg~(-1)、15.00~(-2)20.21×10~(-8)m3·kg~(-1)、12.13~(-2)62.62×10~(-8)m3·kg~(-1),χlf的变化范围奉贤区闵行区徐汇区。对比χlf平均值,不难发现徐汇区(66.82×10~(-8)m3·kg~(-1))闵行区(47.76×10~(-8)m3·kg~(-1))样带(45.17×10~(-8)m3·kg~(-1))奉贤区(36.40×10~(-8)m3·kg~(-1))。χlf反映样品中亚铁磁性矿物含量,市区(如徐汇区)和交通流量大、工业集中的地区受到人为扰动强烈,亚铁磁性矿物含量总体呈现相对较高值。郊区(如奉贤区)车流量相对较小,人类活动相对较少,亚铁磁性矿物含量整体低于市区繁华地段。总体而言,由中心城区到近郊到远郊,亚铁磁性矿物含量依次降低,反映了城市化程度对亚铁磁性矿物含量的影响。(2)上海城市样带土壤S~(-1)00m T的变化范围为54.23~(-1)01.34%,平均值为79.35%。S-300m T的变化范围为55.36~(-1)01.34%,平均值为92.38%。S~(-1)00m T均值大于70%,S-300m T在90-99.9%之间变动。样带土壤S~(-1)00m T约88%数据大于70%,S-300m T约80%数据在90-99.9%之间变动,表明在样带范围内,土壤样品主要为亚铁磁性矿物,但同时存在少量不完整反铁磁性矿物。χfd%主要反映的是超顺磁晶粒(SP)对土壤磁性的贡献。样带土壤χfd%的变化范围为0-31.22%,平均值为1.96%,约83%的样点数据小于3%,说明样带土壤SP晶粒含量较少。上海城市样带土壤样品中,χARM/χlf均值为3.57,约70%数据χARM/χlf4,χARM/SIRM均值为27.23×10-5m A~(-1),约64%的样点数据χARM/SIRM30×10-5m A~(-1),说明上海样带土壤中亚铁磁性矿物晶粒以假单畴(PSD)、多畴(MD)为主。(3)从行政区尺度上看,徐汇区、闵行区、奉贤区的磁学参数表明各行政区范围内亚铁磁性矿物主导了土壤样品的磁性特征,同时存在少量不完整反铁磁性矿物。并且亚铁磁性矿物晶粒以假单畴(PSD)、多畴(MD)晶粒为主。对比各区磁学参数值,徐汇区样品中所含有亚铁磁性矿物含量最高,其次是闵行区,亚铁磁性矿物含量最低的是奉贤区。(4)对工业区、居民区、农田、公园、交通绿地各功能区的磁学参数进行分析比较,结果表明各功能区范围内亚铁磁性矿物主导了土壤样品的磁性特征,同时也存在少量不完全反铁磁性矿物。亚铁磁性矿物晶粒的粒径在各个功能区各不相同。对比各功能区χlf值,可以发现,公园(27.39×10~(-8)m3·kg~(-1))浦江农田(38.5×10~(-8)m3·kg~(-1))居民区(43.35×10~(-8)m3·kg~(-1))工业区(45.17×10~(-8)m3·kg~(-1))交通绿地(63.46×10~(-8)m3·kg~(-1))。χlf反映样品中亚铁磁性矿物含量,亚铁磁性矿物含量由高到低依次为交通绿地、工业区、居民区、农田、公园。公园、工业区、交通绿地土壤亚铁磁性矿物晶粒以假单畴(PSD)、多畴(MD)晶粒为主。居民区、浦江农田土壤亚铁磁性矿物晶粒为多畴(MD)和超顺磁晶粒(SP)的混合物。(5)土壤磁性参数的空间插值的结果显示,土壤磁性矿物分布存在明显的地域性,在居民区出入口、道路附近、公园出入口、工业区等人类活动密集区,土壤磁性矿物含量较高,SP颗粒含量较少。这与工业生产、交通运输和商业等人为活动产生的磁性矿物有关。(6)空间结构分析可知,从大尺度到中尺度再到小尺度上,随着研究尺度的减小,土壤磁性参数的块金系数不断减小,土壤磁性参数的空间相关性逐渐增强。在土壤环境磁学参数多尺度变化分析的基础上,建立了多尺度空间结构模型,并进行了空间插值。结果显示,大尺度空间结构模型与中小尺度的结构模型提高了土壤磁性参数的空间预测精度。(7)对上海城市样带不同尺度土壤重金属含量与土壤磁性参数值进行相关分析,结果显示,土壤Cu、Cr、Pb、Zn、Fe与χlf、χARM、SIRM之间相关性显著。土壤磁化率浓集因子与Tomlinson污染指数(PLI)正相关,表明上述磁性参数可用于指示土壤重金属污染。通过建立环境磁学评价体系,根据PLI和Si标准,上海城市土壤整体处于中等污染。各功能区土壤污染程度由高到低依次为交通绿地、工业区、居民区、公园、农田。
【关键词】：上海 城市土壤 重金属 环境磁学 多尺度
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要3-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 国外研究现状、发展水平11-17
• 1.2.1 磁学方法在土壤学研究中的应用12-13
• 1.2.2 磁学方法在城市土壤污染研究中的应用13-14
• 1.2.3 环境磁学与重金属之间的关系研究14-15
• 1.2.4 尺度效应和套合结构模型的国内外研究进展15-17
• 1.3 环境磁学基本参数17-19
• 1.4 研究内容19-20
• 1.5 技术路线20-21
• 第2章 研究区概况及数据处理21-24
• 2.1 研究区概况21-22
• 2.2 样品采集与分析22-24
• 2.2.1 磁学测试23
• 2.2.2 重金属分析23-24
• 第3章 多尺度土壤磁学参数统计特征24-42
• 3.1 样带尺度上表土磁学统计特征24-26
• 3.2 行政区级尺度上表土磁学统计26-31
• 3.3 功能区级尺度上表土磁学统计31-40
• 3.3.1 公园表土磁学统计31-33
• 3.3.2 工业区表土磁学统计33-35
• 3.3.3 居民区表土磁学统计35-36
• 3.3.4 交通绿地表土磁学统计36-38
• 3.3.5 浦江农田表土磁学统计38-40
• 3.4 小结40-42
• 第4章 多尺度土壤磁学参数空间结构特征42-81
• 4.1 样带尺度上土壤磁学参数空间变异结构分析42-47
• 4.2 行政区级尺度上土壤磁学参数空间变异结构分析47-59
• 4.3 功能区级尺度上土壤磁学参数空间变异结构分析59-80
• 4.3.1 公园土壤磁学参数空间变异结构分析59-63
• 4.3.2 工业区土壤磁学参数空间变异结构分析63-67
• 4.3.3 居民区土壤磁学参数空间变异结构分析67-72
• 4.3.4 交通绿地土壤磁学参数空间变异结构分析72-76
• 4.3.5 浦江农田土壤磁学参数空间变异结构分析76-80
• 4.4 小结80-81
• 第5章 套合尺度上城市样带土壤磁学参数的空间分布81-85
• 5.1 尺度选取与划分81
• 5.2 城市土壤磁性参数的空间尺度效应分析81-82
• 5.3 土壤环境磁学参数空间结构的多尺度套合82-84
• 5.4 小结84-85
• 第6章 土壤重金属污染的磁学响应85-98
• 6.1 土壤重金属元素污染评价85-87
• 6.2 土壤重金属含量与磁性特征的关系87-96
• 6.2.1 样带土壤重金属含量与磁性特征的关系87-88
• 6.2.2 行政区土壤重金属与磁性特征的关系88-91
• 6.2.3 功能区土壤重金属与磁性特征的关系91-96
• 6.3 重金属污染的环境磁学评价96-97
• 6.4 小结97-98
• 第7章 结论与展望98-101
• 7.1 主要结论98-99
• 7.2 论文展望99-101
• 参考文献101-105
• 致谢105

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈满荣,王少平,俞立中;环境磁学及其在地理环境研究中的应用[J];云南地理环境研究;2001年01期

2 张卫国，俞立中，许羽;环境磁学研究的简介[J];地球物理学进展;1995年03期

3 江化寨;福建省三明城区现代表土环境磁学研究[J];地质找矿论丛;2003年S1期

4 闫海涛,胡守云,朱育新;磁学方法在环境污染研究中的应用[J];地球科学进展;2004年02期

5 Kenneth L.Verosub;曲赞;;环境磁学的过去、现在和将来[J];地质科学译丛;1995年03期

6 潘永信，朱日祥;环境磁学研究现状和进展[J];地球物理学进展;1996年04期

7 张春霞,黄宝春;环境磁学在城市环境污染监测中的应用和进展[J];地球物理学进展;2005年03期

8 张卫国;环境磁学研究及其若干进展[J];世界科学;2005年10期

9 邓成龙,袁宝印,胡守云,刘东生,Kenneth L Verosub,韩家懋,郭正堂,吕厚远;环境磁学某些研究进展评述[J];海洋地质与第四纪地质;2000年02期

10 刘勇;;昆明市松华坝水源区表土磁学特征及其环境意义[J];云南地理环境研究;2008年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙知明;马醒华;胡守云;;江苏固城湖沉积物的环境磁学初步研究[A];1994年中国地球物理学会第十届学术年会论文集[C];1994年

2 江化寨;;福建省三明城区现代表土环境磁学研究[A];冶金地质勘查技术文集[C];2003年

3 陈艇;王张华;强小科;;长江三角洲地区晚第四纪沉积物环境磁学特征及其对海平面波动的指示[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年

4 王永;李德贵;;罗布泊八一泉剖面中更新世晚期的环境磁学记录[A];第八届古地理学与沉积学学术会议论文摘要集[C];2004年

5 黄文娅;杨小强;胡建芳;;晚更新世以来湖光岩玛珥湖的环境磁学研究[A];中国地球物理2013——第五专题论文集[C];2013年

6 刘彩彩;邓成龙;;南方红土环境磁学研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年

7 王冠;夏敦胜;陈发虎;杨丽萍;陈建徽;魏海涛;;环境磁学及其在干旱区城市污染研究中的应用[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年

8 聂军胜;昝金波;宋友桂;;中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展[A];中国地球物理2013——第五专题论文集[C];2013年

9 汪卫国;赖志坤;;厦门湾口表层沉积物磁化率特征及其环境意义[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年

10 聂军胜;;中国黄土高原红粘土环境磁学研究进展[A];中国地球物理2013——大会报告[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕镔;北疆黄土环境磁学研究[D];兰州大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵庆磊;金华市街道灰尘磁学参数的时空变化与环境意义[D];浙江师范大学;2015年

2 李静;城市样带土壤环境磁学空间变异规律与重金属磁学响应[D];上海师范大学;2016年

3 黄冰s，

本文编号：870055