武漢市城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶土壤重金屬空間分布特征.pdf

1、城市擴(kuò)張、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)集約化的發(fā)展影響著土壤環(huán)境質(zhì)量，特別是土壤中重金屬的輸入會(huì)對(duì)土壤的物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，它們或被淋洗到地下水或者通過(guò)空氣懸浮物擴(kuò)散，潛在的危及人類的生命健康。城市土壤中重金屬污染源不僅量多，而且種類繁多，研究城市或者郊區(qū)土壤重金屬的分布狀況和來(lái)源途徑可為保護(hù)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)。
　　 本研究首先利用景觀破碎度和多樣性指數(shù)（SHDI）理論，將研究區(qū)劃分為三個(gè)部分：城區(qū)、城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶

2、、農(nóng)村，確定112樣點(diǎn)，每樣點(diǎn)按0－10cm，10－20cm，20－40cm三層分別取樣。分析了樣品中六種重金屬（Cd、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn）和兩常規(guī)元素（Ca、Mg）的全量值，對(duì)八種金屬進(jìn)行空間分布分析和因子分析（FA），得出重金屬在城區(qū)、城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶、農(nóng)村的水平、垂直分布狀況以及重金屬的大致來(lái)源等結(jié)論，主要結(jié)論如下：
　　 （1）重金屬空間分布特征。一是水平方向上空間分布，對(duì)每個(gè)研究區(qū)的三個(gè)層次均進(jìn)行了描述性統(tǒng)計(jì)，與國(guó)

3、家背景值對(duì)比，同時(shí)也進(jìn)行了研究區(qū)之間的對(duì)比。二，垂直分布，對(duì)每個(gè)研究區(qū)三個(gè)不同厚度層次上的濃度值進(jìn)行了比較。結(jié)果為：重金屬Cd超出國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)9倍，Cu也超出50％以上，Ni、Pb、Zn、Mn含量值與國(guó)標(biāo)基本持平；城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶土壤重金屬含量值高于城區(qū)和農(nóng)村。垂直結(jié)構(gòu)分析表明：城區(qū)土壤中重金屬主要積聚在0－10cm，城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶和農(nóng)村土壤在10-20cm呈現(xiàn)最高值。
　　 （2）重金屬空間分布預(yù)測(cè)。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行K－S正念檢驗(yàn)，對(duì)不符

4、合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og變換，再做K－S正態(tài)檢驗(yàn)。然后對(duì)比數(shù)據(jù)在不同插值方法（普通克里格法、反距離權(quán)重法、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法）下的誤差，誤差越小，插值方法越合適。對(duì)于每種重金屬數(shù)據(jù)分別選出合適的變換方法和插值方法，在ArcGIS得到各重金屬的空間預(yù)測(cè)圖。對(duì)比三個(gè)層次上的預(yù)測(cè)圖，結(jié)合垂直分析的結(jié)果，得出結(jié)論如下，六種重金屬主要集中在城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶上，城區(qū)，農(nóng)村分布較少。重金屬在0－10cm層次上的分布非常零散，且大多分布在城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶。而Cd、

5、Cu、Ni、Pb四重金屬元素最明顯的特點(diǎn)是在城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶的含量較高，它們主要分布在城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶的三個(gè)集中區(qū)域。
　　 （3）重金屬來(lái)源分析。根據(jù)Celine等的理論，因子分析（FA）中重金屬元素和常規(guī)元素的是否在同一公因子通常被用來(lái)判斷重金屬的來(lái)源，本研究利用因子分析來(lái)判斷重金屬來(lái)自人為作用還是自然母質(zhì)。本研究對(duì)三個(gè)研究區(qū)，分別按三個(gè)層次進(jìn)行因子分析。結(jié)果表明：城區(qū)土壤0－10cm層次上重金屬主要受交通和生活等人為活動(dòng)因素作用，10