上海市城市邊緣區(qū)土壤重金屬多尺度空間分布特征及污染評(píng)價(jià)——以閔行區(qū)為例.pdf

1、隨著我國(guó)城市化與工業(yè)化的快速發(fā)展，城市邊緣區(qū)正不斷被城市所同化。已成為城市中最為敏感的地區(qū)，城市邊緣區(qū)環(huán)境質(zhì)量明顯下降。研究城市及其邊緣區(qū)土壤重金屬的空間分布狀況及其污染狀況，可為保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境和建設(shè)宜居環(huán)境提供一定的理論依據(jù)。為揭示城市化、工業(yè)化進(jìn)程中，人為因素對(duì)城市邊緣區(qū)土壤質(zhì)量的影響，本文選擇作為上海市典型城市邊緣區(qū)的閔行區(qū)為對(duì)象，采用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)該區(qū)及其功能區(qū)表層土壤Cu、Cr、Mn、Pb、Zn5種重金屬元素的空間分布特征進(jìn)

2、行了分析，對(duì)土壤重金屬的污染狀況做出評(píng)價(jià)，得出主要結(jié)論如下：
　　 1、閔行區(qū)5種土壤重金屬空間分布特征分析表明：Cu和Pb的空間分布特征呈現(xiàn)為多島狀區(qū)域分布，Cu含量整體表現(xiàn)為由西北向東南方向遞減，Pb的分布顯得比較雜亂無(wú)章。土壤Cr、Mn的分布則表現(xiàn)為島狀區(qū)域分布，由中心向四周輻射狀遞減。Zn的空間分布體現(xiàn)出條帶狀分布和島狀分布相結(jié)合的特點(diǎn)。
　　 2、閔行區(qū)土壤重金屬半方差函數(shù)分析表明，土壤Mn遵從指數(shù)模型，土壤C

3、u、Cr、Pb、Zn均遵從線型模型，其中Cu、Pb、Zn半方差函數(shù)模型為純塊金形式，各樣點(diǎn)之間表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立性和隨機(jī)性，這反映了在人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈影響和干擾下城市邊緣區(qū)土壤重金屬污染空間變異分布的復(fù)雜性。
　　 3、閔行區(qū)土壤重金屬污染狀況分析表明，土壤Zn、Pb、Cr污染相對(duì)嚴(yán)重，單因子污染指數(shù)分別為為1.25、1.22、1.19，屬于為輕度污染，Cr、Zn、Pb和Mn樣點(diǎn)超標(biāo)率均在50％以上，其中Cr的超標(biāo)率達(dá)到89％。從重金

4、屬綜合污染程度上來(lái)看，研究區(qū)域內(nèi)87.2％的樣點(diǎn)屬于輕度污染，3.8％的樣點(diǎn)屬于中度污染?？梢?jiàn)，輕度污染是閔行區(qū)污染程度的主體，無(wú)污染次之，而且中度污染的地區(qū)與交通道路密集區(qū)與工業(yè)園區(qū)分布有關(guān)。
　　 4、各功能區(qū)不同土壤重金屬半方差函數(shù)模型擬合結(jié)果表明，工業(yè)園區(qū)內(nèi)土壤Cu、Zn遵從指數(shù)模型，土壤Cr、Mn遵從高斯模型，土壤Pb則遵從球狀模型。居民區(qū)內(nèi)土壤Cu、Pb均遵從高斯模型，土壤Cr、Mn遵從指數(shù)模型，土壤Zn則遵從線性模

5、型。交通綠地中土壤Cu遵從線性模型，土壤Pb遵從指數(shù)模型，土壤Cr、Zn遵從球狀模型。公園內(nèi)土壤Cu、Cr遵從指數(shù)模型，土壤Mn、Pb、Zn遵從球狀模型。農(nóng)業(yè)區(qū)中土壤Cu、Cr、Pb、Zn均遵從高斯模型，土壤Mn則遵從球狀模型。整體上看，不同功能區(qū)內(nèi)各重金屬的半方差函數(shù)模型的擬合情況都較好，能較好反映各重金屬的空間變異結(jié)構(gòu)特征。
　　 5、不同功能區(qū)表層土壤重金屬含量的空間分布特征有明顯差異。工業(yè)區(qū)中土壤重金屬Cr、Mn的空間分

6、布相對(duì)比較均一，而土壤Cu、Pb、Zn呈多島狀分布，這與受土壤Cu、Pb、Zn受強(qiáng)烈的工業(yè)加工生產(chǎn)和其他人為干擾有關(guān)。居民區(qū)、公園和農(nóng)業(yè)區(qū)中土壤重金屬基本呈條帶狀分布，也有呈現(xiàn)出條帶狀與島狀分布相結(jié)合分布的特點(diǎn)，如Cu在農(nóng)業(yè)區(qū)、Pb和Zn在公園和農(nóng)業(yè)區(qū)?？梢?jiàn)工業(yè)園區(qū)重、輕工業(yè)產(chǎn)業(yè)的分布、交通污染源、人為活動(dòng)密集是影響土壤重金屬形成此分布現(xiàn)狀的重要因素。
　　 6、以Mn元素作為參比元素，用富集因子法對(duì)不同功能區(qū)各土壤重金屬富集程

7、度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各功能區(qū)中，土壤Pb、Zn的富集較顯著，其中，土壤Zn在公園的富集指數(shù)小于1，為無(wú)富集，在其他4個(gè)功能區(qū)均為輕微富集，且富集指數(shù)由大到小依次為交通綠地>工業(yè)區(qū)>農(nóng)業(yè)區(qū)>居民區(qū)，土壤Zn元素在交通綠地的富集較明顯；土壤Pb與Zn類(lèi)似，土壤Pb在公園的富集指數(shù)小于1，為無(wú)富集外，在其他4個(gè)功能區(qū)均為輕微富集，且富集指數(shù)由大到小依次為工業(yè)區(qū)>居民區(qū)>農(nóng)業(yè)區(qū)>交通綠地，土壤Pb在工業(yè)區(qū)中的富集最為顯著；土壤Cu在工業(yè)區(qū)中的

8、富集較其他功能區(qū)顯著，土壤Cu在工業(yè)區(qū)富集指數(shù)大于1，為輕微富集，土壤Cu在其他4個(gè)功能區(qū)均小于1，為無(wú)富集，富集指數(shù)大小依次為工業(yè)區(qū)>交通綠地>農(nóng)業(yè)區(qū)>公園>居民區(qū)。
　　 7、不同研究尺度下的空間結(jié)構(gòu)分析可知，樣帶和區(qū)級(jí)尺度下，土壤Mn具有明顯的空間自相關(guān)，土壤Cr的空間相關(guān)性很弱，土壤Cu、Pb、Zn均表現(xiàn)為純塊金系數(shù)；工業(yè)區(qū)尺度下，土壤Cr具有強(qiáng)烈的空間自相關(guān)，土壤Cu、Mn、Zn具有明顯的空間自相關(guān)，土壤Pb的空間相關(guān)

9、性很弱。整體上看，隨著研究尺度的縮小，土壤重金屬的空間相關(guān)性在逐漸增強(qiáng)。
　　 8、不同研究尺度下城市土壤重金屬含量的空間分布有明顯差異。樣帶及區(qū)級(jí)尺度下的五種重金屬中的三種(Cu、Pb和Zn)在空間分布上呈純塊金形式，樣本之間體現(xiàn)出隨機(jī)性和獨(dú)立性，工業(yè)區(qū)尺度下土壤各重金屬均存在較好的空間相關(guān)性。樣帶尺度上，土壤Cu、Pb、Zn的分布總體上比較相似，呈島狀與條帶狀相結(jié)合的特點(diǎn)，土壤Cr、Mn呈島狀分布。區(qū)級(jí)尺度上，土壤Cu和Pb

10、的空間分布特征變現(xiàn)為多島狀區(qū)域分布，土壤Cr、Mn呈島狀區(qū)域分布；Zn的空間分布體現(xiàn)出條帶狀分布和島狀分布相結(jié)合的特點(diǎn)。工業(yè)區(qū)尺度上，土壤Cr、Mn的空間分布相對(duì)比較單一，而土壤Cu、Pb、Zn呈多島狀，這與其工業(yè)加工生產(chǎn)和其他人為干擾因素有關(guān)。
　　 9、對(duì)城市化水平、綜合污染指數(shù)與重金屬單因子污染指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明：土壤Zn的單因子污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)與城市化水平之問(wèn)均呈顯著正相關(guān)；土壤Cu、Cr、Mn、Pb的單因